Clorofórmio - Chloroform

Clorofórmio exibido.svg
Chloroform-3D-balls.png
Clorofórmio em seu estado líquido mostrado em um tubo de ensaio
Nomes
Nome IUPAC preferido
Triclorometano
Outros nomes
Clorofórmio
Tricloreto de metano Tricloreto de
metila Tricloreto de
metenila
Cloreto de metenila
TCM
Freon 20
Refrigerante-20
R-20
UN 1888
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.000.603 Edite isso no Wikidata
Número EC
KEGG
Número RTECS
UNII
  • InChI = 1S / CHCl3 / c2-1 (3) 4 / h1H VerificaY
    Chave: HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N VerificaY
  • InChI = 1 / CHCl3 / c2-1 (3) 4 / h1H
    Chave: HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYAG
  • ClC (Cl) Cl
Propriedades
C H Cl 3
Massa molar 119,37  g · mol −1
Aparência Líquido incolor
Odor Odor etéreo enganosamente agradável, levando à fadiga olfativa
Densidade 1,564 g / cm 3 (−20 ° C)
1,489 g / cm 3 (25 ° C)
1,394 g / cm 3 (60 ° C)
Ponto de fusão −63,5 ° C (−82,3 ° F; 209,7 K)
Ponto de ebulição 61,15 ° C (142,07 ° F; 334,30 K) se
decompõe a 450 ° C
10,62 g / L (0 ° C)
8,09 g / L (20 ° C)
7,32 g / L (60 ° C)
Solubilidade Solúvel em benzeno
Miscível em éter dietílico , óleos , ligroína , álcool , CCl 4 , CS 2
Solubilidade em acetona ≥ 100 g / L (19 ° C)
Solubilidade em dimetilsulfóxido ≥ 100 g / L (19 ° C)
Pressão de vapor 0,62 kPa (−40 ° C)
7,89 kPa (0 ° C)
25,9 kPa (25 ° C)
313 kPa (100 ° C)
2,26 MPa (200 ° C)
3,67 L · atm / mol (24 ° C)
Acidez (p K a ) 15,7 (20 ° C)
UV-vismax ) 250 nm, 260 nm, 280 nm
−59,30 · 10 −6 cm 3 / mol
Condutividade térmica 0,13 W / m · K (20 ° C)
1,4459 (20 ° C)
Viscosidade 0,563 cP (20 ° C)
Estrutura
Tetraédrico
1,15 D
Termoquímica
114,25 J / mol · K
202,9 J / mol · K
Entalpia
padrão de formação f H 298 )
-134,3 kJ / mol
-71,1 kJ / mol
Entalpia
padrão de combustão c H 298 )
473,21 kJ / mol
Farmacologia
N01AB02 ( OMS )
Perigos
Riscos principais Carcinógeno - toxicidade reprodutiva - Toxicidade específica do órgão alvo ( STOT )
Ficha de dados de segurança Veja: página de dados
[1]
Pictogramas GHS GHS06: TóxicoGHS08: Risco para a saúde
Palavra-sinal GHS Perigo
H302 , H315 , H319 , H331 , H336 , H351 , H361d , H372
P201 , P202 , P260 , P264 , P270 , P271 , P280 , P281 , P301 + 330 + 331 , P310 , P302 + 352 , P304 + 340 , P311 , P305 + 351 + 338 , P308 + 313 , P314 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P403 + 233 , P235 , P405 , P501
NFPA 704 (diamante de fogo)
2
0
0
Ponto de inflamação Não inflamável
Dose ou concentração letal (LD, LC):
LD 50 ( dose mediana )
704 mg / kg (camundongo, dérmico)
9.617 ppm (rato, 4 h)
20.000 ppm (cobaia, 2 horas)
7.056 ppm (gato, 4 horas)
25.000 ppm (humano, 5 minutos)
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
50 ppm (240 mg / m 3 )
REL (recomendado)
Ca ST 2 ppm (9,78 mg / m 3 ) [60 minutos]
IDLH (perigo imediato)
500 ppm
Página de dados suplementares
Índice de refração ( n ),
constante dielétricar ), etc.

Dados termodinâmicos
Comportamento da fase
sólido-líquido-gás
UV , IR , NMR , MS
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O clorofórmio , ou triclorometano , é um composto orgânico com a fórmula C H Cl 3 . É um líquido denso, incolor e de cheiro forte, produzido em larga escala como precursor do PTFE . É também um precursor de vários refrigerantes . É um dos quatro clorometanos e um trihalometano . É um poderoso anestésico , euforizante , ansiolítico e sedativo quando inalado ou ingerido.

Estrutura

A molécula adota uma geometria molecular tetraédrica com simetria C 3v .

Ocorrência natural

O fluxo global total de clorofórmio através do meio ambiente é de aproximadamente 660 000 toneladas por ano e cerca de 90% das emissões são de origem natural. Muitos tipos de algas marinhas produzem clorofórmio, e acredita-se que os fungos produzem clorofórmio no solo. Acredita-se que o processo abiótico também contribui para a produção natural de clorofórmio nos solos, embora o mecanismo ainda não esteja claro.

O clorofórmio se volatiliza prontamente do solo e da água superficial e sofre degradação no ar para produzir fosgênio , diclorometano , cloreto de formila , monóxido de carbono , dióxido de carbono e cloreto de hidrogênio . Sua meia-vida no ar varia de 55 a 620 dias. A biodegradação na água e no solo é lenta. O clorofórmio não se bioacumula significativamente nos organismos aquáticos.

História

O clorofórmio foi sintetizado independentemente por vários investigadores por volta de 1831:

  • Moldenhawer, um farmacêutico alemão de Frankfurt an der Oder , parece ter produzido clorofórmio em 1830 misturando cal clorada com etanol ; no entanto, ele o confundiu com Cloräther (éter clorídrico, 1,2-dicloroetano ).
  • Samuel Guthrie , um médico americano de Sackets Harbor, Nova York , também parece ter produzido clorofórmio em 1831 ao reagir cal clorada com etanol, bem como observando suas propriedades anestésicas; no entanto, ele também acreditava que havia preparado éter clorídrico.
  • Justus von Liebig realizou a clivagem alcalina do cloral .
  • Eugène Soubeiran obteve o composto pela ação da água sanitária sobre o etanol e a acetona .
  • Em 1834, o químico francês Jean-Baptiste Dumas determinou a fórmula empírica do clorofórmio e deu-lhe o nome. Em 1835, Dumas preparou a substância pela clivagem alcalina do ácido tricloroacético . Regnault preparou clorofórmio por cloração de clorometano .
  • Em 1842, Robert Mortimer Glover, em Londres, descobriu as qualidades anestésicas do clorofórmio em animais de laboratório.
  • Em 1847, o obstetra escocês James Y. Simpson foi o primeiro a demonstrar as propriedades anestésicas do clorofórmio em humanos, fornecidas pelo farmacêutico local William Flockhart de Duncan, Flockhart e companhia, e ajudou a popularizar o medicamento para uso na medicina. Na década de 1850, o clorofórmio era produzido comercialmente, na Grã-Bretanha cerca de 750.000 doses por semana em 1895, usando o procedimento de Liebig, que manteve sua importância até a década de 1960. Hoje, o clorofórmio - junto com o diclorometano - é preparado exclusivamente e em grande escala pela cloração do metano e do clorometano.

Produção

Na produção industrial, o clorofórmio é produzido pelo aquecimento de uma mistura de cloro e clorometano (CH 3 Cl) ou metano (CH 4 ). A 400–500 ° C, ocorre uma halogenação de radical livre , convertendo esses precursores em compostos progressivamente mais clorados:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
CH 3 Cl + Cl 2 → CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 → CHCl 3 + HCl

O clorofórmio sofre mais cloração para produzir tetracloreto de carbono (CCl 4 ):

CHCl 3 + Cl 2 → CCl 4 + HCl

O resultado desse processo é uma mistura dos quatro clorometanos ( clorometano , diclorometano , clorofórmio e tetracloreto de carbono), que podem então ser separados por destilação .

O clorofórmio também pode ser produzido em pequena escala por meio da reação de halofórmio entre a acetona e o hipoclorito de sódio :

3 NaClO + (CH 3 ) 2 CO → CHCl 3 + 2 NaOH + CH 3 COONa

Deuteroclorofórmio

O clorofórmio deuterado é um isotopólogo do clorofórmio com um único átomo de deutério . CDCl 3 é um solvente comum usado em espectroscopia de NMR . O deuteroclorofórmio é produzido pela reação do halofórmio , a reação da acetona (ou etanol) com hipoclorito de sódio ou hipoclorito de cálcio. O processo de halofórmio agora é obsoleto para a produção de clorofórmio comum. O deuteroclorofórmio pode ser preparado pela reação do deuteróxido de sódio com o hidrato de cloral .

Formação inadvertida de clorofórmio

A reação haloforma também pode ocorrer inadvertidamente em ambientes domésticos. O branqueamento com hipoclorito gera compostos halogenados em reações colaterais; clorofórmio é o principal subproduto. A solução de hipoclorito de sódio ( alvejante ) misturada com líquidos domésticos comuns, como acetona , metiletilcetona , etanol ou álcool isopropílico, pode produzir algum clorofórmio, além de outros compostos, como cloroacetona ou dicloroacetona .

Usos

Em termos de escala, a reação mais importante do clorofórmio é com fluoreto de hidrogênio para dar monoclorodifluorometano (CFC-22), um precursor na produção de politetrafluoroetileno ( Teflon ):

CHCl 3 + 2 HF → CHClF 2 + 2 HCl

A reação é conduzida na presença de uma quantidade catalítica de haletos de antimônio mistos . O clorodifluorometano é então convertido em tetrafluoroetileno, o principal precursor do Teflon . Antes do Protocolo de Montreal , o clorodifluorometano (designado como R-22) também era um refrigerante popular.

Solvente

O hidrogênio ligado ao carbono no clorofórmio participa da ligação de hidrogênio. Mundialmente, o clorofórmio também é usado em formulações de pesticidas, como solvente para gorduras , óleos , borracha , alcalóides , ceras , guta-percha e resinas , como agente de limpeza, fumigante de grãos , em extintores de incêndio e na indústria da borracha. CDCl 3 é um solvente comum usado em espectroscopia de NMR .

Ácido de Lewis

Em solventes como CCl 4 e alcanos, o hidrogênio do clorofórmio se liga a uma variedade de bases de Lewis. HCCl 3 é classificado como um ácido duro e o modelo ECW lista seus parâmetros de ácido como E A = 1,56 e C A = 0,44.

Reagente

Como reagente , o clorofórmio serve como fonte do grupo dicloro carbeno : CCl 2 . Reage com hidróxido de sódio aquoso geralmente na presença de um catalisador de transferência de fase para produzir diclorocarbeno ,: CCl 2 . Este reagente efetua a orto-formilação de anéis aromáticos ativados , como os fenóis , produzindo aril aldeídos em uma reação conhecida como reação de Reimer-Tiemann . Alternativamente, o carbeno pode ser capturado por um alceno para formar um derivado de ciclopropano . Na adição de Kharasch , o clorofórmio forma o radical livre CHCl 2 além dos alcenos.

Anestésico

Frascos antigos de clorofórmio

As qualidades anestésicas do clorofórmio foram descritas pela primeira vez em 1842 em uma tese de Robert Mortimer Glover , que ganhou a Medalha de Ouro da Harveian Society naquele ano. Glover também realizou experimentos práticos em cães para provar suas teorias. Glover refinou ainda mais suas teorias e as apresentou na tese de seu doutorado na Universidade de Edimburgo no verão de 1847. O obstetra escocês James Young Simpson foi uma das pessoas obrigadas a ler a tese, mas posteriormente afirmou nunca ter lido o tese e ter chegado às suas conclusões de forma independente.

Em 4 de novembro de 1847, Simpson descobriu as qualidades anestésicas do clorofórmio em humanos. Ele e dois colegas estavam se divertindo testando os efeitos de várias substâncias e, assim, revelaram o potencial do clorofórmio em procedimentos médicos.

Poucos dias depois, durante o curso de um procedimento odontológico em Edimburgo , Francis Brodie Imlach se tornou a primeira pessoa a usar clorofórmio em um paciente em um contexto clínico.

Em maio de 1848, Robert Halliday Gunning fez uma apresentação à Sociedade Médico-Chirúrgica de Edimburgo após uma série de experimentos de laboratório em coelhos que confirmaram as descobertas de Glover e também refutaram as alegações de originalidade de Simpson. No entanto, o título de cavaleiro de Simpson e a cobertura massiva da mídia sobre as maravilhas do clorofórmio garantiram que a reputação de Simpson permanecesse alta, enquanto os experimentos de laboratório provando os perigos do clorofórmio foram amplamente ignorados. Gunning, que se tornou uma das pessoas mais ricas da Grã-Bretanha, concedeu cerca de 13 bolsas universitárias sob os nomes de outros cientistas, em vez de seu próprio nome. Ele considerava Simpson um charlatão, mas um desses prêmios é chamado de Prêmio Simpson de Obstetrícia. É, no entanto, provavelmente um estranho elogio inverso, já que qualquer prêmio Simpson aos olhos do público em geral deveria ser um prêmio para a anestesia. Ao não chamá-lo assim, ele efetivamente esnobou Simpson, ao mesmo tempo que parecia honrá-lo.

O uso de clorofórmio durante a cirurgia se expandiu rapidamente depois disso na Europa. Na década de 1850, o clorofórmio foi usado pelo médico John Snow durante o nascimento dos dois últimos filhos da Rainha Vitória . Nos Estados Unidos, o clorofórmio começou a substituir o éter como anestésico no início do século 20; no entanto, foi rapidamente abandonado em favor do éter após a descoberta de sua toxicidade, especialmente sua tendência a causar arritmia cardíaca fatal análoga ao que agora é denominado " morte súbita do farejador ". Algumas pessoas usaram clorofórmio como droga recreativa ou para tentar o suicídio. Um possível mecanismo de ação do clorofórmio é que ele aumenta o movimento dos íons de potássio através de certos tipos de canais de potássio nas células nervosas . O clorofórmio também pode ser misturado com outros agentes anestésicos, como o éter para fazer a mistura de CE, ou éter e álcool para fazer a mistura de ACE .

Em 1848, Hannah Greener, uma garota de 15 anos que estava tendo uma unha infectada removida, morreu após receber o anestésico. Sua autópsia estabelecendo a causa da morte foi realizada por John Fife com a ajuda de Robert Mortimer Glover . Vários pacientes em boa forma física morreram após inalá-lo. No entanto, em 1848, John Snow desenvolveu um inalador que regulava a dosagem e, assim, reduziu com sucesso o número de mortes.

Os oponentes e defensores do clorofórmio discordavam principalmente da questão de saber se as complicações eram devidas exclusivamente a distúrbios respiratórios ou se o clorofórmio tinha um efeito específico no coração. Entre 1864 e 1910, várias comissões na Grã-Bretanha estudaram o clorofórmio, mas não chegaram a nenhuma conclusão clara. Foi apenas em 1911 que Levy provou em experimentos com animais que o clorofórmio pode causar fibrilação cardíaca. As reservas sobre o clorofórmio não conseguiram impedir sua crescente popularidade. Entre 1865 e 1920, o clorofórmio foi usado em 80 a 95% de todos os narcóticos praticados no Reino Unido e nos países de língua alemã. Na América, entretanto, havia menos entusiasmo pela narcose por clorofórmio. Na Alemanha, as primeiras pesquisas abrangentes sobre a taxa de mortalidade durante a anestesia foram feitas por Gurlt entre 1890 e 1897. Em 1934, Killian reuniu todas as estatísticas compiladas até então e descobriu que as chances de sofrer complicações fatais sob o éter estavam entre 1: 14.000 e 1: 28.000, enquanto sob o clorofórmio as chances eram entre 1: 3.000 e 1: 6.000. O aumento da anestesia com gás usando óxido nitroso , melhores equipamentos para administração de anestésicos e a descoberta do hexobarbital em 1932 levaram ao declínio gradual da narcose por clorofórmio.

Uso criminoso

O clorofórmio tem sido supostamente usado por criminosos para nocautear, atordoar ou mesmo assassinar vítimas. Joseph Harris foi acusado em 1894 de usar clorofórmio para roubar pessoas. O assassino em série H. H. Holmes usou overdoses de clorofórmio para matar suas vítimas femininas. Em setembro de 1900, o clorofórmio foi implicado no assassinato do empresário americano William Marsh Rice , homônimo da instituição agora conhecida como Rice University . O clorofórmio foi considerado um fator no suposto assassinato de uma mulher em 1991, quando ela foi asfixiada durante o sono. Em um acordo judicial de 2007, um homem confessou o uso de armas paralisantes e clorofórmio para agredir sexualmente menores.

O uso de clorofórmio como um agente incapacitante tornou-se amplamente conhecido, beirando o clichê , devido à popularidade dos autores de ficção policial que fazem os criminosos usarem trapos embebidos em clorofórmio para deixar as vítimas inconscientes. No entanto, é quase impossível incapacitar alguém usando clorofórmio dessa maneira. Leva pelo menos cinco minutos para inalar um item embebido em clorofórmio para deixar uma pessoa inconsciente. A maioria dos casos criminais envolvendo clorofórmio também envolve outra droga sendo coadministrada, como álcool ou diazepam , ou a vítima sendo considerada cúmplice de sua administração. Depois que uma pessoa perde a consciência devido à inalação de clorofórmio, um volume contínuo deve ser administrado e o queixo deve ser apoiado para evitar que a língua obstrua as vias aéreas, um procedimento difícil que geralmente requer as habilidades de um anestesiologista . Em 1865, como resultado direto da reputação criminosa que o clorofórmio ganhou, a revista médica The Lancet ofereceu uma "reputação científica permanente" a qualquer um que pudesse demonstrar "insensibilidade instantânea", isto é, perder a consciência instantaneamente, usando clorofórmio.

Segurança

Exposição

O clorofórmio é conhecido por se formar como um subproduto da cloração da água junto com uma série de outros subprodutos da desinfecção e, como tal, está comumente presente na água da torneira municipal e em piscinas. Os intervalos relatados variam consideravelmente, mas geralmente estão abaixo do padrão de saúde atual para trihalometanos totais de 100μg / L. No entanto, a presença de clorofórmio na água potável em qualquer concentração é considerada controversa por alguns.

Historicamente, a exposição ao clorofórmio pode ter sido maior devido ao seu uso comum como anestésico, como ingrediente em xaropes para a tosse e como constituinte da fumaça do tabaco, onde o DDT já havia sido usado como fumigante .

Farmacologia

É bem absorvido, metabolizado e eliminado rapidamente pelos mamíferos após exposição oral, inalatória ou dérmica. Salpicos acidentais nos olhos causaram irritação. A exposição cutânea prolongada pode resultar no desenvolvimento de feridas como resultado da eliminação da gordura . A eliminação ocorre principalmente nos pulmões na forma de clorofórmio e dióxido de carbono; menos de 1% é excretado na urina.

O clorofórmio é metabolizado no fígado pelas enzimas do citocromo P-450 , por oxidação em clorometanol e por redução no radical livre diclorometil . Outros metabólitos do clorofórmio incluem ácido clorídrico e ditiocarbonato de digluationila , com dióxido de carbono como o produto final predominante do metabolismo.

Como a maioria dos outros anestésicos gerais e sedativos-hipnóticos, clorofórmio é um modulador alostérico positivo para o GABA A receptor . O clorofórmio causa depressão do sistema nervoso central (SNC), em última análise, produzindo coma profundo e depressão do centro respiratório. Quando ingerido, o clorofórmio causou sintomas semelhantes aos observados após a inalação. Doenças graves ocorreram após a ingestão de 7,5 g (0,26 onças). A dose oral letal média para um adulto é estimada em 45 g (1,6 oz).

O uso de clorofórmio como anestésico foi interrompido por causar óbitos por insuficiência respiratória e arritmias cardíacas. Após a anestesia induzida por clorofórmio, alguns pacientes sofreram náuseas , vômitos , hipertermia , icterícia e coma devido à disfunção hepática . Na autópsia, foram observadas necrose e degeneração do fígado .

O clorofórmio induziu tumores hepáticos em camundongos e tumores renais em camundongos e ratos. Acredita-se que a hepatotoxicidade e a nefrotoxicidade do clorofórmio se devam em grande parte ao fosgênio .

Conversão para fosgênio

O clorofórmio se converte lentamente no ar no fosgênio extremamente venenoso (COCl 2 ), liberando HCl no processo.

2 CHCl 3 + O 2 → 2 COCl 2 + 2 HCl

Para evitar acidentes, o clorofórmio comercial é estabilizado com etanol ou amileno , mas as amostras que foram recuperadas ou secas não contêm mais nenhum estabilizador. O amileno foi considerado ineficaz e o fosgênio pode afetar os analitos em amostras, lipídios e ácidos nucléicos dissolvidos ou extraídos com clorofórmio. O fosgênio e o HCl podem ser removidos do clorofórmio por lavagem com soluções aquosas saturadas de carbonato , como o bicarbonato de sódio . Este procedimento é simples e resulta em produtos inofensivos. O Fosgênio reage com a água para formar dióxido de carbono e HCl, e o sal carbonato neutraliza o ácido resultante.

As amostras suspeitas podem ser testadas para fosgênio usando papel de filtro (tratado com 5% de difenilamina , 5% de dimetilaminobenzaldeído em etanol e depois secas), que fica amarelo no vapor de fosgênio. Existem vários reagentes colorimétricos e fluorométricos para o fosgênio, que também podem ser quantificados por espectrometria de massa .

Regulamento

O clorofórmio é suspeito de causar câncer (ou seja, possivelmente cancerígeno , IARC Grupo 2B ) de acordo com as Monografias da Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC). [PDF]

É classificado como uma substância extremamente perigosa nos Estados Unidos, conforme definido na Seção 302 do Ato de Planejamento de Emergência e Direito de Saber da Comunidade (42 USC 11002) dos EUA , e está sujeito a requisitos de relatórios estritos por instalações que produzem, armazenam, ou usá-lo em quantidades significativas.

Biorremediação de clorofórmio

Algumas bactérias anaeróbias usam clorofórmio para sua respiração, denominado respiração organohalida , convertendo-o em diclorometano.

Referências

links externos