헥사클로로클로펜타디엔

헥사클로로클로펜타디엔

이름
IUPAC 이름 1,2,3,4,5,5-아클로클로피엔타-1,3-다이엔
기타 이름 graplex, perclorocyclopentadiene
식별자
CAS 번호	77-47-4 Y
3D 모델(JSmol)	인터랙티브 이미지
켐스파이더	6233 Y
ECHA InfoCard	100.000.937
펍켐 CID	6478
유니	IP6ATU242I Y
CompTox 대시보드 (EPA)	DTXSID2020688
인치 InChi=1S/C5Cl6/c6-1-2(7)4(9)5(10,11)3(1)8 Y 키: VUNCWTMEJYMOor-UHFFFAOYSA-N Y InChi=1/C5Cl6/c6-1-2(7)4(9)5(10,11)3(1)8 키: VUNCWTMEJYMOor-UHFFFAOYAM
스마일즈 CLC1(Cl)C(/Cl)=C(/Cl)\C(\Cl)=C1\Cl
특성.
화학식	C5CL6
어금질량	272.76 g·190−1
외관	옅은 황색에서 황색 액체
냄새	자극적이고 불쾌함[1]
밀도	1.702 g/cm3
녹는점	-10°C(14°F, 263K)
비등점	239°C(462°F, 512K)
용해성(수중)	0.0002% (반응, 25°C)[1]
증기압	0.08 mmHg
위험
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험	테라토겐
플래시 포인트	100 °C(212 °F, 373 K)
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)	없는[1]
REL(권장)	TWA 0.01ppm(0.1mg/m3)[1]
IDLH(즉시 위험)	N.D.[1]
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

HCCPD(Hexachlorocyclopentadien, HCCPD)는 C-56, Graplex, HRS 1655로도 알려져 있으며 CCl이라는₅₆ 공식을 가진 오가노클로린 화합물이다. 살충제, 난연제, 염료의 전구체다. 시판용 샘플은 때때로 푸른 증기를 가진 레몬-노란 액체로 나타나지만, 그것은 무색 액체다. 그것의 많은 파생상품들은 지속적인 유기오염물질로 밝혀졌기 때문에 매우 논란이 많은 것으로 밝혀졌다. 1976년까지 약 27만 톤이 생산되었고,^[2] 오늘날에도 적은 양이 계속 생산되고 있다. 두 개의 저명한 제조업체는 미국의 벨시콜 화학 회사와 중국의 장쑤 안폰 전기화학이다.

역사

HCCPD는 1930년 특정 디엘-알데르 반응에서 디엔으로 처음 언급된 매우 독성이^[3] 강한 오르가노클로린 화합물이다. HCCPD 화학 제품군은 1955년 살충제 성질이 발견되고 광범위한 상업화가 진행되면서 급속도로 관심을 끌었다. 그러나 광범위한 사용으로 인해 HCCPD의 살충제 제품군(클로데인, 알드린, 들드린, 엔드린, 헵타클러)은 대상 곤충의 유전적 돌연변이로 인해 효과가 떨어졌다. 사이클로디엔과 린데인에 저항하는 곤충의 수는 1989년까지 300마리 가까이 되었다.^[2]

이후 1957년, 이 화합물의 또 다른 용도가 발견되었는데, 즉 폴리테스터용 난연제라는 것이다. 또한, 조광기를 만들기 위해 HCCPD를 사용하였다. 이 조광기는 '미렉스' 또는 '박스 조광기'로도 알려져 있으며 폴리프로필렌과 같은 중합체에 사용되는 난연제로 상업적으로 제공되었다. 1970년대에 미렉스 조광기는 환경 속에서 발암물질인 케폰으로 분해되는 것으로 나타났다. 이 개발로 인해 우려가 제기되었고 미렉스의 사용은 완전히 중단되었다. 이에 앞서 HCCPD의 Diels-Alder adduction은 다수의 주기적 디엔과 함께 개발되었다. 이들 화합물 중 일부는 데클로로네® 플러스라는 이름으로 판매된 1,5사이클로옥타디엔을 HCCPD에 증착하는 등 상업적 관심을 받았다. 이 난연제는 내습성이 좋아 폴리오레핀과 나일론, 전선, 케이블 등에 사용되었다. 그동안 과학연구는 환경에^[4] 미치는 영향도 입증했다.

스톡홀름의 영구유기오염물질 협약의 심의에 따르면 오늘날 거의 모든 HCCPD 파생상품이 금지되거나 금지 여부를 검토하고 있다. 그러나 HCCPD가 광범위한 최종 제품 합성을 위한 다용도 원료라는 점에서 2021년 10월 현재도 상업적으로 구할 수 있다.^[5]

합성 및 생산

헥사클로로클로펜타디엔은 사이클로펜타디엔을 염소화하여 1,1,2,3,4,5-옥타클로클로펜탄을 공급하며, 두 번째 단계로 탈수염소화된다.^[6] 첫 번째 절차는 알칼리성 차아염소산염을 사용하며, 부분 증류 후 수율이 약 75%인 나머지 25%는 저염소화 사이클로펜타디엔으로 구성된다.^[7] 두 번째 공정은 470-480 °C에서 발생하며 수율이 90% 이상인 열염소화제를 사용한다. 그러므로 첫 번째 과정은 수행하기가 더 쉬우나 두 번째 과정은 더 순수한 제품을 준다.^[8]

CH₅₆ + 6 Cl₂ → CHCl₅₂₈ + 4 HCl

CHCl₅₂₈ → CCl₅₆ + 2 HCl

과학적 합성 및 참조를 위해 이 화학물질을 생산하는 제조업체 외에도 산업용 HCCPD를 생산하는 두 회사가 있다. 미국의 벨시콜 화학 LCC, 중국의 장쑤 안폰 전기화학. 첫번째는 고무 접착제, 난연제, 살충제에 사용되는 대규모의 화학물질을 생산한다. 벨시콜은 HCCPD 취급의 위험성을 알고 있으므로 구매자가 화학물질의 저장, 사용 및 폐기에 대해 엄격한 검토와 교육 프로그램을 거쳐야 한다. 이 회사는 또한 웹사이트에 안전 자료와 취급 안내서를 제공하고 있으며, 전 세계 구매자들에게 이 화학물질을 전달하고 있다.^[9] 중국 회사 중 덜 알려져 있다. 클로로알칼리, 농화학 등을 전문으로 하는 회사로 중국국립농화학공단의 자회사로 운영되고 있다고 한다.^[10]

또한 헥사클로로클로펜타디엔은 디엘-알데르 반응을 쉽게 거치며 살충제로 상용화된 다양한 도료를 준다. 주요 파생상품은 다음과 같다.

• 노르보르나디엔에서 추출한 알드린(관련된 들드린은 알드린의 대사물)
• 브로모시클렌(브로모시클렌) 아일브로마이드에서 추출한 브로모단(Bromociclen) 일명 브로모단
• 사이클로펜타디엔에서 클로드레인, 염소화 그 뒤를 잇다.
• 아세틸렌에서 엔드린, 시클로펜타디엔, 에폭시디엔이 그 뒤를 이었다.
• 사이클로펜타디엔에서 헵타클로로, 그 다음에 단색화된다.
• 디하이드로푸란에서 온 이소벤잔과 염소 처리.
• 1,4-dihydroxy-2-butene에서 Endosulfan, 그 후 SOCl로₂ 에스테르화.
• 디엔노클러

반응

HCCP는 전기영양적이다. 그것은 기초가 낮아진다. 알콜리시스는 케탈 CCl₅₄(OR)을 공급한다.₂^[11]

HCCP는 쉽게 알케인과 디엘-알데르 반응을 일으킨다. 이 반응은 알드린(반응의 이름을 딴 이름)이나 이소드린(Isodrin)과 같은 살충제를 생산하는 데 사용된다. 이러한 살충제의 대부분은 인간과 동물에 대한 독성 때문에 지속적인 유기 오염물질에 대한 스톡홀름 협약에 의해 더 이상 상업적으로 이용되지 않고 금지된다.^[12]

생물분해

지표수에서는 광분해가 가장 흔한 반응 경로로, 분해 반감기는 2~4분이다.^[8] 빛이 수력분해와 생분해로 침투하는 물 속 깊이는 길이 두드러진다.^[13] 아래 그림은 HCCPD가 환경에 방출될 때 가능한 열화 경로를 나타낸다. 빛, 물, 산소는 이중 결합으로 산화하여 케톤 구조를 갖게 할 수 있으며, 그 후 고리개방을 거쳐 이산화 탄소가 방출되면서 두 부타디엔종을 형성하는 펜타클로로디엔산을 형성할 수 있다. 하지만, 이것은 작은 길일 뿐이다.

독성역동학

체내 HCCPD 흡수는 대부분 폐, 위장, 피부를 통해 발생한다. 전체적으로 흡입 시보다 음식을 통해 투여할 때 혈액 내 HCCPD 수치가 더 낮았다. 이는 위장 내용물에 대한 결합으로 인해 위장관의 흡수가 원활하지 않음을 나타낼 수 있다. HCCPD가 흡수되면 간, 신장, 폐에 분포한다. 농도가 가장 높은 기관은 쥐와 생쥐를 비교할 때 다르다. 쥐의 최고 농도는 신장 대 쥐의 간에서 발견된다.^[8]

흡수

관련 흡수 연구는 방사선 처리된 HCCPD를 사용하여 수행된다. 쥐의 경우 흡수 경로가 흡수 정도에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 혈액의 낮은 수치는 위장 흡수가 나쁘다는 것을 나타낼 수 있다.^[8] 일반적으로 흡수한 부위는 동물에서 가장 높은 농도를 보인다. 흡입 연구에서 폐는 HCCPD의 농도가 가장 높은 것으로 나타났다. 당시 콩팥에서 발견된 농도는 간보다 8배 높았다. 경구 투여 시 혈중 농도는 섭취 후 4시간 만에 최고조에 달했다. 일반적인 분포 패턴은 간에서 발견되는 농도의 30~40%가 간에서 발견되는 농도와 동일하게 유지되었다. 생쥐의 경우 반대의 결과가 발견된다. 쥐의 경우 간에서 경구 섭취 후 간 농도가 신장보다 높은 것으로 확인된다. 신장에 있는 HCCPD의 양은 간에 있는 HCCPD의 33-50% 사이였다.

쥐의 다중 경구 피폭의 경우 10일에서 30일 사이에 일정한 상태 농도 범위를 달성했다. 간은 30일 만에 안정된 상태 농도에 도달했다. 이때 HCCPD의 농도는 신장에서 발견된 농도의 약 절반이었다. 생쥐의 경우 20일 만에 생식 및 지방조직의 안정 상태에 도달했다. 이때 신장에서 HCCPD의 양은 간에서 발견되는 농도의 약 절반이었다. 쥐를 대상으로 한 정맥내 연구에서 조직 내 HCCPD의 대략적인 분포는 그대로 유지되었다.

독성역학

방사성동위원소의 1% 미만이 이산화탄소에서 발견되기 때문에 이 화합물의 완전한 산화는 제한된다.^[8]

HCCPD의 완전한 신진대사를 위한 정확한 길은 알려지지 않았다. 배설된 물질의 구성에 관한 다른 연구들에서 나온 모순되는 결과가 있다. 대사물들은 한 연구에서 극성이고 다른 연구에서는 극성이 아닌 것으로 밝혀졌다. 또한 헥사클로로-2-사이클로펜타논, 헥사클로로-3-사이클로펜타논, 헥사클로로인돈, 또는 헥타클로로-3a, 4,7a-테트라하이드로-4,7-메타노닌덴-1,8-디온 등 일부 잠재적 대사물은 배설물 추출에 의해 아직 식별되지 않았다.^[8]

화합물은 Diels-Alder 반응을 쉽게 합성하므로 HCCPD가 세포 알케인과 직접 반응할 수 있는 사이클로어드 반응이다. 이는 HCCPD가 조직 결합 특성 외에도 가능한 모든 노출 경로에 대해 접촉 지점에서 영향을 미치는 이유를 설명할 수 있다.^[8]

배설

쥐와 쥐의 배설물 양과 대변에 배설되는 양의 비율에는 약간의 차이가 있다. 일반적으로 방사상 대사물의 가장 높은 부분은 HCCPD를 흡입하면 소변에서 회수된다. 게다가, 만약 HCCPD가 경구적으로 섭취된다면, 방사선의 가장 높은 분자는 대변에서 회수된다.^[8]

지시(바이오마커)

영향들

HCCPD에 노출된 인간은 그 화학물질에만 국한된 건강상의 부작용을 보이지 않는다. 1977년 HCCPD가 함유된 물에 노출된 소수의 폐수처리 작업자들은 피부와 눈에 대한 자극, 가슴 불편, 두통, 메스꺼움, 피로 등을 보고했다. 장기적으로는 효소 농도를 감시하는 검사를 통해 간기능에 불규칙성을 보였다. 그러나 이러한 불규칙성은 많은 다른 화합물과 건강의 변화 때문일 수 있다.^[14] 비뇨기 포르피린 배설과 같이 인간에서 특성화 효과를 위해 제안된 다른 매개 변수들도 바이오마커로서 잠재적인 사용에 대해 시험되었지만, 충분히 유의한 것은 아니었다. 쥐나 생쥐와 같은 실험동물을 대상으로 한 실험에서는 장기간 흡입 피폭 후 코의 상피에 황갈색 색소가 형성되는 것을 보여주는데, 이는 장기 피폭에 유용한 바이오마커로 간주된다.^[8]

비정상적 민감성

폐와 간 등 섭취나 신진대사에 관여하는 장기에 대한 사전 손상이 있을 때, 사람들은 이미 손상된 장기 기능 때문에 HCCPD 노출에 더 취약해질 수 있다. 호흡기 노출이 가장 보편적인 노출 경로인 것처럼 보이기 때문에 천식을 앓는 사람들은 아마도 일반 인구보다 부작용에 더 취약할 것이다.^[14] 특히 유해화학물질에 취약한 또 다른 집단은 어린이들이다. 그들의 발달에는 뚜렷한 구조와 기능이 붕괴에 더 취약할 수 있고, 행해진 손상은 후기 단계의 삶에서만 명백해질 수 있는 중요한 시기가 있다. 흡수는 불완전하게 발달된 장기와 표면 대 체중의 비율 때문에 어린이의 경우 다를 수 있다. 다행히 HCCPD는 농약에서 불순물로만 발견되고 가정에서는 사용되지 않기 때문에 어린 아이들이 HCCPD에 즉시 노출될 가능성은 매우 낮다.^[8]

동물에 미치는 영향

HCCPD와 관련하여 인간의 치사성에 대한 연구는 수행되지 않았다. 그러나 그것은 동물들에게 시험되었고 뇌와 부신에 영향을 미치는 것으로 가정된다. 뇌에서 HCCPD 또는 그 대사물은 지질과 반응할 수 있다. 예를 들어 쥐에서 퇴행성 뇌 효과를 보기 위해, 동물들은 흡입에 의해 높은 양의 HCCPD 농도에 노출된다. 낮은 노출 수준을 다룰 때, HCCPD 반응성은 고농도에서 혈액 내 반응 종의 가능성을 매우 낮게 만든다. 그러나 더 높은 용량에서 혈액-뇌장벽을 통해 반응성 물질을 운반할 가능성이 더 높다.^[8]

HCCPD의 단기 흡입은 쥐, 쥐, 토끼, 기니피그에게 치명적이다. 동물의 치사율은 HCCPD 노출의 농도와 지속시간에 영향을 받을 수 있다. 실험한 모든 동물 중에서 기니피그는 복합 독성에 가장 강한 것으로 나타났다. 혈액학 및 근골격계 시스템을 제외한 거의 모든 생물학적 시스템이 HCCPD의 독성에 취약한 것으로 나타났다.^[8]

구강 효과

HCCPD 1회 복용량은 경구적으로 섭취할 경우 동물에게 적당히 독성이 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 연구를 수행하는 동안 화합물이 완전히 순수하지는 않았기 때문에(93.3%) 독성 효과의 일부는 특히 고용량에서 불순물에 기인할 수 있었다.

쥐와 쥐가 제한된 다른 종에 대한 구강 효과 데이터. HCCPD의 단 한 번의 고선량으로 쥐와 토끼를 똑같이 호흡하려는 노력이 증가하였다. 이들 동물의 폐조직은 일정량의 투여 후 과대혈구 및 에데마틱이 되었다. 광범위한 폐출혈은 21일 후 단 한번의 비 치사량 투여 후 나타났다. 쥐의 낮은 선량은 폐에 관찰 가능한 조직 변화를 일으키지 않았다. 높은 복용량은 심장에도 퇴행성 변화를 일으켰다. 다시 한번, 낮은 복용량은 심장 조직에 관찰 가능한 변화를 가져오지 않았다. 또한, 이 쥐들과 토끼들은 HCCPD의 1회 경구 투여 후 설사를 경험했고, 포스테로마치에 급성 괴사성 병변을 보였다. 쥐와 쥐에 대한 반복적인 노출 실험에서는 삼림벌채의 염증과 상피성 과대증상이 관찰되었다. 선량은 이러한 효과의 심각성과 직접적인 관계가 있었다. 이것과 위치는 이러한 영향이 HCCPD와 조직의 직접 접촉에서 비롯된다는 것을 시사한다. 쥐가 HCCPD를 경구 섭취한 후 체중은 암컷보다 수컷이 더 심하게 영향을 받았다.^[8]

피부 효과

피부 투여량이 증가하면서 동물들의 생존 시간이 짧아졌다. 토끼의 폐 효과는 피부 동물 연구에서 조사되었는데, HCCPD(순수 93,3%)의 노출에 의해 혈액과 액체가 혼탁한 것으로 나타났다. 피부 투여량이 있는 장기에 관한 다른 영향으로는 심장의 퇴행성 변화, 간과 신장관절의 괴사, 부신의 퇴행성 변화 등이 있었다.^[8]

HCCPD가 환경에 나타나는 형태는, 그래서 순수한 형태나 해법으로 토끼, 기니피그, 원숭이의 표피에 현저한 효과를 나타냈다. 피부의 손상, 즉 변색되고 염증이 생긴 피부를 볼 수 있었다. 동물들이 이러한 병변으로 죽지 않았을 때, 그들은 저절로 치유되었다.^[8]

흡입 효과

HCCPD는 증기를 흡입할 때 동물들에게 매우 독성이 강하다. 치사율과 관련된 인체 연구는 수행되지 않았지만, 인간이 노출된 폐수 처리 센터와 관련된 사건이 있었는데, 이 곳에서 대부분의 관련 인적 정보가 수집된다.

인체 흡입 효과

수많은 장기 시스템에 대한 HCCPD에 대한 인체 노출 데이터가 있다. 폐수처리장과 정수장 인부들이 산업적으로 이 화합물을 환경으로 방출한 후 노출되었다. 초기 공기 중 화합물의 농도는 알려지지 않았지만 나중에 0.27 - 0.97ppm으로 결정되었다. 근로자들은 폭우 후 식물에서 이상한 냄새와 푸른 안개까지 감지했다. 그들 중 몇몇이 의사의 진료를 요청했을 때, 그 발전소가 HCCPD에 오염되었다고 판단되었고, 이러한 상황을 기록하기 위해 수많은 테스트를 수행했다. 폐수 처리 작업자의 약 5분의 1은 3일에서 15일 사이의 기간 동안 노출 후 메스꺼움과 복부 경련이 있다고 보고했다. 그들은 또한 목의 통증, 기침, 호흡 곤란과 같은 호흡기 질환도 보고했다. 그러나 폐 기능과 흉부 X선에 대한 검사에서는 이상이 나타나지 않았다.^[14] HCCPD에 장기간 노출된 근로자들은 호흡기 자극, 코 자극 및 부비동 충동을 보고했는데, 이는 이러한 조직이 공기에서 HCCPD와 직접 접촉하기 때문일 가능성이 높으며, 폐를 통한 전신적 효과가 아니다.

또 폐수처리 작업자 41명 중 11명에게서 유당 탈수소효소 수치가 높아진 것으로 나타났다. 이 수준은 수질 정화 대원의 근로자에 비해 높지 않았지만 아스파리트 아미노트란스페라제 수준은 97명 중 12명에 대해 상향 조정되었다. 이 효소들은 간뿐만 아니라 심장에도 손상을 줄 수 있다. 그러나 두 작업자 그룹 모두에서 심장 기능 손상의 증거는 발견되지 않았다. 환자의 높아진 수준은 3주 후에 감소했다.^[8]

동물 흡입 효과

장기간 노출의 경우, 실험실 동물 종 간에 상당한 차이가 발생한다. 13주간의 연구에서 쥐가 모두 죽은 첫 주에 주 5일, 하루 6시간 동안 2ppm HCCPD에 노출되어 죽은 곳에서는 쥐가 셋째 주까지 생존했다. 0.04ppm의 매우 낮은 노출의 경우, 20마리의 쥐 중 3마리가 죽었고 쥐는 한 마리도 죽지 않았다. 매우 낮은 농도의 HCCPD의 만성 피폭은 쥐와 생쥐에서 폐, 기관 및 비강 상피에 황갈색 색소를 생성했다. 노출을 멈춘 뒤에도 색소침착은 사라지지 않았다.

급성 고노출(1시간 42ppm)의 경우 호흡곤란을 보이고 공기를 마시기 위해 숨을 헐떡이는 것을 보인 후 모든 동물이 죽었다. 그들의 폐조직은 기관지에서 출혈성 병변, 염증, 부종, 괴사를 보였다. 그러나 생존한 동물들의 회복은 치료 2주 후에 명백했다.

쥐, 생쥐, 원숭이에서 HCCPD가 노출된 후에도 심장과 위장 기능이 손상되지 않은 것으로 보였다. 급성 흡입에 대해 중간 정도의 간 조직 변질이 관찰되었다. 동일한 조직 변성이 낮은 농도의 장기간 실험에서 관찰되었다.^[8]

참조