三氯甲烷[wán](Trichloromethane)是一种有机化合物,具有麻醉作用。三氯甲烷又称氯仿、三氯化碳或哥罗芳,化学式CHCl3,相对分子质量119.37。三氯甲烷为无色透明、有甜味、极易挥发的液体,不溶于水,易溶于醇、醚和苯等有机溶剂。三氯甲烷不易燃烧,对光敏感,遇光会与空气中的氧作用,生成剧毒的光气和氯化氢。三氯甲烷工业生产主要方法有乙醛法、三氯乙醛法、甲醇氯化法和甲烷综合氯化法。
历史
编辑1831年,德国药剂师Moldenhawer、美国医生塞缪尔·格思里 (Samuel Guthrie)、德国化学家尤斯图斯·冯·李比希(Justus von Liebig)和法国化学家欧仁·索贝兰(Eugène Soubeiran)几乎同时独立发现三氯甲烷,并采用不同方法合成。1834年,法国化学家让-巴蒂斯特·杜马斯(Jean-Baptiste Dumas)确定了三氯甲烷的实验式并将其命名为氯仿。1842年,英国医生罗伯特·莫蒂默·格洛弗(Robert Mortimer Glover)通过动物实验发现三氯甲烷具有麻醉作用。1847年,英国医生辛普森(James Young Simpson)首先证明了三氯甲烷对人体的麻醉特性,并作为麻醉剂在医学上的应用。三氯甲烷对肝脏有较大的毒性,自1912年后不建议用于医疗用途。
理化性质
编辑物理性质
三氯甲烷为无色透明、有甜味、极易挥发的液体,熔点-63.5℃,沸点61.12℃,密度1.48g/cm,不溶于水,易溶于醇、醚、苯等有机溶剂,对光敏感。
化学性质
三氯甲烷不易燃烧,遇光会与空气中的氧作用,生成剧毒的光气和氯化氢。
三氯甲烷生成光气
三氯甲烷可以进一步氯化生成四氯化碳。
三氯甲烷与氟化氢为原料反应生成二氟一氯甲烷。
在相转移催化剂存在下,三氯甲烷与NaOH 或t-BuONa等强碱的浓溶液作用生成稳定的二氯卡宾(:CCl2)。
主要用途
编辑医学用途
1847年,英国医生辛普森(James Young Simpson)首先证明了三氯甲烷对人体的麻醉特性,并作为麻醉剂在医学上的应用。但是,三氯甲烷对肝脏有较大的毒性,自1912年后不建议用于医疗用途。
工业用途
三氯甲烷因能与乙醇、苯、四氯化碳和油类等有机化合物混溶,在工业上可以用作有机溶剂和萃取剂。例如,三氯甲烷可以用于青霉素等抗生素和维生素B12等药物的提纯,香料、油脂、树脂、橡胶的溶剂和萃取剂。此外,三氯甲烷还作为有机合成原料。例如,三氯甲烷与氟化氢为原料生产氟利昂,用于制冷剂、灭火剂和烟雾剂;三氯甲烷与氢氧化钠等强碱的浓溶液为原料,在相转移催化剂存在下合成二氯卡宾。
其他用途
三氯甲烷在实验室中作为萃取剂,常用以萃取DNA、RNA及脂肪。三氯甲烷与四氯化碳混合可制成不冻的防火液体;还用于烟雾剂的发射药、谷物的熏蒸剂和校准温度的标准液。
毒性
编辑三氯甲烷可经呼吸道和消化道吸收迅速,皮肤可少量吸收,进入体内后分布于全身,以脑、肝、肾中含量较高。一部分三氯甲烷代谢为三氯甲醇,进一步氧化脱氯成为光气和二氧化碳;而未代谢的三氯甲烷大部分经呼吸道排出。在动物实验,高浓度的三氯甲烷可引起急性黄色肝萎缩和肾小管坏死;长期接触三氯甲烷,可导致肝小叶中心坏死和肾浑浊肿胀。此外,三氯甲烷对小动物有致癌作用,与细胞毒性伴慢性组织再生有关。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构将三氯甲烷列入2B类致癌物清单。人体皮肤接触三氯甲烷可引起皮肤充血、红斑及水分丧失的刺激反应;三氯甲烷对眼睛具有刺激性,有灼伤的危险;误吞三氯甲烷可引起口腔和喉咙严重灼伤,腹部及胸部疼痛、呕吐及失去知觉。人体吸入高浓度三氯甲烷时,可能引起麻醉、昏迷、休克,并且有致命危险,可引起心脏、肝脏、肾脏及中神经系统损伤。
生产制备
编辑乙醛法
乙醛法,是指漂白粉和乙醛直接发生化学反应生成粗氯仿,再经冷凝、水洗、蒸馏和冷凝而制得三氯甲烷成品。其反应式如下:
三氯乙醛法
三氯乙醛法,也称氯油法,以漂白粉为氧化剂,首先将乙醇氧化成乙醛,然后漂白粉继续与乙醛作用生成三氯乙醛,三氯乙醛与氢氧化钙或氢氧化钠反应生成三氯甲烷,再经冷凝、水洗、中和、沉淀和蒸馏而制得三氯甲烷成品。其反应式如下:
甲醇氯化法
甲醇氯化法,将气化后的甲醇与氢以一定比例送入氢氯化器,在催化剂存在下,气相反应生成一氯甲烷,一氯甲烷再进入氯化器与氯反应,最后可能得到四种氯化物的混合物,再经过骤冷冷凝和蒸馏得到三氯甲烷成品。其反应式如下:
甲烷综合氯化法
甲烷综合氯化法,将甲烷、氯气及循环气混和,进入一级反应器,反应器出来的四种氯化物的混合物、氯化氢和未反应的甲烷,再经冷却、蒸馏得到三氯甲烷成品。其反应式如下:
安全事宜
编辑GHS 分类
象形图GHS 危险性说明H302 (94.68%):吞咽有害。H315 (100%):引起皮肤刺激。H319 (58.91%):引起严重的眼睛刺激。H331(57.11%):吸入有毒。H336(19.34%):可能引起嗜睡或头晕。H351 (100%):疑似致癌。H361 (54.56%):怀疑损害生育能力或未出生的孩子。H372(93.23%):长期或反复接触对器官造成损害。H373 (100%):长期或反复接触可能对器官造成损害。
消防相关
三氯甲烷应存放在避光、阴凉、干燥和通风良好的地方。三氯甲烷不易燃烧,但加热时会释放有毒和腐蚀性的出光气、氯化氢、氯气以及碳和氯氧化物。若遇高热,容器内压力增大,有开裂和爆炸的危险。
健康相关
人体接触或使用三氯甲烷时,应佩戴防护用品。当皮肤接触时,应用肥皂水和清洁水彻底冲洗皮肤至少15分钟;当眼睛接触时,用流动清水或生理盐水冲洗,就医。当人体误吸入三氯甲烷时,应将受害者转移到新鲜空气中,评估生命体征,包括脉搏和呼吸频率,必要时需进行心肺复苏术急救,同时联系医院,将受害者运送到医疗机构。
法规限制
编辑根据《易制毒化学品管理条例》,三氯甲烷属于第二类易制毒化学品,其生产、经营、购买、运输、进口和出口需要政府相关部门的管理和许可。 中国人民共和国生态部分别于2019年7月23日和2022年12月29日,将三氯甲烷列入《有毒有害水污染物名录(第一批)》和《重点管控新污染物清单(2023年版)》,其生产、使用和排放等受到了严格管控。
注释
编辑展开[a]2B类致癌物:对人可能致癌,此类致癌物对人致癌性证据有限,对实验动物致癌性证据并不充分;或对人类致癌性证据不足,对实验动物致癌性证据充分。
[b]二氟一氯甲烷:氟利昂-22
[c]四种氯化物的混合物:一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷
参考资料
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