환원성 탈염소화

Reductive dechlorination

환원성 탈염소화는 염소 처리된 유기 화합물과 환원제의 화학적 반응이다. 그 반응은 C-Cl 결합을 깨뜨리고 염화 이온을 방출한다. 어플리케이션에 따라 많은 양식이 구현되었다. 환원성 탈염소화는 종종 염소 처리된 농약이나 드라이클리닝 용제의 교정조치에 적용된다. 유기화합물의 합성에도 가끔 사용되는데, 예를 들어 의약품으로도 사용된다.

케미컬

탈염소화는 유기합성의 일반적인 반응이다. 일반적으로 탈염소화제의 계량적 양만 사용된다. 고전적인 울만 반응은 2-클로로니트로벤젠을 구리 - 청동 합금으로 2,2'-디니트로비페닐로 변환하는 것이다.[1][2]

Ullmann reaction.

기타 예:

  • 제로밸런스 철
  • 유기인산소 화합물은 부드러운 염소를 유발한다. 그 제품들은 알케인과 인이다.[3]
  • 알칼리성 흙 금속과 아연은 더 어려운 염소 분해에 사용된다. 그 부제품은 염화 아연이다.[4]

생물학적

비시날 감소는 동일한 알칸이나 알켄에 인접해 있는 두 개의 할로겐 원자를 제거하여 탄소-탄소 결합을 추가로 형성하는 것을 포함한다.[5]

생물학적 환원성 탈염소화는 종종 특정 종의 박테리아에 의해 영향을 받는다. 때때로 박테리아 종은 데할로코이데스나 데할로박터처럼 오르가노클로로린 호흡과 특정 전자 기증자에게도 매우 전문적이다. 아나이로믹소박터와 같은 다른 예에서, 박테리아는 다양한 전자 기증자와 수용자를 사용할 수 있는 격리되었고, 가능한 전자 수용자의 하위 집합은 유기농이다.[6] 이러한 반응은 일부 미생물인 비타민 B12에 의해 매우 공격적으로 추구되는 경향이 있는 분자에 의존한다.[7]

환원소염소화를 이용한 생물요법

염소 처리된 유기 분자의 환원성 탈염소화는 오염된 지하수의 생물 거레화와 관련이 있다.[8][9] 한 예로[10] 드라이클리닝 용매인 테트라클로로에틸렌의 유기염소화 호흡과 혐기성 박테리아에 의한 엔진 그리싱 용매 트리클로로에틸렌이 있는데, 이는 종종 후보생성인 데할로코이데스의 구성원이기도 하다. 이러한 클로로에테네스의 생물 거식화는 오염현장의 다른 미생물이 H를 다양한2 발효반응의 천연 부산물로 제공할 때 발생할 수 있다. 탈염소화 박테리아는 이 H를2 전자 공여자로 사용하며, 궁극적으로는 수소합성 환원성 탈염소화를 통해 클로로에테네스의 염소 원자를 수소 원자로 대체한다. 이 과정은 유기 전자 기증자와 디할로코이드의 적절한 변종의 가용성을 제공하는 토양에서 진행될 수 있다. 트리클로로에틸렌은 디클로로메테인과 염화비닐을 통해 에틸렌으로 디염소화된다.[11]

클로로포름-분해 환원효소 디할로베나제 효소가 데할로박터 부원에서 보고되었다. TmrA라고 불리는 클로로포름 환원성 탈할로겐효소는 클로로포름[12] 호흡에 반응하여 전사적으로 상향 조절되며 효소는 고유[13] 및 재조합 형태로 모두 얻을 수 있다.[14]

환원성 탈염소화는 PCB와 CFC의 생물 거레화에 대해 조사되었다. PCB의 환원성 탈염소화는 PCB를 전자 싱크대로 활용하는 혐기성 미생물에 의해 수행된다. 그 결과 '메타' 부지를 축소하고, '파라' 부지에 이어 '정통' 부지를 축소해 결국 탈염소화 제품으로 이어진 것이다.[15][16][17] 허드슨 강에서는 미생물이 몇 주 동안 탈염소에 효과가 있다. 그 결과로 생긴 모노클로로비페닐과 디클로로비페닐은 염소 처리된 그것들에 비해 덜 독성이 있고 유산소 유기체에 의해 더 쉽게 분해된다.[17] PCB 해독에 환원제 탈염소화의 광범위한 사용을 막고 그 실현가능성을 떨어뜨린 눈에 띄는 단점은 희망보다 느린 탈염소 비율의 문제다.[16] DF-1을 이용한 바이오 증강이 탈염소 자극에 의해 PCB의 환원성 탈염소화율 제고로 이어질 수 있다는 의견이 제시되었다. 또한, 높은 무기질 탄소 수준은 낮은 PCB 농도 환경에서 탈염소화 속도에 영향을 미치지 않는다.[15]

환원성 탈염소화는 CFCs에 적용된다.[18] CFC-11, CFC-113, 클로로트리플루오로테네트, CFC-12, HCFC-141b, 테트라클로로에테네트를 포함한 CFC의 환원성 탈염소화가 수소폴리시스를 통해 발생한다. CFC의 감소율은 마커스 이론의 전자전달율에 기초하여 계산된 이론적 비율이다.[19]

전기화학

염소 처리된 탄화수소와 클로로플루오로카본스(CFCs)와 같은 염소 처리된 화학물질의 전기화학적 감소는 물과 알코올의 혼합물 등 적절한 용매에서 전기분해를 통해 수행할 수 있다. 전해질 세포의 주요 구성 요소들 중 일부는 전극, 전해질 매개체, 매개체의 사용이다. 음극은 분자에게 전자를 전달하며, 분자는 분해되어 상응하는 탄화수소(수소 원자가 원래의 염소 원자를 대체함)와 자유 염화 이온을 생산한다. 예를 들어 CFCs의 환원성 탈염소화가 완료되어 여러 HFCs와 염화물을 생산한다.

하이드로데염소화(HDC)는 환원성 탈염소화의 일종으로 반응률이 높아 유용하다. 그것은 H를2 잠재적 전극 원자로와 촉매에 대한 환원제로 사용한다.[20] 귀금속(플라티넘, 팔라듐, 로듐), 전이금속(니오비움, 몰리브덴), 금속산화물 등 연구된 촉매 유형 중에서 귀금속에 대한 선호도가 다른 유형보다 우선한다. 예를 들어 팔라듐은 수소 가스를 쉽게 내장할 수 있는 격자 형성을 채택하는 경우가 많아 쉽게 산화할 수 있다.[21] 그러나 HDC의 공통적인 문제는 촉매 비활성화 및 재생이다. 촉매가 고갈됨에 따라 표면의 염소 중독이 관찰되기도 하며, 드물게 금속의 소결 및 침출이 그 결과로 발생한다.[22]

전기화학적 감소는 주변 압력 및 온도에서 수행할 수 있다.[23] 이것은 미생물 환경을 방해하거나 교정조치에 대한 추가 비용을 증가시키지 않을 것이다. 유독성 염소화 중간물질과 다이옥신과 같은 부산물이 소각되지 않도록 탈염소화 과정을 고도로 제어할 수 있다. 트리클로로에틸렌과 페르클로로에틸렌은 환경친화적인 제품으로 직접 전환되는 일반적인 치료 대상이다. 염화알켄과 알칸은 염화수소로 변환되고 염화수소는 염소로 중화된다.[22] 그러나, 이 방법을 채택하면 많은 잠재적인 이점이 있지만, 연구는 주로 실험실 환경에서 수행되어 왔으며, 몇몇의 현장 연구 사례들이 아직 확립되어 있지 않다.

참조

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