I clorometani

I composti organoclorurati più importanti sono gli alcani clorurati, dei derivati alogenati che si ottengono dalla reazione di alogenazione dell’alcano corrispondente.

Questa reazione avviene in presenza di luce (radiazioni UV) o di calore e si basa sul meccanismo di sostituzione radicalica, la quale prevede la sostituzione di uno o più atomi di idrogeno dell’alcano corrispondente con uno o più atomi di cloro.

I prodotti della reazione pertanto sono un acido alogenidrico (H + alogeno) ed un alogenuro alchilico (derivato alogenato).

Tra gli alcani clorurati più importanti vi è il clorometano con formula molecolare CH₃Cl.

Nell’industria, il metano reagisce con una molecola di cloro Cl₂ sfruttando il meccanismo di sostituzione radicalica e si ottiene una miscela contenente tutti i clorometani possibili, cioè dal clorometano CH₃Cl fino al tetraclorometano CCl₄.

 

Reazione di alogenazione del metano

 

Questo è possibile perché il meccanismo radicalico, che presuppone reagenti in fase gassosa, tende a proseguire fino alla sostituzione di tutti gli atomi di idrogeno (reazioni consecutive); per controllare a livello industriale tale reazione viene scelta un’opportuna temperatura operativa in base al rapporto quantitativo CH₄/Cl₂ , mentre il catalizzatore non è necessario proprio per la natura del meccanismo di reazione.

Ad esempio, la scelta di una temperatura molto alta come pure un’elevata quantità di molecole di cloro Cl₂ garantiscono l’ottenimento di quantità più elevate dei prodotti trisostituiti e tetrasostituiti.

Una miscela più ricca in CHCl₃  richiede invece temperature relativamente più blande, un largo eccesso di metano e tempi di contatto tra i reagenti molto brevi.

La miscela dei prodotti dell’alogenazione, in questo caso clorurazione, del metano contiene anche quantità tutt’altro che trascurabili di sottoprodotti di minore interesse, che si formano maggiormente con condizioni di reazione più spinte. Parliamo in particolare di alcheni clorurati e, in alcuni casi, di composti aromatici.

A valle del processo produttivo diventa, quindi, indispensabile la separazione dei prodotti per distillazione.

I prodotti di maggior interesse che si ottengono da questa reazione di alogenazione presentano delle caratteristiche in comune; ad esempio, essi possono essere utilizzati come refrigeranti, ossia come fluidi che hanno il compito di spostare calore da una sorgente calda ad una sorgente fredda.

Un’altra caratteristica in comune è quella di essere tossici all’uomo e all’ambiente.

Gli effetti tossicologici dei clorometani, benché cambiano in funzione del tipo di sostanza, si manifestano attraverso le loro proprietà narcotiche (esempio il cloroformio) e neurotossiche; inoltre, quasi tutti possiedono tossicità epatica, renale ed emopoietica.

Le intossicazioni possono determinarsi attraverso le vie respiratorie oppure per assorbimento cutaneo. In caso di un’esposizione acuta provocano reazioni allergiche, irritazioni alle vie respiratorie e digestive, agli occhi.

I soggetti colpiti possono denotare disturbi neurologici, mal di testa, vertigini o nausea, lacrimazione, disturbi della vista, afonia, prurito. L’esposizione cronica nuoce al sistema immunitario ed un assorbimento prolungato può dare origine ad anemie, effetti genotossici, leucemie e altre forme tumorali.

Il clorometano CH₃Cl o cloruro di metile si presenta sotto forma di gas incolore, infiammabile e caratterizzato da un odore leggermente dolciastro.

Formula clorometano

In passato è stato utilizzato largamente come refrigerante; tuttavia, i rischi connessi alla sua tossicità ne hanno ridotto l’impiego ed oggigiorno non è più utilizzato nei prodotti di largo consumo.

 

Il diclorometano CH₂Cl₂ è un liquido bassobollente di odore etereo, non infiammabile ed un ottimo solvente per oli, resine, cere. Esso è utilizzato nell’industriale tessile, del cuoio artificiale e dei lubrificanti.

 

Formula diclorometano

 

Il cloroformio CHCl₃ si presenta come un liquido incolore molto volatile e dall’odore dolciastro.

 

Formula e modello molecolare del cloroformio

In passato, esso era utilizzato come disinfettante ed anestetico generale inalatorio; tuttavia è stato scoperto che l’impiego terapeutico del cloroformio ha portato alla morte di diversi pazienti, dovuta probabilmente alla somministrazione di dosaggi troppo elevati ed alla sua tossicità intrinseca (esercitata in particolar modo a livello cardiaco).

Oggi, pertanto, viene impiegato solo nella manifattura di alcuni refrigeranti e come solvente di estrazione.

 

Il tetraclorometano o tetracloruro di carbonio CCl₄ è conosciuto anche come Freon 10, una molecola utilizzata in passato come componente nel liquido degli estintori, nei frigoriferi, nei condizionatori, negli smacchiatori e nei lavaggi a secco.

Formula del tetraclorometano

Il Freon 10 è molto pericoloso perché perde un elettrone con la metabolizzazione in triclorometilene (CCl₃); quest’ultima molecola presenta un elettrone spaiato, quindi diventa un radicale, quindi, un composto altamente reattivo e tossico.

Il triclorometilene reagisce con l’ossigeno e porta alla formazione di un radicale altamente reattivo con i lipidi della membrana, provocando il fenomeno di lipoperossidazione. Questo fenomeno comporta una disorganizzazione della struttura fosfolipidica della membrana cellulare, rendendo difficile il funzionamento delle proteine in essa incastrate (deputate agli scambi metabolici della cellula e più in generale necessarie al funzionamento della stessa).