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clorometano

El clorometano , también llamado cloruro de metilo , Refrigerante-40 , R-40 o HCC 40 , es un compuesto orgánico de fórmula química CH 3 Cl . Uno de los haloalcanos , es un gas inflamable, incoloro y de olor dulce. El cloruro de metilo es un reactivo crucial en la química industrial, aunque rara vez está presente en productos de consumo, [5] y anteriormente se utilizaba como refrigerante . La mayor parte del clorometano es biogénico.

Ocurrencia

El clorometano es un organohalogenado abundante , antropogénico o natural, en la atmósfera. Las fuentes naturales producen aproximadamente 4.100.000.000 kg/año. [6]

Marina

Los cultivos de laboratorio de fitoplancton marino ( Phaeodactylum tricornutum , Phaeocystis sp., Thalassiosira weissflogii , Chaetoceros calcitrans , Isochrysis sp., Porphyridium sp., Synechococcus sp., Tetraselmis sp., Prorocentrum sp. y Emiliana huxleyi ) producen CH 3 Cl, pero en cantidades relativamente insignificantes. [7] [8] Un estudio extenso de 30 especies de macroalgas polares reveló la liberación de cantidades significativas de CH 3 Cl sólo en Gigartina skottsbergii y Gymnogongrus antarcticus . [9]

Biogénesis

La planta de marisma Batis maritima contiene la enzima metil cloruro transferasa que cataliza la síntesis de CH 3 Cl a partir de S-adenosina-L-metionina y cloruro. [10] Esta proteína ha sido purificada y expresada en E. coli y parece estar presente en otros organismos como los hongos de pudrición blanca ( Phellinus pomaceus ), las algas rojas ( Endocladia muricata ) y la planta del hielo ( Mesembryanthemum crystallinum ), cada uno de ellos. de los cuales es un conocido productor de CH 3 Cl. [10] [11]

La caña de azúcar y la emisión de cloruro de metilo

En la industria de la caña de azúcar, los residuos orgánicos suelen quemarse en el proceso de cogeneración de energía . Cuando se contamina con cloruro, estos desechos se queman y liberan cloruro de metilo a la atmósfera. [12]

Detecciones interestelares

Se ha detectado clorometano en el binario protoestelar Clase 0 de baja masa, IRAS 16293 – 2422 , utilizando el Atacama Large Millimeter Array (ALMA). También se detectó en el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P/CG) utilizando el instrumento Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) de la nave espacial Rosetta . [13] Las detecciones revelan que el clorometano se puede formar en regiones de formación de estrellas antes de que se formen planetas o vida. [ cita necesaria ]

Se ha detectado clorometano en el espacio. [14]

Producción

El clorometano fue sintetizado por primera vez por los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Eugene Peligot en 1835 hirviendo una mezcla de metanol , ácido sulfúrico y cloruro de sodio . Este método es el precursor del que se utiliza actualmente, que utiliza cloruro de hidrógeno en lugar de ácido sulfúrico y cloruro de sodio. [15]

El clorometano se produce comercialmente tratando metanol con ácido clorhídrico o cloruro de hidrógeno, según la ecuación química : [5]

CH3OH + HCl → CH3Cl + H2O

Se produce una cantidad menor de clorometano tratando una mezcla de metano con cloro a temperaturas elevadas. Sin embargo, este método también produce compuestos más clorados, como diclorometano , cloroformo y tetracloruro de carbono . Por este motivo, la cloración con metano normalmente sólo se practica cuando también se desean estos otros productos. Este método de cloración también cogenera cloruro de hidrógeno, lo que plantea un problema de eliminación. [5]

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl _ _
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl _ _
CHCl 3 + Cl 2 → CCl 4 + HCl

Dispersión en el medio ambiente.

CH 3 Cl medido por el Experimento Avanzado de Gases Atmosféricos Globales (AGAGE) en la atmósfera inferior ( tropósfera ) en estaciones de todo el mundo. Las abundancias se dan como fracciones molares medias mensuales libres de contaminación en partes por billón .

La mayor parte del cloruro de metilo presente en el medio ambiente acaba liberándose a la atmósfera . Después de ser liberada al aire, la vida atmosférica de esta sustancia es de unos 10 meses con múltiples sumideros naturales, como el océano, el transporte a la estratosfera, el suelo, etc. [16] [17] [18]

Por otro lado, cuando el cloruro de metilo emitido se libera al agua, se perderá rápidamente por volatilización . La vida media de esta sustancia en términos de volatilización en el río, laguna y lago es de 2,1 h, 25 h y 18 días, respectivamente. [19] [20]

Se estima que la cantidad de cloruro de metilo en la estratosfera es de 2 x 10 6 toneladas por año, lo que representa entre el 20 y el 25 % de la cantidad total de cloro que se emite a la estratosfera anualmente. [21] [22]

Usos

El uso a gran escala del clorometano es para la producción de dimetildiclorosilano y compuestos organosilícicos relacionados . [5] Estos compuestos surgen mediante el proceso directo . Las reacciones relevantes son (Me = CH 3 ):

x MeCl + Si → Me 3 SiCl, Me 2 SiCl 2 , MeSiCl 3 , Me 4 Si 2 Cl 2 , ...

El dimetildiclorosilano (Me 2 SiCl 2 ) es de particular valor como precursor de las siliconas , pero el cloruro de trimetilsililo (Me 3 SiCl) y el metiltriclorosilano (MeSiCl 3 ) también son valiosos. Se utilizan cantidades menores como disolvente en la fabricación de caucho butílico y en el refinado de petróleo .

El clorometano se emplea como agente metilante y clorante, por ejemplo en la producción de metilcelulosa . También se utiliza en una variedad de otros campos: como extractante para grasas , aceites y resinas , como propulsor y agente espumante en la producción de espuma de poliestireno , como anestésico local , como intermediario en la fabricación de medicamentos, como portador de catalizadores en polimerización a baja temperatura , como fluido para equipos termométricos y termostáticos, y como herbicida .

Aplicaciones obsoletas

El clorometano era un refrigerante muy utilizado , pero su uso ha sido discontinuado. El clorometano también se utilizó alguna vez para producir aditivos para gasolina a base de plomo ( tetrametilplomo ).

Seguridad

La inhalación de gas clorometano produce efectos en el sistema nervioso central similares a la intoxicación por alcohol . El TLV es de 50 ppm y el MAC es el mismo. La exposición prolongada puede tener efectos mutagénicos. [5]

Ver también

Referencias

  1. ^ Registro abcdefghijk en la base de datos de sustancias GESTIS del Instituto de Seguridad y Salud Ocupacional
  2. ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2014). Nomenclatura de química orgánica: recomendaciones y nombres preferidos de la IUPAC 2013 . La Real Sociedad de Química . pag. 1033. doi : 10.1039/9781849733069. ISBN 978-0-85404-182-4.
  3. ^ abcde Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "#0403". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  4. ^ ab "Cloruro de metilo". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  5. ^ abcdeRossberg , M.; Lendle, W.; Pfleiderer, G.; Tögel, A.; Dreher, EL; Langer, E.; Rassaerts, H.; Kleinschmidt, P.; Seguimiento (2006). "Hidrocarburos clorados". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Gribble, Gordon (2023). Kinghorn, A. Douglas.; Falk, Heinz, Gibbons, Simon; Asakawa, Yoshinori; Liu, Ji-Kai; Dirsch, Verena M. Cham (ed.). Compuestos organohalogenados de origen natural . Avances en la Química de los Productos Naturales Orgánicos. Suiza: Springer Nature. ISBN 3-031-26629-3.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de editores ( enlace )
  7. ^ Scarratt MG, Moore RM (1996). "Producción de cloruro de metilo y bromuro de metilo en cultivos de laboratorio de fitoplancton marino". Mar Química . 54 (3–4): 263–272. Código Bib : 1996MarCh..54..263S. doi :10.1016/0304-4203(96)00036-9.
  8. ^ Scarratt MG, Moore RM (1998). "Producción de bromuro de metilo y cloruro de metilo en cultivos de laboratorio de fitoplancton marino II". Mar Química . 59 (3–4): 311–320. Código Bib : 1998MarCh..59..311S. doi :10.1016/S0304-4203(97)00092-3.
  9. ^ Laturno F (2001). "Macroalgas marinas en regiones polares como fuente natural de organohalogenados volátiles". Medio ambiente Sci Pollut Res . 8 (2): 103–108. doi :10.1007/BF02987302. PMID  11400635. S2CID  570389.
  10. ^ ab Ni X, Hager LP (1998). "Clonación de ADNc de Batis maritima metil cloruro transferasa y purificación de la enzima". Proc Natl Acad Sci Estados Unidos . 95 (22): 12866–71. Código bibliográfico : 1998PNAS...9512866N. doi : 10.1073/pnas.95.22.12866 . PMC 23635 . PMID  9789006. 
  11. ^ Ni X, Hager LP (1999). "Expresión de Batis maritima metil cloruro transferasa en Escherichia coli". Proc Natl Acad Sci Estados Unidos . 96 (7): 3611–5. Código bibliográfico : 1999PNAS...96.3611N. doi : 10.1073/pnas.96.7.3611 . PMC 22342 . PMID  10097085. 
  12. ^ Lobert, Jürgen; Keene, Willian; Yevich, Jennifer (1999). "Emisiones globales de cloro procedentes de la quema de biomasa: Inventario de emisiones de cloro reactivo". Revista de investigación geofísica: atmósferas . 104 (D7): 8373–8389. Código Bib : 1999JGR...104.8373L. doi : 10.1029/1998JD100077 .
  13. ^ "ALMA y Rosetta detectan freón-40 en el espacio".
  14. ^ "ALMA y Rosetta detectan freón-40 en el espacio: se desvanecen las esperanzas de que la molécula pueda ser un marcador de vida". eso.org . Consultado el 3 de octubre de 2017 .
  15. ^ "Clorometano". Sociedad Química Americana . Consultado el 13 de mayo de 2022 .
  16. ^ Fabián P, Borchers R, Leifer R, Subbaraya BH, Lal S, Boy M (1996). "Distribución estratosférica global de halocarbonos". Ambiente Atmosférico . 30 (11/10): 1787–1796. Código Bib : 1996AtmEn..30.1787F. doi :10.1016/1352-2310(95)00387-8.
  17. ^ Zhang W, Jiao Y, Zhu R, Rhew RC (2020). "Producción y consumo de cloruro de metilo y bromuro de metilo en suelos de la tundra costera antártica sujetos a actividades de animales marinos". Ciencia y tecnología ambientales . 54 (20): 13354–13363. Código Bib : 2020EnST...5413354Z. doi : 10.1021/acs.est.0c04257. PMID  32935983. S2CID  221745138.
  18. ^ Carpenter LJ, Reimann S, Burkholder JB, Clerbaux C, Hall BD, Hossaini R, Laube JC, Yvon-Lewis SA (2014). "Actualización sobre SAO y otros gases de interés para el Protocolo de Montreal". OMM (Organización Meteorológica Mundial), Evaluación científica del agotamiento del ozono: 2014, Proyecto mundial de investigación y vigilancia del ozono .
  19. ^ Lyman, Warren; Rosenblatt, David; Reehl, William (1982). Manual de métodos de estimación de propiedades químicas . McGraw-Hill. ISBN 9780070391758.
  20. ^ Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades (ATSDR) (1990). "Perfil toxicológico del clorometano". {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  21. ^ Borchers R, Gunawardena R, Rasmussen RA (1994). "Tendencia a largo plazo de hidrocarburos halogenados seleccionados": 259–262. {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  22. ^ Crutzen PJ, Gidel LT (1983). "Los presupuestos troposféricos de los clorocarbonos antropogénicos CO, CH4, CH3Cl y el efecto de diversas fuentes de NOx sobre el ozono troposférico". Revista de investigaciones geofísicas . 88 : 6641–6661. doi :10.1029/JC088iC11p06641.

enlaces externos