フルオロカーボンは、水素原子の一部または全部をフッ素で置換することにより、炭化水素から誘導されます。 水素原子の一部がフッ素で置き換えられたものに加えて塩素または臭素で置き換えられた炭化水素 (例: クロロフルオロ炭化水素、ブロモフルオロ炭化水素) は、一般にフルオロカーボンの分類に含まれます。たとえば、ブロモクロロジフルオロメタン (CClBrF₂).

最初の経済的に重要なフルオロカーボンは、ジクロロジフルオロメタン (CCl₂F₂）、現在一般的な冷媒である二酸化硫黄、アンモニア、またはクロロメタンよりもはるかに毒性の低い冷媒として1931年に導入されました.

あなたが使用します

過去に、フルオロカーボンは、冷媒、エアゾール噴射剤、溶剤、発泡剤、消火剤、およびポリマー中間体として使用されていました。 後述するように、上層大気のオゾン層を破壊するクロロフルオロカーボンの影響に関する懸念から、これらの化学物質の使用が禁止されています。

トリクロロフルオロメタン & ジクロロメタン 以前はエアゾール噴射剤として使用されていました。 トリクロロフルオロメタン 現在、洗浄脱脂剤、保冷剤、ポリウレタンフォームの発泡剤として機能しています。 また、消火器や電気絶縁材、誘電性流体としても使用されます。 ジクロロモノフルオロメタンは、ガラス瓶の製造、熱交換流体、遠心機の冷媒、溶媒、発泡剤として使用されます。

ジクロロテトラフルオロエタン プリント基板用の溶剤、希釈剤、洗浄・脱脂剤です。 消火器の発泡剤、冷却および空調システムの冷媒、マグネシウムの精製、油圧作動油の金属侵食の抑制、ボトルの強化などに使用されています。 ジクロロジフルオロメタン ガラス瓶の製造にも使用されました。 化粧品、塗料、殺虫剤のエアロゾルとして。 水、銅、アルミニウムの精製用。 四フッ化炭素 ロケットや衛星誘導用の推進剤であり、 テトラフルオロエチレン 食品エアロゾルの噴射剤の調製に使用されます。 クロロペンタフルオロエタン エアゾール食品の噴射剤、家電製品や携帯エアコンの冷媒です。 クロロトリフルオロメタン、クロロジフルオロメタン、トリフルオロメタン、1,1-ジフルオロエタン & 1,1,-クロロジフルオロエタン も冷媒です。

フルオロカーボンの多くは、繊維、ドライクリーニング、写真、プラスチックなど、さまざまな産業で化学中間体や溶剤として使用されています。 さらに、腐食防止剤や漏れ検出器としての特定の機能を持つものもいくつかあります。 テフロン 高温プラスチック、防護服、化学実験室用のチューブとシート、電気絶縁体、回路遮断器、ケーブル、ワイヤー、および付着防止コーティングの製造に使用されます。 クロロトリフルオロメタン 金属の硬化に使用され、 1,1,1,2-テトラクロロ-2,2-ジフルオロエタン & ジクロロジフルオロメタン 表面のひび割れや金属の欠陥を検出するために使用されます。

ハロタン、イソフルラン & エンフルラン 吸入麻酔薬として使用されます。

環境ハザード

1970 年代と 1980 年代に、安定したフルオロカーボンや、臭化メチルや 1,1,1-トリクロロエタンなどの他の化学物質が放出されると、成層圏にゆっくりと上向きに拡散し、そこで強い紫外線が分子に遊離塩素原子を放出させる可能性があるという証拠が蓄積されました。 これらの塩素原子は、次のように酸素と反応します。

Cl+O₃ = ClO + O₂

ClO + O = Cl + O₂

O + O₃ = 2₂

塩素原子は反応で再生されるため、自由にサイクルを繰り返すことができます。 最終的な結果は、地球を有害な太陽紫外線から保護する成層圏オゾンの大幅な枯渇となるでしょう。 紫外線放射の増加は、皮膚がんの増加をもたらし、作​​物の収量と森林の生産性に影響を与え、海洋生態系に影響を与えます. 上層大気の研究は、過去 XNUMX 年間にオゾン層が破壊された地域を示しています。

この懸念の結果、1979 年以降、クロロフルオロカーボンを含むほぼすべてのエアゾール製品が世界中で禁止されました。 1987 年には、オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書という国際協定が調印されました。 モントリオール議定書は、オゾン層破壊を引き起こす可能性のある物質の生産と消費を管理しています。 先進国におけるクロロフルオロカーボンの生産と消費を完全に段階的に廃止する期限を 1996 年に設定しました。 発展途上国では、コンプライアンスに達するまでにさらに 10 年の猶予があります。 ハロン、四塩化炭素、1,1,1-トリクロロエタン (メチルクロロホルム)、ヒドロクロロフルオロカーボン (HCFC)、ヒドロブロモフルオロカーボン (HBFC)、および臭化メチルの管理も確立されました。 これらの化学物質のいくつかの必須用途は、技術的および経済的に実現可能な代替手段が利用できない場合に許可されています。

危険

フルオロカーボンは、一般に、対応する塩素化または臭素化炭化水素より毒性が低い。 この低い毒性は、CF 結合の安定性が高いことに関連している可能性があり、おそらく、より高度にフッ素化された材料の脂質溶解度が低いことにも関連している可能性があります。 毒性のレベルが低いため、使用目的に安全なフルオロカーボンを選択することができました。 そして、これらの用途で安全に使用されてきた歴史があるため、フルオロカーボンはあらゆる暴露条件下で完全に安全であるという誤解が一般に広まっています。

揮発性フルオロカーボンは、ある程度まで、塩素化炭化水素によって示されるものよりも弱いが、同様の麻薬特性を持っています。 2,500ppmの急性吸入 トリクロロトリフルオロエタン ヒトの中毒および精神運動協調の喪失を誘発します。 これは 10,000 ppm (1%) で発生します。 ジクロロジフルオロメタン。 場合 ジクロロジフルオロメタン 150,000 ppm (15%) を吸入すると、意識を失う。 d を含むエアゾール容器を噴霧することにより、フロンの匂いを嗅ぎ、100 人以上の死亡者が報告されています。クロロジフルオロメタン 噴射剤として紙袋に入れて吸入。 米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) の TLV は 1,000 ppm であり、人間は麻酔効果を経験していません。

肝臓や腎臓の損傷など、反復暴露による毒性効果は、フルオロメタンおよびフルオロエタンによって生成されていません。 などのフルオロアルケン テトラフルオロエチレン, ヘキサフルオロプロピレン or クロロトリフルオロエチレン、 適切な濃度に長時間、繰り返しさらされると、実験動物に肝臓と腎臓の損傷を引き起こす可能性があります。

場合によっては、フルオロアルケンの急性毒性でさえ驚くべきものです。 パーフルオロイソブチレン は顕著な例です。 LC付き₅₀ ラットの 0.76 時間暴露で 4 ppm の濃度であり、ホスゲンより毒性が高い。 ホスゲンと同様に、急性肺水腫を引き起こします。 一方、フッ化ビニルとフッ化ビニリデンは毒性の非常に低いフルオロアルカンです。

他の多くの溶媒蒸気や外科用麻酔薬と同様に、揮発性フルオロカーボンも、異常に大量のアドレナリンが内因的に分泌される状況 (怒り、恐怖、興奮、激しい運動など) で心不整脈または心停止を引き起こす可能性があります。 この効果を生み出すために必要な濃度は、これらの物質の工業的使用中に通常遭遇する濃度をはるかに上回っています。

イヌでもサルでも、 クロロジフルオロメタン & ジクロロジフルオロメタン 5～10%の濃度で早期の呼吸抑制、気管支収縮、頻脈、心筋抑制および低血圧を引き起こします。 クロロジフルオロメタンe、と比較して ジクロロジフルオロメタン、 サルでは心不整脈を引き起こさず（マウスでは発生しますが）、サルの肺コンプライアンスを低下させません。

安全衛生対策. すべてのフルオロカーボンは、炎または赤熱した金属にさらされると熱分解します。 クロロフルオロカーボンの分解生成物には、少量のホスゲンとフッ化カルボニルに加えて、フッ化水素酸と塩酸が含まれます。 最後の化合物は加水分解に対して非常に不安定で、水分の存在下で急速にフッ化水素酸と二酸化炭素に変化します。

商業的に最も重要な XNUMX つのフルオロカーボン (トリクロロフルオロメタン, ジクロロジフルオロメタン & トリクロロトリフルオロエタン) は、変異原性および催奇形性について試験されており、結果は陰性です。 クロロジフルオロメタンエアロゾル噴射剤の可能性があると考えられていたが、細菌の変異原性試験で変異原性があることがわかった。 生涯曝露試験では、50,000 ppm (5%) に曝露された雄ラットに発がん性の証拠が示されましたが、10,000 ppm (1%) には示されませんでした。 この効果は、メスのラットや他の種では見られませんでした。 国際がん研究機関 (IARC) はそれをグループ 3 に分類しました (動物における発がん性の限られた証拠)。 )、ウサギでは 50,000 ppm までは証拠がありませんでした。

フルオロカーボンにさらされた被害者は、汚染された環境から取り除き、対症療法を行う必要があります。 不整脈や心停止を誘発する可能性があるため、アドレナリンは投与しないでください。

テトラフルオロエチレン

主な危険性 テトラフルオロエチレン モノマーの最大の特徴は、広範囲の濃度 (11 ～ 60%) での可燃性と潜在的な爆発性です。 抑制されていないテトラフルオロエチレンは、自発的な重合および/または二量体化を起こしやすく、どちらの反応も発熱性です。 結果として密閉容器内の圧力が上昇すると、爆発を引き起こす可能性があり、そのような事例が多数報告されています。 これらの自発的な反応は、酸素などの活性不純物によって開始されると考えられています。

テトラフルオロエチレンは、それ自体で急性毒性の危険性、LC₅₀ ラットの 4 時間暴露は 40,000 ppm です。 致死量の曝露で死亡したラットは、肺への損傷だけでなく、腎臓の変性変化も示し、後者は他のフルオロアルケンによっても示されますが、フルオロアルカンでは示されません.

別の危険性は、テトラフルオロエチレンの製造または熱分解中に形成される有毒な不純物、特に オクタフルオロイソブチレン、ラットの 0.76 時間暴露でのおよその致死濃度はわずか 4 ppm です。 これらの「高沸点物」への曝露による死亡例がいくつか報告されています。 潜在的な危険性があるため、熟練していない人がテトラフルオロエチレンを使ったカジュアルな実験を行うべきではありません。

安全衛生対策. テトラフルオロエチレンは、高圧下の鋼製シリンダーで輸送および出荷されます。 そのような条件下では、単量体は自発的な重合または二量体化を防止するために抑制されるべきである。 シリンダーには圧力解放装置を取り付ける必要がありますが、このような装置がポリマーで詰まる可能性があることを忘れてはなりません。

テフロン （ポリテトラフルオロエチレン）は、レドックス触媒を用いたテトラフルオロエチレンの重合によって合成されます。 テフロンは室温では危険ではありません。 ただし、300～500℃に加熱すると、熱分解生成物にフッ化水素やオクタフルオロイソブチレンが含まれます。 500 ～ 800 °C の高温では、フッ化カルボニルが生成されます。 650 °C を超えると、四フッ化炭素と二酸化炭素が生成されます。 インフルエンザに似た病気であるポリマー ヒューム フィーバーを引き起こす可能性があります。 病気の最も一般的な原因は、テフロン粉塵で汚染された火のついたタバコによるものです。 肺水腫も報告されています。

フロロカーボン麻酔。 ハロタン 古い吸入麻酔薬で、しばしば亜酸化窒素と組み合わせて使用​​されます。 イソフルラン & エンフルラン 報告されている副作用が少ないため、人気が高まっています。 ハロセン。

ハロタンは、6,000 ppm を超える濃度で麻酔を生成します。 1,000 ppm に 30 分間さらすと、200 ppm では発生しない行動テストで異常が発生します。 皮膚、目、呼吸器への刺激や感作の報告はありません。 麻酔濃度以下の濃度で肝炎が報告されており、麻酔濃度に繰り返しさらされた患者で重度の（時には致命的な）肝炎が発生しています。 への職業的暴露による肝臓毒性は発見されていません。 イソフルラン or エンフルラン. 6,000 ppm 以上のエンフルランに曝露された患者に肝炎が発生しました。 イソフルランの使用による症例も報告されていますが、その役割は証明されていません。

肝臓毒性に関する 100 つの動物研究では、空気中の 10 ppm のハロタンに繰り返しばく露されたラットに毒性作用は見られませんでした。 別の研究では、電子顕微鏡観察によると、1,000 ppm で脳、肝臓、腎臓の壊死が見られました。 マウスに 4 ppm のエンフルランを 70 日 3,000 時間、約 4 日間暴露しても影響は見られませんでした。 体重増加のわずかな減少は、5 ppm に 78 日 700 時間、週 17 日、最大 5 週間曝露された場合に認められた唯一の影響でした。 別の研究では、最大 150 日間、1,500 ppm のエンフルランに継続的に暴露されたマウスで、重度の体重減少と肝障害による死亡が見られました。 同じ研究で、ラットまたはモルモットに 4 週間暴露しても影響は見られませんでした。 イソフルランでは、空気中の 5 ppm 以上にマウスを連続暴露すると、体重増加が減少しました。 同様の影響が 9 ppm でモルモットに見られたが、ラットには見られなかった. 最大 1,500 ppm を XNUMX 日 XNUMX 時間、週 XNUMX 日、XNUMX 週間暴露したマウスでは、有意な影響は見られませんでした。

エンフルランまたはイソフルランの動物実験、またはハロセンの疫学研究では、変異原性または発がん性の証拠は見つかりませんでした。 ハロタンおよび他の吸入麻酔薬による生殖への悪影響を示唆する初期の疫学研究は、その後の研究ではハロタン曝露について検証されていません。

ハロタンを 800 ppm まで暴露したラットでは、胎児への影響を示す説得力のある証拠は見られず、1,700 ppm まで繰り返し暴露しても生殖能力に影響はありませんでした。 1,600 ppm 以上でいくらかの胎児毒性がありました (催奇形性ではありません)。 マウスでは、1,000 ppm で胎児毒性がありましたが、500 ppm ではありませんでした。 エンフルランの生殖研究では、10,000 ppm までの濃度でマウスの受胎能に影響がないことがわかり、12,000 ppm では精子の異常の証拠がいくつかありました。 7,500 ppm まで暴露されたマウスまたは 5,000 ppm まで暴露されたラットでは、催奇形性の証拠はありませんでした。 1,500 ppm に暴露された妊娠中のラットに、胚/胎児毒性のわずかな証拠があった。 イソフルランでは、オスのマウスを 4,000 ppm まで、4 日 42 時間、4,000 日間暴露しても受胎能に影響はありませんでした。 4 ppm を 2 日 10,500 時間、6,000 週間暴露した妊娠マウスに胎児毒性はなかった。 妊娠中のラットを 4 ppm に暴露すると、胎児の体重がわずかに減少した。 別の研究では、妊娠 6 ～ 15 日目に 60 ppm のイソフルランに 600 日 XNUMX 時間暴露したマウスの胎児に、同腹子数と胎児の体重の減少および発育への影響が見られました。 XNUMX または XNUMX ppm では影響は見られませんでした。

フロンテーブル

表1 - 化学情報。

表2 - 健康被害。

表3 - 物理的および化学的危険。

表4 - 物理的及び化学的性質。

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