O organotină sau organotină este un compus organic având cel puțin o legătură covalentă între un atom de carbon și un atom de staniu .
Face parte din marea familie chimică de compuși organometalici .
Atomul de carbon atașat la staniu aparține adesea unei grupări de tip etil , propil sau butil .
Organotinele sunt în general slab solubile în apă, dar foarte lipofile .
La fel ca majoritatea compușilor organometalici, organotinele prezente în mediu sunt adesea toxice și ecotoxice . Chimiștii au identificat mai mult de 260 de compuși organotinici și 36 dintre aceștia sunt toxici și ecotoxici. Toate, cu excepția cutiilor de metil, au o origine antropică. Au o durată lungă de viață în mediu.
Unele dintre ele, TBT ( tributilină , foarte toxică pentru multe organisme marine, chiar și la doze foarte mici, pentru alge și diverse organisme marine, inclusiv moluște) au fost utilizate pe scară largă în antivegetative și sunt monitorizate în special deoarece sunt foarte toxice, persistente în sedimente. și surse de impusex (schimbare de sex) la unele specii expuse, inclusiv specii importante din punct de vedere comercial ( periwinkle , whelk comun ).
TBT și produsele lor de degradare sunt sursa poluării marine generalizate a litoralului francez și a unei mari părți a litoralului țărilor industrializate. Conform evaluării făcute de Ifremer în 1997 pentru coastele franceze, în ciuda interzicerii produsului pentru multe utilizări, toate incintele portuare erau încă surse majore de contaminare (până la două sute de ori doza toxică de 1 ng / l ).
Chimia organotinei pare să apară în secolul al XVIII- lea odată cu utilizarea acidului stannic citat în special de Lavoisier.
Prima organotină identificată ca atare a fost diiodura de dietilină , descoperită de Edward Frankland în 1849.
Organotina va fi apoi utilizată pe scară largă, în special din a doua jumătate a secolului XX (produsă apoi zece mii de tone anual), care protejează corpurile navelor de „ murdărire ”.
Cu toate acestea, de la mijlocul anilor 1970 , toxicologii și ecologiștii, apoi anumite autorități (în special europene, în 1978), erau preocupați de consecințele lor asupra mediilor acvatice. Consecințele negative pentru multe specii sălbatice (inclusiv pești și nevertebrate) și ecosisteme au fost confirmate de numeroase studii de peste 20 de ani și mai mult. ONG-uri internaționale precum Greenpeace solicită o interdicție și analize de finanțare care arată (în 2004) că aceste produse contaminează lanțul alimentar (inclusiv în apă dulce) pentru a ajunge în corpul uman.
Organotinele sunt clasificate în general în funcție de starea de oxidare a cositorului. Cei mai comuni și mai utili sunt compușii de staniu (IV).
Cunoaștem întreaga serie de derivați clorurați R 4− n SnCl n pentru multe grupe R, pentru n de la 0 la 4, precum și analogii lor pentru ceilalți halogeni. Derivații alcoolat și carboxilat tind să se combine și, prin urmare, sunt în general slab caracterizați. Același lucru este valabil și pentru oxizi. Mulți diorganotin (R 2 SnO) n oxizi sunt oligomerice : cu grupări R voluminoase, adoptă structuri ciclice sau dimere trimerice, respectiv Sn 3 O 3 și Sn 2 O 2 inele .
Stanani hipercoordonatiSpre deosebire de analogii lor de carbon (IV), dar la fel ca compușii de siliciu , staniu (IV) poate fi, de asemenea, coordonat de cinci sau chiar șase atomi în loc de cei patru obișnuiți. Acești compuși hipercoordonați au în general substituenți electronegativi . Pentaorganostanații de litiu au fost detectați și caracterizați în soluție în 1986, iar în anul următor au fost raportați compuși hexacoordonați de tetraorganotină. În 2007, a fost caracterizată o structură cristalină stabilă la temperatura camerei (în argon ) raportată ca fiind sarea de litiu a unui pentaorganostanan complet carbonic:
In acest trigonal bipyramid-ca structura , lungimea legăturii carbon-staniu ( 2,26 Â APIC, 2,17 Â ecuatorial) este mai mare decât în mod normal legaturile C-Sn (2,14 A), subliniind astfel natura lor. Hipervalent .
Radicalii staniu cu formula R 3 Sn • sunt de asemenea numite radicali stanil . Sunt menționați ca intermediari de reacție în anumite reacții de transfer atomic. De exemplu, hidrura de tributiletan (tri- n- butilstan) este o sursă bună de „atomi de hidrogen” datorită stabilității radicalului tributitină.
compușii organotinici (II) sunt relativ rare. Compușii cu formula empirică Snr 2 sunt relativ fragile și există sub formă de inele sau de polimer , dacă R nu este voluminos . Acești polimeri se numesc polystannanes și au formula generală (snr 2 ) n .
În principiu, se crede că compușii de staniu bivalenți pot forma analogi cu alchenele , formând legături duble . Intr - adevar, compușii cu formula Sn 2 R 4 numite distannenes sunt cunoscute pentru anumiți substituenți organici. Centrele Sn tind să fie extrem de piramidale. Compușii monomere cu formula Snr 2 , analogi carbene, sunt cunoscute în anumite cazuri. Un exemplu este [Sn (SiR 3 ] 2 în care R = CH (SiMe 3 ) 2 (Me = metil) .Aceste specii dimerizează reversibil la distanilenă prin cristalizare:
2 R 2 Sn (R 2 Sn) 2The stannènes , compușii cu un dublu atomii legătură-staniu, sunt exemplificate prin derivați de stannabenzène . The stannoles , analogii structurali ai ciclopentadienă , prezintă un caracter obligatoriu scăzut Double C-Sn.
Compușii Sn (I) sunt rare și se observă numai în prezența liganzilor foarte voluminoși. Una dintre principalele familii colivie este accesibilă prin piroliza 2,6-substituiți-dietilfenil tristannylene [Sn (C 6 H 3 -2,6-Et 2 ) 2 ] 3 , ceea ce face posibilă obținerea cubane și prismane . Aceste cuști conțin Sn (I) și au formula [Sn (C 6 H 3 -2,6-Et 2 )] n unde n = 8, 10. Un stannyne conține o legătură triplă carbon-staniu și o distannyne o legătură triplă între doi atomi de staniu (RSn≡SnR). Distannynes există doar pentru substituenți extrem de voluminoși. Spre deosebire de alchine , nucleele C-Sn≡Sn-C ale acestor distanine nu sunt liniare, chiar dacă sunt plane. Distanța Sn-Sn este 3.066 (1) Å , iar unghiurile Sn-Sn-C sunt 99.25 (14) °. Astfel de compuși sunt preparați prin reducerea halogenurilor de arilin (II) împiedicate.
organotinele pot fi sintetizate prin reacția dintre un organomagneziu și o halogenură de staniu, de exemplu tetraclorură de staniu .
Un exemplu este sinteza organică a tributil - [( Z ) -5-fenil-2-penten-2-il] stanan:
Un organomagneziu este preparat prin reacția de bărbierit de magneziu și ( Z ) -2-brom-5-fenil-2-pentenă în tetrahidrofuran anhidru, apoi titrat cu clorură de tributiletină până când soluția devine decolorată. Soluția rezultată este agitată la temperatura camerei timp de o oră, apoi solventul este extras folosind un evaporator rotativ . De eter dietilic se adaugă apoi și extractul eteric se spală cu saramură , apoi se filtrează. Eterul este evaporat folosind un evaporator rotativ. Produsul brut este distilat prin bile de cuptor (en) pentru a obține tributil - [( Z ) -5-fenil-2-penten-2-il] stanan , un lichid uleios incolor.
O cuplare Wurtz un alchilsodiu cu o halogenură de staniu asigură o tetraorganotină. O altă metodă este o reacție de redistribuire a halogenurii de staniu cu un compus organoaluminate (AIR 3 ). Halogenurile de triorganotină pot fi preparate prin reacția de redistribuire Kocheshkov .
O reacție importantă care implică organotine este reacția Stille (reacția de cuplare cu halogenuri organice hibridizate sp2 catalizate de paladiu ):
Altă este adăugarea de organostanan ( adăugarea nucleofilă a unui alil-, alenil- sau propargilstanan pe o aldehidă și o imină ). Organostananii sunt de asemenea utilizați pe scară largă în chimia radicală (de exemplu, pentru ciclizări radicale , dezoxigenarea Barton-McCombie , decarboxilarea Barton ).
Organotinele au fost și sunt încă utilizate ca:
După cum sa menționat mai sus, organotinele sunt utilizate în multe aplicații comerciale, biocide, insecticide, intermediari chimici sau catalizatori. Mai jos este o listă cu cele mai frecvente organotine și utilizările acestora.
Tetrabutiltin , reactiv inițial pentru sinteza compușilor di- și tributilici.
Oxidul de tributilă , un lichid incolor până la galben pal, utilizat în tratamentul lemnului .
Acetat de trifeniltin , un solid cristalin alb, folosit ca insecticid și fungicid .
Clorură de trifeniltin , un solid cristalin alb, utilizat ca biocid și intermediar în sinteza chimică.
Clorura de trimetiltin utilizată și ca biocid.
Hidroxid de trifenilen , pulbere albă, folosit ca fungicid și pentru sterilizarea insectelor.
Oxidul de fenbutatină , un solid cristalin foarte stabil, alb, utilizat pentru controlul moliei .
Azociclotina , un solid cristalin incolor, folosit ca acaricid de lungă durată și pentru controlul acarienilor de pe plante.
Cyhexatin , un solid cristalin alb, utilizat ca miticid și miticid .
Hexametildietaina , utilizată ca intermediar în sinteza chimică.
Tetraethyltin , un catalizator .
La nivel mondial, la mijlocul anilor 1995, industria metalurgică și chimică a produs în jur de 50.000 t / an, dintre care 15-25% erau tri-organotine.
În Franța, în același timp, s-a estimat că 3.000 t de organotine au fost introduse pe piață în fiecare an, o mare parte din acestea ajungând în mediul acvatic și, în special, în mediul marin.
Chimiștii par să fi crezut inițial că compușii organotinici introduși pe piață nu ar fi foarte mobili în mediu, deoarece a priori nu sunt foarte solubili în apă și nu sunt foarte volatili ( presiune scăzută a vaporilor ).
În realitate, aceste produse au o puternică afinitate pentru solurile și sedimentele bogate în materie organică (estuar și în special mojile portuare), precum și pentru anumite biofilme . Acestea pot fi prinse temporar în aceste medii, apoi re-mobilizate de curent, inundații, bioturbation , traule de fund , dragare și pălmuirea pe mare , etc. .
Prin scurgeri sau de la carenele pentru bărci, carenaje pentru bărci și de la diferite deversări de efluenți industriali, o mare parte din organotine ajung în mediul marin și apoi în sedimentul marin în care organismele care trăiesc acolo pot să le bioconcentreze sau să le mobilizeze din nou.
Când sunt dizolvați în apă, mulți compuși organotinici produc un cation organotinic, care este hidratat sau combinat cu anionul cel mai răspândit (de exemplu , ionul clorură din apa de mare), care poate promova difuzia sa în coloana de apă.
Compușii organotinici pătrund cu ușurință în organismele marine vii. Unii le pot bioconcentra (acesta este cazul organismelor care se hrănesc cu filtru, cum ar fi midiile și stridiile, care sunt consumate de oameni). Formele -butil și -tributil sunt cele mai bioacumulative (Thompson 85).
Comparativ cu oceanul, fiordurile nordice sunt zone cu ape foarte calme și stabile. Cu toate acestea, împotriva tuturor așteptărilor, TBT nu este depus în întregime în sediment. Cu puțin timp înainte de interzicerea TBT, un studiu (teză) s-a concentrat pe cinetica de mediu a principalelor organotine din fiordul Saguenay , cel mai sudic fiord al planetei și singurul navigabil din America de Nord.
Acest studiu (2005) a arătat că - în acest mediu special - în ciuda unei stratificări termice și saline foarte puternice a apei, butilinii sunt prezenți în mod omniprezent; în toată coloana de apă și nu în apropierea sedimentului așa cum ne-am putea aștepta. Au fost găsite în toate organismele bentice, dar și pelagice . Mai surprinzător, nivelurile de butilină totală (MBT + DBT + TBT) au fost mult mai mari la suprafață (26 până la 206 ng Sn / l ) decât în partea de jos (7 până la 30 ng Sn / l). Aceste butiltine au fost găsite în toate organismele din rețeaua alimentară , la concentrații foarte variate (de la 7 la 1238 ng Sn / g (greutate uscată), adică niveluri excepționale, rareori întâlnite în zonele de coastă nordice, chiar și în zonele cu trafic maritim intens Studiul a concluzionat că bioacumularea în organisme pare să fie controlată în principal de trei factori:
Întregul fiord prezintă contaminarea sedimentului (de la 6 la 288 ng Sn / g greutate uscată pentru totalul butilinilor), cu factori de bioacumulare TBT uneori ridicați, dar fără biomagnificare semnificativă de la nivel trofic la celălalt. Analizele de bază ale sedimentelor arată, de asemenea, că TBT este foarte persistent și că va domina celelalte specii de staniu prezente pentru mult timp.
Fiordul Saguenay se caracterizează prin apă marină foarte rece și sedimente anoxice , două condiții cunoscute pentru a favoriza biodegradarea organotinelor. Difuzia apă-sediment este, de asemenea, scăzută, ceea ce favorizează reținerea TBT în sediment. L. Viglino a estimat timpul de înjumătățire al TBT acolo: ar fi aproximativ 87 ± 17 ani în sedimentul profund. Acesta este un interval de timp mult mai lung decât estimările date de literatura precedentă. Acest lucru ar indica contaminarea pe termen lung (câteva secole).
Astfel, în ciuda interdicției internaționale a staniului pentru antivegetative (înIanuarie 2008), autorul consideră că în acest fiord „sedimentele pot fi considerate ca o amenințare directă și durabilă pentru speciile bentice și cele ale coloanei de apă care se hrănesc cu bentosul” .
Tipul de organotină mono-, di- și tri-alchiltin se degradează mai repede (prin dezalchilare ) atunci când este expus la UV . Mono-, di- și tributilstaniu degradează mai lent în apele calde și oxigenate
Dar în mediul nostru, acestea se găsesc în cea mai mare parte în sedimente anoxice, unde se degradează foarte slab.
Tendința spre eutrofizare și creșterea turbidității apelor interioare și de coastă încetinește probabil degradarea lor prin limitarea penetrării UV în apă și promovarea fenomenelor zonei moarte .
Cancerogenitate? : în anii 1990, la om, organotinele nu păreau să fie cancerigene sau teratogene , dar studii mai recente sugerează că anumite forme de organotine ar putea fi promotori ai anumitor tumori și tipuri de cancer (așa-numitele tipuri de cancer „hormonale”), care ar putea fi legate la faptul că mai multe organotine sunt perturbatori endocrini puternici, chiar și la doze foarte mici.
Neurotoxicitate: la doze mai mari, organotinele sunt o sursă de tulburări neurologice . Acestea încep cu dureri de cap și amețeli , progresează către tulburări senzoriale și, în cele din urmă, encefalopatie hipertermică.
Perturbare endocrină: Cercetătorii din Montpellier din echipa „Semnalizare hormonală, mediu și cancer” au elucidat recent un mecanism de acțiune care explică modul în care, la doze foarte mici, anumite organotine (în special tributilină) pot fi atât de perturbatoare pentru sistemul hormonal. TBT se leagă de un receptor din nucleul celular, „factorul de transcripție RXRa” care este activat în mod normal de hormoni naturali, care apoi declanșează atașarea sa la ADN unde reglează expresia anumitor gene. Dar atomul de staniu al moleculei TBT se leagă de o cisteină a sitului activ al RXRa și, spre deosebire de hormonul natural, o face printr-o legătură covalentă (foarte puternică) împiedicând dezactivarea proteinei. Potrivit autorilor, alți receptori nucleari cu cisteină în situl lor activ se confruntă probabil cu aceeași problemă.
Căi de contaminare: pentru lipsa datelor epidemiologice suficiente la om, toxicitatea organotinelor este cunoscută în principal din studiile efectuate pe animale de laborator și mai degrabă pentru absorbția orală. Cu toate acestea, știm că, fiind liposolubili, pot trece bariera pielii .
Metabolizare : fenomenele de dezalchilare permit eliminarea treptată prin urină (inclusiv sub formă de dibutiletan).
Ele pot (ca și alți compuși metalici) să declanșeze fenomene de apoptoză
Intoxicație cronică: câteva studii au expus șobolani de laborator ), de exemplu la TBTO timp de doi ani de către Wester și colab. (1988). Un studiu sugerează că sunt posibile efecte cancerigene. Autorii au observat o modificare a funcției renale și o activitate enzimatică mai mare pentru enzimele plasmatice (alanină aminotransferază, aspartat aminotransferază și fosfatază alcalină). De asemenea, au observat unele efecte diferite în funcție de sex (crește greutatea bărbaților), nivelul tiroxinei libere variază, cu creșterea în greutate a gonadelor, a glandelor suprarenale , a splinei (femelelor), a inimii (masculilor) și a hipofizei , a ficatului , rinichi și tiroidă (cu excepția femeii cu care slăbește dimpotrivă). S-a observat un exces de mortalitate la șobolanii care au fost cei mai expuși (50 mg TBTO pe kg).
Staniul metilat și organotinele sunt mult mai toxice decât staniu în sine.
Ele sunt, de asemenea, mai bioacumulative (ca și alți compuși), iar organotinele sunt prezentate, pentru unii (TBT în special), extrem de toxice la doze foarte mici pentru multe organisme marine și chiar mai mult pentru larvele lor.
organotinele sunt supuse diferitelor reglementări în funcție de utilizările lor (compuși organotinici non-pesticidi sau pesticide / biocide). În Europa, biocidele și pesticidele sunt supuse legislației specifice (de exemplu: Directiva 76/769 / CEE).
Zonele de remontare și vopsire ale navelor trebuie să fie proiectate pentru a colecta particule de vopsea și solzi, astfel încât acestea să nu intre în mare.
TBT trebuie monitorizat, efectuat în Franța de Ifremer, unde pentru 36 de sectoare monitorizate pe coasta franceză începând cu 1997, zonele cele mai poluate de TBT sunt porturile Ouistreham , Port-en-Bessin și Cherbourg .
CH | Hei | |||||||||||||||||
CLi | CBe | CB | CC | CN | CO | CF | Născut | |||||||||||
CNa | CMg | CAl | CSi | CP | CS | CCl | pentru că | |||||||||||
CK | CCa | CSc | CTi | CV | CCr | CMn | CFe | CCo | CNi | CCu | CZn | CGa | CGe | Caz | CSe | CBr | CKr | |
CRb | CSr | CY | CZr | CNb | CMo | CTc | Brut | CRh | CPd | CAg | CCd | CIn | CSn | CSb | CTe | ACEST | CXe | |
CC | CBa | * | CLu | CHf | CTa | CW | CRe | CO | CIr | CPt | CAu | CHg | CTl | CPb | CBi | CPo | Pisică | Rn |
Pr | CRa |
* * |
Lr | Rf | Db | CSg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | ||||||||||||||||||
* | CLa | CCe | CPr | CNd | CPm | CSm | Acest U | CGd | CTb | CDy | CHo | CEr | CTm | CYb | ||||
* * |
Ac | CTh | CPa | CU | CNp | CPU | CAm | CCm | CBk | CCf | Aceste | Fm | Md | Nu |
Legătura de bază în chimia organică | Multe utilizări în chimie |
Cercetare academică, dar nu în uz comun | Link necunoscut / neevaluat |