Diklorobenzen

Diklorobenzenler, C₆H₄Cl₂ moleküler formülüne sahip, sentetik klorlu aromatik hidrokarbon izomerlerinden oluşan bir gruptur; bunlar 1,2-diklorobenzen (orto-diklorobenzen), 1,3-diklorobenzen (meta-diklorobenzen) ve 1,4-diklorobenzen (para-diklorobenzen) olarak adlandırılır.^[1] Bu bileşikler, oda sıcaklığında renksiz sıvılar veya katılar halindedir; düşük suda çözünürlükleri (79–156 mg/L aralığında) ve yüksek uçuculukları ile karakterize edilirler ve Amerika Birleşik Devletleri genelinde çok sayıda tehlikeli atık sahasında tespit edilmişlerdir.^[1]

Öncelikle benzenin klorlanması yoluyla üretilen diklorobenzenler, endüstriyel süreçlerde temel kimyasal ara maddeler olarak hizmet eder. ABD’deki yıllık üretim, 2000’lerin başında 100 milyon poundu aşmış olsa da, belirli kullanımlara getirilen yasal kısıtlamalar nedeniyle bu hacimler o zamandan beri azalmıştır. 2025 itibarıyla, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), Toksik Maddeler Kontrol Yasası (TSCA) kapsamında 1,4-diklorobenzen için bir risk değerlendirmesi yürütmektedir ve bu durum daha fazla düzenleyici işleme yol açabilir.^[1]^[2]

Üç izomer, fiziksel özellikleri ve uygulamaları bakımından farklılık gösterir: 1,2-diklorobenzen, renksiz ila soluk sarı bir sıvıdır (erime noktası −17 °C, kaynama noktası 180 °C) ve esas olarak bir çözücü ve herbisit öncüsü olarak kullanılır; 1,3-diklorobenzen, renksiz bir sıvıdır (erime noktası −25 °C, kaynama noktası 173 °C) ve böcek ilaçları, boyalar ve farmasötiklerin sentezinde kullanılır; 1,4-diklorobenzen ise keskin bir kokuya sahip beyaz bir katıdır (erime noktası 53 °C, kaynama noktası 174 °C) ve en belirgin olarak güve tabletlerinde (naftalin benzeri), oda deodorantlarında ve küf ile mantarlar için fümigant olarak kullanılır.^[1] İzomerler, özellikle karaciğer ve böbrek etkileri ile potansiyel kanserojenlik konusunda sağlık ve çevresel endişelere yol açmış ve çeşitli düzenleyici önlemlerin alınmasına neden olmuştur.^[1]

Genel Bakış

Kimyasal kimlik

Diklorobenzen, her biri benzen halkasına farklı pozisyonlarda bağlı iki klor sübstitüenti içeren ve C₆H₄Cl₂ moleküler formülüne sahip üç izomerik aromatik organoklor bileşiğinin ortak adıdır.^[1] Genel yapı, üç konjuge çift bağa sahip altı karbonlu düzlemsel, altıgen bir halkadan ve iki hidrojen atomunun yerini alan klor atomlarından oluşur; bu yapı, aromatik sistem nedeniyle kararlılık sağlar.^[3] Bu bileşikler tipik olarak renksizdir ve standart koşullar altında polar olmayan doğalarını ve düşük reaktivitelerini yansıtacak şekilde oda sıcaklığında sıvı veya katı halde bulunurlar.^[1]

IUPAC adlandırması, klor atomlarının benzen halkası üzerindeki konumlarına göre bunları 1,2-diklorobenzen, 1,3-diklorobenzen ve 1,4-diklorobenzen olarak belirtir.^[3] Kimya literatüründe ve endüstride yaygın olarak DCB kısaltmasıyla ve izomere özgü o-DCB (orto), m-DCB (meta) ve p-DCB (para) ön ekleriyle kullanılırlar.^[1]

Diklorobenzenler ilk olarak 19. yüzyılda, benzenin klor gazı kullanılarak doğrudan klorlanmasıyla sentezlenmiştir; bu işlem genellikle elektrofilik aromatik sübstitüsyonu teşvik etmek için ferrik klorür gibi bir Lewis asidi katalizörü ile kolaylaştırılır.^[4] Bu yöntem, oranları sıcaklık ve katalizör konsantrasyonu gibi reaksiyon koşullarına bağlı olan üç izomerin bir karışımını verir.^[1] Bu üç konumsal izomerin varlığı, benzen halkasının simetrisinden kaynaklanır ve sonraki kimyasal bağlamlarda sergiledikleri farklı davranışların anlaşılması için temel bilgi sağlar.

İzomerler

Diklorobenzen (C₆H₄Cl₂), iki klor atomunun benzen halkası üzerindeki yerleşimine göre farklılık gösteren üç konumsal izomere sahiptir: Klorların bitişik karbonlarda (1 ve 2. pozisyonlar) olduğu 1,2-diklorobenzen (orto-diklorobenzen); klorların araya bir karbon girmesiyle ayrıldığı (1 ve 3. pozisyonlar) 1,3-diklorobenzen (meta-diklorobenzen); ve klorların karşıt karbonlarda (1 ve 4. pozisyonlar) olduğu 1,4-diklorobenzen (para-diklorobenzen).^[3]^[5]^[6]

Bu izomerler, fiziksel davranışlarını etkileyen belirgin simetriler sergiler. Para izomeri, inversiyon merkezi de dahil olmak üzere yüksek simetriye sahiptir ve bu da sıfır net dipol momenti ile sonuçlanır; oysa orto ve meta izomerleri bu simetriden yoksundur ve sırasıyla 2.50 D ve 1.72 D’lik sıfır olmayan dipol momentlerine sahiptir.^[7]

Benzenin endüstriyel klorlanmasında, 1,2- ve 1,4-izomerleri ürün karışımında baskındır; katalizöre bağlı olarak genellikle yaklaşık 1.5:1’lik bir para-orto oranı görülürken, 1,3-izomeri çok daha düşük bollukta (tipik olarak %5’ten az) oluşur.^[8] Bu izomerlerin ayrılması, kaynama noktalarının birbirine çok yakın olması nedeniyle zordur ve basit damıtma yerine fraksiyonel kristalizasyon veya adsorpsiyon gibi yöntemler gerektirir.^[9]

İzomerler arasında para formu, elverişli özellikleri ve uygulamaları nedeniyle ticari açıdan en önemli olanıdır ve en büyük üretim hacmini oluşturur.^[8]

Özellikler

Fiziksel özellikler

Diklorobenzen üç izomerik formda bulunur—1,2-diklorobenzen (orto), 1,3-diklorobenzen (meta) ve 1,4-diklorobenzen (para)—ve her biri klor sübstitüentlerinin benzen halkasındaki konumlarından etkilenen farklı fiziksel özellikler sergiler. Faz davranışı, yoğunluk ve uçuculuk dahil olmak üzere bu özellikler, uygulamalardaki kullanımlarını, depolanmalarını ve uçuculuklarını belirler. Para izomeri oda sıcaklığında katı iken, orto ve meta izomerleri sıvıdır; bu durum moleküler simetri ve moleküller arası kuvvetlerdeki farklılıkları yansıtır.^[10]

1,4-diklorobenzen, güve ilacına benzer, nüfuz edici bir kokuya sahip renksiz veya beyaz kristaller olarak görünürken; 1,2-diklorobenzen hoş, aromatik bir kokuya sahip renksiz ila soluk sarı bir sıvıdır ve 1,3-diklorobenzen belirgin bir kokusu olmayan renksiz bir sıvıdır.^[10]^[11] Tüm izomerlerin yoğunluğu 1.3 g/cm³ civarındadır, bu da onları sudan daha yoğun yapar; ayrıca suda düşük çözünürlük gösterirken etanol ve eter gibi organik çözücülerde yüksek çözünürlük sergilerler.^[10]^[12]^[13]

Karşılaştırma için temel termal ve uçuculuk özellikleri aşağıda özetlenmiştir:

Özellik	1,2-Diklorobenzen	1,3-Diklorobenzen	1,4-Diklorobenzen
Erime noktası (°C)	-16.7	-24.8	52.7
Kaynama noktası (°C)	180	173	174
Yoğunluk (20°C’de g/mL)	1.306	1.288	1.460
Suda çözünürlük (mg/L)	25°C’de 156	20°C’de 125	25°C’de 80
Buhar basıncı (25°C’de mm Hg)	1.36	2.15	1.77

Bu değerler, meta izomerinin buhar basıncına bağlı olarak daha yüksek uçuculuğunu ve para izomerinin yaklaşık 53°C’de kolayca süblimleşen katı doğasını vurgulamaktadır.^[10]^[12] Düşük suda çözünürlükleri (tipik olarak 80–156 mg/L), sınırlı sulu çözünmeyi gösterir; bu da çevresel bölmelerde kalıcılıklarına ve polar olmayan ortamlara kolayca ekstrakte edilebilmelerine katkıda bulunur.^[10]

Kimyasal özellikler

Diklorobenzen, halojenli bir aromatik bileşik olarak kayda değer bir kararlılık sergiler; güçlü karbon-klor bağı ve aromatik halkanın rezonans kararlılığı nedeniyle ortam koşullarında hidrolize direnç gösterir. Ancak, 200°C’yi aşan yüksek sıcaklıklar ve sulu sodyum hidroksite uzun süre maruz kalma gibi zorlu koşullar altında, klor atomlarının kısmen veya tamamen hidroksil gruplarıyla yer değiştirmesine yol açan nükleofilik aromatik sübstitüsyona uğrar.^[14]^[15]

Reaktivite açısından, diklorobenzendeki klor sübstitüentleri, elektrofilik aromatik sübstitüsyon reaksiyonlarında orto-para yönlendiriciler olarak hareket eder. Halka, benzene kıyasla genel olarak deaktive edilmiş olsa da, en az bir klor atomuna göre orto veya para konumlarında sübstitüsyon tercih edilir. Bu yönlendirme etkisi, halojenin rezonans yoluyla elektron yoğunluğu bağışlama yeteneğinden kaynaklanır; bu durum indüktif çekme halkayı deaktive etse de ara karbokatyonu stabilize eder. Örneğin, 1,4-diklorobenzende, daha sonraki elektrofilik sübstitüsyon tercihen 2. pozisyonda gerçekleşir.^[16]

Spektroskopik analiz, diklorobenzen izomerleri için karakteristik imzalar sağlar. Kızılötesi (IR) spektroskopisi, tipik olarak 700-800 cm⁻¹ bölgesinde C-Cl gerilme titreşimlerini ortaya çıkarır; ayrıca 800-700 cm⁻¹ civarındaki aromatik C-H düzlem dışı bükülmeler tanımlamaya yardımcı olur. Proton nükleer manyetik rezonans (¹H NMR), klorlar tarafından perdelenmiş (deshielded) aromatik proton sinyalleri gösterir; örneğin, 1,4-diklorobenzen yaklaşık 7.07 ppm’de bir singlet gösterirken, 1,2-diklorobenzen 7.2-7.5 ppm arasında bir multiplet sergiler ve 1,3-diklorobenzen 7.33 ve 7.20 ppm’de pikler gösterir.^[17]^[18]^[19]^[20]

1,4-diklorobenzenin hidrokinona temsili bir hidroliz reaksiyonu, ardışık nükleofilik sübstitüsyon yoluyla şu şekilde ilerler:

$$ \mathrm{C_6H_4Cl_2 + 2NaOH \stackrel{>200^\circ C, days}{\longrightarrow} C_6H_4(OH)_2 + 2NaCl} $$

Bu süreç, zorlayıcı koşullar altında katılma-ayrılma mekanizmasını içerir ve verimlilik için genellikle katalizör gerektirir.^[14]^[15]

Yüksek sıcaklıklarda termal bozunma üzerine, diklorobenzen parçalanarak hidrojen klorür gazı (HCl) ve klorobenzen, benzen ve doymamış klorlu hidrokarbonlar dahil olmak üzere çeşitli benzen türevleri verir; bu durum eliminasyon ve parçalanma yollarını yansıtır.^[21]^[22]

Üretim

Endüstriyel sentez

Diklorobenzenin birincil endüstriyel sentezi, benzenin sıvı fazda, ferrik klorür (FeCl₃) gibi bir Lewis asidi katalizörlüğünde, 40°C ila 80°C sıcaklıklarda ve atmosferik basınçta klor gazı ile doğrudan klorlanmasını içerir.^[23] Bu ekzotermik reaksiyon aşamalı olarak ilerler; önce klorobenzen oluşur, ardından ikinci bir klor eşdeğerinin eklenmesiyle diklorobenzen meydana gelir. Diklorobenzen verimini maksimize etmek için tipik olarak yaklaşık 1:2’lik bir benzen-klor molar oranı kullanılır ve optimize edilmiş kesikli veya sürekli kurulumlarda verim %98’e kadar ulaşabilir.^[8] İşlem yan ürün olarak hidroklorik asit (HCl) üretir; genel reaksiyon C₆H₆ + 2Cl₂ → C₆H₄Cl₂ + 2HCl şeklindedir.

Klorlama, FeCl₃ katalizörü kullanıldığında tipik olarak yaklaşık 1.5:1 oranında (yaklaşık %60 orto ve %40 para) 1,2-diklorobenzen (orto) ve 1,4-diklorobenzen (para) ağırlıklı bir izomer karışımı verirken, klor sübstitüentinin orto-para yönlendirici etkisi nedeniyle 1,3-diklorobenzen (meta) %1’den az oranda oluşur.^[8] İzomerlerin ayrılması, farklı kaynama noktalarından (orto: 180°C, meta: 173°C, para: 174°C) yararlanan fraksiyonel damıtma veya özellikle 53°C’lik daha yüksek erime noktasına sahip para izomerinin katı olarak izole edilmesine olanak tanıyan seçici kristalizasyon yöntemlerine dayanır.^[8] Katalizör seçimi ve sıcaklık ile klor besleme hızı gibi reaksiyon koşulları, ticari talepleri karşılamak üzere orto-para oranını ayarlamak için değiştirilebilir.

Güncel endüstriyel operasyonlar, ölçeklenebilirlik ve verimlilik için kesikli sistemler yerine sürekli akış reaktörlerini tercih etmektedir. Bu sistemler, reaksiyona girmemiş benzen ve HCl’yi geri dönüştürürken triklorobenzenlere aşırı klorlanmayı en aza indirmek için klor ilavesinin hassas kontrolünü sağlar.^[24] Genellikle elektroliz yoluyla veya kimyasal hammadde olarak satılarak gerçekleştirilen HCl geri kazanımı, atık yönetimini ele alır ve yönetmeliklere uygun olarak çevresel deşarjı azaltır. Enerji girdileri öncelikle izomer ayrımı ve katalizör rejenerasyonu için ısıtmayı destekler; ekzotermik reaksiyon ısısını yakalamak için ısı entegrasyonu ile genel süreç verimliliği artırılır.

2025 itibarıyla küresel diklorobenzen üretimi yıllık yaklaşık 1 milyon tondur; üretim ağırlıklı olarak para izomeri üzerinedir ve kapasitenin büyük kısmı, alt uygulamalara olan talep nedeniyle Asya’da, özellikle Çin ve Hindistan’da yoğunlaşmıştır.^[25]

Laboratuvar hazırlığı

Laboratuvar ortamlarında diklorobenzen yaygın olarak, demir(III) klorür (FeCl₃) gibi bir Lewis asidi katalizörü varlığında klor gazı (Cl₂) kullanılarak benzenin elektrofilik aromatik klorlanması yoluyla hazırlanır. Bu yöntem, öncelikle 1,2-diklorobenzen ve 1,4-diklorobenzen olmak üzere, minör ürün olarak 1,3-diklorobenzen içeren bir izomer karışımı üretir. Reaksiyon, ekzotermik doğayı yönetmek için karıştırma ile tipik olarak 50–55°C’de ve yaklaşık 60 dakika boyunca 7 mL/saat klor akışı ile kontrollü koşullar altında sıvı fazda yürütülür; bu sayede %76’ya kadar benzen dönüşümü ve yaklaşık %23 diklorobenzen verimi elde edilir.^[26]

Disübstitüsyon için genel süreç şu şekilde gösterilebilir:

$$ \mathrm{C_6H_6 + 2Cl_2 \stackrel{FeCl_3}{\longrightarrow} C_6H_4Cl_2 + 2HCl} $$

%0.13–0.37 mol FeCl₃ katalizör yüklemeleri seçiciliği etkiler; orta seviyelerde mono- ve di-sübstitüsyon kontrolü optimaldir, ancak sıcaklık ve reaktif oranları düzenlenmezse çoklu klorlama meydana gelebilir. Monoklorobenzen veya daha yüksek poliklorürler yerine diklorobenzene yönelik seçiciliği artırmak için reaksiyon, benzen yerine substrat olarak klorobenzen ile başlatılabilir. Laboratuvar için optimize edilmiş bu koşullar altında, di-sübstitüsyon kontrolüne odaklanıldığında diklorobenzen verimleri tipik olarak %70–90 aralığındadır.^[26]

Sülfüril klorür (SO₂Cl₂) gibi alternatif klorlama ajanları, özellikle sübstitüsyon modellerini yönlendirmek için laboratuvar sentezlerinde gelişmiş hassasiyet sunar. Genellikle AlCl₃ veya zeolit katalizörleri ile eşleştirilen SO₂Cl₂, daha düşük sıcaklıklarda (örneğin 0–25°C) halka klorlamasını kolaylaştırır ve yan reaksiyonları azaltarak, katalizör seçimiyle ayarlanabilen seçiciliklerle belirli diklorobenzen izomerlerinin daha iyi izole edilmesini sağlar.^[27]

Bireysel izomerlerin, özellikle de doğrudan klorlama ile düşük verimle oluşan 1,3-diklorobenzenin hedeflenen hazırlığı için Sandmeyer reaksiyonu, karşılık gelen haloanilinden seçici bir yol sağlar. 3-Kloroanilin, 0–5°C’de hidroklorik asit içinde sodyum nitrit (NaNO₂) kullanılarak diazonyum tuzunu oluşturmak üzere diazotize edilir, ardından oda sıcaklığından 70°C’ye kadar bakır(I) klorür (CuCl) ile muamele edilerek amino grubu klor ile değiştirilir. Bu yöntem, aril klorürler için standart Sandmeyer protokollerine dayalı olarak tipik %70–90 verimlilikle yüksek saflıkta 1,3-diklorobenzen verir. Benzer diazotizasyon ve klorlama işlemleri, sırasıyla 1,2- ve 1,4-izomerleri için 2-kloroanilin veya 4-kloroaniline uygulanabilir.

Reaksiyon sonrası karışımlar, 180°C (1,2-), 173°C (1,3-) ve 174°C (1,4-diklorobenzen) kaynama noktalarından yararlanılarak izomerleri ayırmak için düşük basınç altında fraksiyonel damıtma ile saflaştırılır. Küçük ölçekli hazırlıklarda, son izolasyon ve daha yüksek saflık için heksan veya petrol eteri eluentleri ile silika jel kolon kromatografisi kullanılabilir.

Tüm prosedürler, toksik klor gazı ve FeCl₃ veya SO₂Cl₂ gibi aşındırıcı reaktiflerle çalışmak için çeker ocakta gerçekleştirilmeyi ve dökülmeler için eldiven, gözlük ve nötrleştiricilerin (örneğin NaOH çözeltisi) kullanılmasını içeren katı güvenlik önlemleri gerektirir. Sandmeyer yolundaki diazonyum tuzlarından kaynaklanan patlayıcı riskler, buz banyosu soğutmasını ve hızlı işlemeyi zorunlu kılar.^[26]

Uygulamalar

Endüstriyel kullanımlar

Diklorobenzen izomerleri, çeşitli endüstriyel sentezlerde öncelikle kimyasal ara maddeler olarak hizmet eder; polimer ve pestisit üretimindeki çok yönlülüğü nedeniyle küresel talebin yaklaşık %60’ına 1,4-izomeri hakimdir.^[28]

1,4-diklorobenzen (1,4-DCB) izomeri, sodyum sülfür ile reaksiyon yoluyla polifenilen sülfür (PPS) mühendislik plastiklerinin üretiminde (kullanımının %25-50’sini oluşturur) ve boyaların üretiminde bir öncü olarak yaygın şekilde kullanılır.^[1] Boyalar için 1,4-DCB, sübstitüsyon reaksiyonları yoluyla azo ve diğer aromatik renklendiricilerin sentezinde bir yapı taşı görevi görür.^[29]

1,2-diklorobenzen (1,2-DCB) izomeri, herbisit üretiminde önemli bir ara madde olarak işlev görür. Seçici deklorinasyon ve aminasyon yoluyla 3,4-dikloroaniline dönüştürülür ve daha sonra zirai ilaç formülasyonlarına dahil edilir.^[1]

1,3-diklorobenzen (1,3-DCB) izomeri, böcek ilaçları, boyalar ve farmasötiklerin sentezinde ve epoksi reçine formülasyonlarında bir çözücü olarak kullanılır.^[1] Ek olarak, 1,3-DCB, grafen ve diğer nanomalzemeleri epoksi matrislerinde etkili bir şekilde çözerek nanokompozit sertleşmesi sırasında düzgün dağılımı kolaylaştırır.^[30]

Tüketici ürünleri

Para-izomer olan 1,4-diklorobenzen (1,4-DCB), elverişli uçuculuğu ve oda sıcaklığında süblimleşerek itici ve koku giderici etkiler için buhar yayma yeteneği nedeniyle tüketici uygulamalarına hakimdir.^[31]

Ev ürünlerinde 1,4-DCB, dolaplar ve saklama kapları gibi kapalı alanlarda süblimleşme yoluyla giysi güvelerini (Tineola bisselliella) ve halı böceklerini uzaklaştırmak ve öldürmek için fümigant bir böcek ilacı olarak güve tabletlerinde (naftalin benzeri) birincil bileşendir.^[31]^[32] Ayrıca tuvaletler, pisuarlar, çöp kutuları ve hayvan kumu alanları için katı deodorant bloklarında yaygın olarak kullanılır; burada kokuları maskeler ve kademeli buhar salınımı yoluyla böcekleri caydırır.^[33]^[34] Bu uygulamalar, ev ortamlarında uzun süreli koruma sağlamak için onun güçlü, karakteristik kokusundan ve yavaş buharlaşmasından yararlanır.^[35]

1,4-DCB, endüstriyel olmayan formülasyonlarda koku kontrolü ve hafif dezenfeksiyon için aktif bir ajan olarak tuvalet temizleyicilerine ve oda spreylerine dahil edilmiştir. Ancak, düzenleyici kısıtlamalar çeşitli bölgelerde bu tür ürünlerde aşamalı olarak kaldırılmasına yol açmıştır; örneğin, Avrupa Birliği 2007 yılında sağlık riskleri nedeniyle güve kovucularda kullanımını yasaklamış ve REACH kapsamında 2015’ten itibaren oda spreylerinde %1’den az konsantrasyonla sınırlandırmıştır. Kaliforniya gibi ABD eyaletleri ise 2022 itibarıyla tüketici koku gidericilerindeki uçucu organik bileşiklere sınırlar getirerek 2025 yılına kadar bulunabilirliğin azalmasına katkıda bulunmuştur.^[36]

Küçük ölçekli tarım veya bahçecilik gibi tarımsal tüketici bağlamlarında, 1,4-DCB, bitki paraziti nematodlara karşı tedavi etmek için bir toprak fümigantı olarak görev yapar ve etkilenen alanlardaki popülasyonları azaltmak için ekim öncesinde uygulanır.^[37]^[38]

20. yüzyıl boyunca, özellikle 1940’lardan itibaren, 1,4-DCB dünya çapında evlerde temel bir ürün olmuş, giysilerin güvelerden korunması ve alanların koku giderilmesi için kullanılmıştır. ABD üretimi 2000’lerin başında yıllık yaklaşık 32.600 tona yükselmiş ve bunun büyük bir kısmı bu evsel kullanımlara yönlendirilmiştir.^[39] Güve kovucular ve deodorantlar dahil olmak üzere tüketici pestisit uygulamaları için küresel tüketim, devam eden kısıtlamalar arasında endüstriyel ara maddelere doğru kaysa da, genel olarak yıllık 1 milyon tonu aşan üretim hacimleri ile önemli olmaya devam etmektedir.^[25]

Toksikoloji

Akut toksisite

Diklorobenzenin akut toksisitesi, öncelikle üç izomerine (1,2-DCB, 1,3-DCB ve 1,4-DCB) kısa süreli maruz kalmaktan kaynaklanır; bileşiklerin güve tabletleri ve oda spreyleri gibi tüketici ürünlerindeki uçuculuğu nedeniyle en yaygın yol solumadır.^[1] Yutma, katı formların kazara yutulmasıyla meydana gelirken, uzun süreli cilt temasıyla dermal emilim sınırlı da olsa mümkündür.^[32] Hayvan çalışmalarında, sıçanlarda 1,4-DCB için oral LD50 değerleri 2.000 ila 3.863 mg/kg arasında değişerek orta derecede akut toksisiteye işaret ederken, 1,2-DCB için değerler yaklaşık 500–1.500 mg/kg ile daha düşüktür ve bu da daha yüksek etki gücünü gösterir.^[1] Sıçanlarda 1,2-DCB için soluma LC50 değeri 6 saat boyunca yaklaşık 1.532 ppm’dir.^[1]

Akut maruziyetten kaynaklanan semptomlar yola ve izomere göre değişir ancak genellikle gözlerde, ciltte ve solunum yollarında tahrişi içerir; soluma için 50 ppm’nin üzerindeki konsantrasyonlarda sulanma, kızarıklık, öksürük ve boğaz rahatsızlığı görülür.^[32] Daha yüksek dozlar, mide bulantısı, kusma, baş ağrısı, baş dönmesi ve uyuşukluk ile denge kaybı dahil olmak üzere merkezi sinir sistemi depresyonu gibi sistemik etkilere yol açar.^[1] 1,4-DCB yutulması durumunda gastrointestinal rahatsızlık ve karaciğer enzimlerinde hızlı yükselme meydana gelebilirken, dermal maruziyet uzun süreli temasta yanma hissine neden olur.^[32]

Mekanizma, sitokrom P450 aracılı metabolizmayı içerir; bu metabolizma, epoksitler ve diklorofenoller gibi reaktif ara maddelere dönüşerek glutatyonu tüketir ve 2,6-dikloro-1,4-benzokinon gibi reaktif kinonlar üretir. Bu durum, reaktif oksijen türleri üretimi yoluyla oksidatif stresi ve ardından karaciğer, böbrekler ve solunum dokularında hücresel hasarı tetikler.^[1] Bu oksidatif hasar, tahrişi ve sistemik toksisiteyi, özellikle yüksek dozlarda nekrozun gelişebileceği karaciğerde şiddetlendirir.^[40]

Vaka çalışmaları hızlı başlangıçlı etkileri göstermektedir; örneğin, 1,4-DCB güve tabletlerini yuttuktan sonra sarılık, anemi ve methemoglobinemi geliştiren 3 yaşındaki bir çocukta semptomlar saatler içinde ortaya çıkmış ve destekleyici bakımla düzelmiştir.^[1] Başka bir olayda, 100 ppm’e kadar 1,2-DCB’ye mesleki olarak soluma yoluyla maruz kalan 26 işçide anında baş ağrısı, mide bulantısı ve vertigo görülmüş, maruziyetin sona ermesiyle durum düzelmiştir.^[40]

Diklorobenzen zehirlenmesi için spesifik bir panzehir yoktur; tedavi, maruziyet kaynağından uzaklaştırma, soluma vakaları için oksijen uygulaması ve gözlerin veya cildin suyla yıkanması dahil olmak üzere destekleyici bakıma odaklanır.^[32] Yutma durumunda, hasta uyanıksa su veya süt ile seyreltme önerilir; ardından yaşamsal bulgular, karaciğer fonksiyonu ve kan sayımı izlenir. Mide yıkama veya aktif kömür erken dönemde kullanılabilir ancak aspirasyonu önlemek için kusturmadan kaçınılmalıdır.^[32]

Kronik etkiler ve kanserojenlik

Diklorobenzenlere, özellikle 1,4-diklorobenzene (1,4-DCB) kronik maruziyet, hem hayvan modellerinde hem de sınırlı insan verilerinde karaciğer ve böbrekler üzerindeki olumsuz etkilerle ilişkilendirilmiştir. Sıçanlarda ve farelerde, ≥75 mg/kg/gün dozlarında 1,4-DCB’nin tekrarlanan oral uygulaması, karaciğer ağırlığında artışa ve hepatoselüler hipertrofiye yol açarak potansiyel hepatotoksisiteye işaret etmektedir.^[1] Benzer şekilde, böbrek etkileri arasında nefropati ve soluma yoluyla ≥66 ppm dozunda erkek sıçanlarda artan böbrek ağırlığı yer alır; bu durum genellikle insanlar için geçerli olmayan bir mekanizma olan α2u-globulin birikimiyle bağlantılıdır.^[1] Sıçanlarda 538 ppm’lik kronik soluma seviyelerinde titreme ve ataksi gibi nörolojik etkiler gözlenmiştir; bu durum, 1,4-DCB seviyelerinin maruziyet sonrası 120 saate kadar kalabildiği yağ dokusu ve merkezi sinir sistemindeki biyobirikimden kaynaklanabilir.^[1] İnsan vaka raporları, uzun süreli mesleki veya evsel maruziyeti takiben geri dönüşümlü ataksi ve uzuv zayıflığını tanımlamaktadır, ancak bunlar anekdottur ve sistematik olarak incelenmemiştir.^[1]

Toksikolojik çalışmalar, kronik maruziyet için eşik sınırları belirlemiştir; 76 haftalık bir soluma çalışmasında sıçanlarda karaciğer ve böbrek etkileri için 75 ppm’lik (sürekli 11.2 ppm’e eşdeğer) bir gözlemlenebilir yan etki görülmeyen seviye (NOAEL) tespit edilmiştir.^[1] Yavrularda gelişimsel nörodavranışsal etkiler için bir sıçan çalışmasında 90 mg/kg/gün’lük bir en düşük gözlemlenebilir yan etki seviyesi (LOAEL) tanımlanmıştır.^[1] Bu değerler, Toksik Maddeler ve Hastalık Kaydı Ajansı (ATSDR) tarafından belirlenen minimal risk seviyelerini (MRL) bilgilendirmektedir; örneğin 1,4-DCB’nin kronik solunması için 0.01 ppm (2025 itibarıyla).^[41]

Kanserojenlik açısından, 1,4-diklorobenzen, Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından Grup 2B (insanlar için muhtemelen kanserojen, 2025 itibarıyla) olarak sınıflandırılmıştır; bu sınıflandırma, hayvan çalışmalarından elde edilen yeterli kanıtlara ancak insanlardaki yetersiz verilere dayanmaktadır.^[39] Deney hayvanlarında, 1,4-DCB’ye kronik oral maruziyet, 600 mg/kg/gün dozunda erkek ve dişi B6C3F1 farelerde hepatoselüler karsinomları ve adenomları, 300 mg/kg/gün dozunda erkek F344 sıçanlarda ise renal tübüler hücre adenokarsinomlarını indüklemiştir.^[1] Ulusal Toksikoloji Programı (NTP), bu tümör bulgularını vurgulayarak 1,4-DCB’yi makul ölçüde insan kanserojeni olması beklenen maddeler listesine almıştır (2024 itibarıyla).^[42] Buna karşılık, 1,2- ve 1,3-diklorobenzenler kemirgenlerde kanserojenlik kanıtı göstermemektedir ve IARC tarafından Grup 3 (insanlar için kanserojenliği sınıflandırılamayan, 2025 itibarıyla) olarak sınıflandırılmıştır.^[39]

Kanserojenlik konusundaki insan epidemiyolojik verileri 2025 itibarıyla yetersiz kalmaktadır. Bir kohort çalışması, diklorobenzenlere maruz kalan işçiler arasında beş lösemi vakası belirlemiş, ancak karıştırıcı faktörler ve küçük örneklem büyüklüğü nedeniyle net bir nedensel bağlantı kurulamamıştır.^[43] Anekdot raporlar, 1,2- veya 1,4-DCB’ye kronik maruziyetle lösemi arasında ilişkiler öne sürmüş, ancak bunlar daha büyük, kontrollü çalışmalarla doğrulanmamıştır.^[44]

1,4-DCB’nin birincil metaboliti olan 2,5-diklorofenol, genotoksik potansiyel açısından değerlendirilmiş, ancak in vitro ve in vivo testler genellikle hem ana bileşik hem de metabolit için negatif sonuçlar vermiş, bu da gözlenen kanserojenliğin altında genotoksik olmayan mekanizmaların yattığını düşündürmektedir.^[45] Bazı çalışmalar, metabolitlerle bakır aracılı etkileşimlerden kaynaklanan küçük DNA hasarı potansiyeline işaret etse de, bu durum tutarlı bir şekilde tekrarlanmamıştır.^[46]

Çevresel etki

Kalıcılık ve biyobirikim

Diklorobenzenler, aerobik koşullar altında toprak ve suda 100 ila 300 gün arasında değişen yarı ömürlerle çevresel bölmelerde orta derecede kalıcılık gösterir.^[47] Örneğin, 1,2- ve 1,4-diklorobenzen, toprakta aerobik olarak, öncelikle mikrobiyal süreçler yoluyla yaklaşık 8 aylık tahmini bir yarı ömürle bozunur.^[47] Fotodegradasyon yüzey sularında ultraviyole ışık maruziyeti altında gerçekleşir, ancak oranlar izomere göre değişir; 1,4-diklorobenzen, dolaylı fotolizin baskın olduğu daha derin veya gölgeli ortamlara kıyasla güneşli koşullarda daha hızlı fotodegradasyona uğrar.^[48]

Biyobirikim potansiyeli orta düzeydedir ve hem 1,2- hem de 1,4-diklorobenzen izomerleri için yaklaşık 3.4 olan oktanol-su dağılım katsayısı (log K_ow) tarafından yönlendirilir.^[3] Bu lipofiliklik, sucul organizmaların ve memelilerin yağ dokularına alımı kolaylaştırır; balıklardaki biyokonsantrasyon faktörleri (BCF) 200 ila 740 L/kg arasında değişir, bu da besin zincirinde önemli bir biyobüyütme olmaksızın birincil olarak yağ açısından zengin bölmelerde birikimi gösterir.^[1]^[49]

Çevresel taşınım açısından, diklorobenzenler orta dereceli buhar basınçları nedeniyle su yüzeylerinden kolayca buharlaşır; sığ sulardan buharlaşma yarı ömürleri 1.1 ila 25 gün olarak tahmin edilmektedir.^[50] Yeraltı suyuna sızma, özellikle yüksek yağış veya sulama altında yeraltı topraklarından gerçekleşir, ancak topraktaki organik maddeye adsorpsiyon hareketliliği sınırlar.^[51] Çalışmalar, indirgeyici deklorinasyonun aerobik bölgelere kıyasla daha düşük hızlarda ilerlediği anaerobik tortularda daha yavaş bozunma oranları göstermiş, bu da göl tabanları gibi oksijence fakir ortamlarda kalıcılığı uzatmıştır.^[52]

Hava ve su arasındaki dağılım, Henry yasası sabiti kullanılarak modellenir; bu sabit 1,2-diklorobenzen için 20°C’de yaklaşık 1.5 × 10^-3 atm·m³/mol’dür ve dengeyi $ P = H \cdot C $ olarak tanımlar; burada $ P $ havadaki kısmi basınç ve $ C $ sudaki konsantrasyondur.^[3] Bu sabit, genel çevresel akıbeti etkileyerek sulu fazlardan önemli ölçüde buharlaşma öngörür.^[53] 2025 itibarıyla, ABD EPA’nın 1,4-diklorobenzen için devam eden risk değerlendirmesi, çevresel kalıcılık ve biyobirikim değerlendirmelerini içermektedir.^[2]

Ekolojik etkiler

Diklorobenzenler, sucul organizmalara karşı orta derecede akut toksisite sergiler; balıklar için 96 saatlik LC50 değerleri izomerler arasında tipik olarak 1 ila 10 mg/L arasında değişir.^[40] 1,4-diklorobenzen için gökkuşağı alabalığında (Oncorhynchus mykiss) 48 saatlik LC50 değeri 1.18 mg/L iken, mavi solungaçlı güneş balığı (Lepomis macrochirus) gibi diğer balık türleri için değerler 4.3 ila 27 mg/L arasında değişmektedir.^[54]^[55] Omurgasızlar da benzer şekilde hassastır ve 10 mg/L’nin altındaki LC50 değerleri ile çok toksik tepkiler gösterirler; örneğin, 1,4-diklorobenzene maruz kalan Daphnia magna için 48 saatlik LC50 değeri 2.2 mg/L’dir.^[40]^[54] Üreme etkileri omurgasızlarda dikkat çekicidir; 1,4-diklorobenzen maruziyeti altında D. magna üremesi için 28 günlük gözlemlenebilir etki yaratmayan konsantrasyon (NOEC) 0.22 mg/L’dir.^[54]

1,4-diklorobenzen izomeri, alglere karşı yüksek toksisite gösterir; Selenastrum capricornutum büyümesini 1.6 mg/L’lik 96 saatlik EC50 ile engeller ve fotosistem II reaksiyon merkezlerine zarar vererek ve kuantum verimini düşürerek 10 mg/L’yi aşan konsantrasyonlarda Chlorella pyrenoidosa‘da fotosentezi bozar.^[54]^[56] Bu toksisite, 1,2- ve 1,3-izomerlerine kıyasla sucul ortamlardaki göreceli kalıcılığıyla bağlantılıdır ve uzun süreli maruziyete izin verir.^[54]

Karasal ekosistemlerde, diklorobenzenler toprak mikroplarını olumsuz etkiler; test edilen tüm 1,2-diklorobenzen dozlarında canlı mantar hif uzunluğunu önemli ölçüde azaltır ve 1,4-diklorobenzen maruziyeti altında aktinomiset ve bakteri popülasyonlarını düşürerek besin döngüsü süreçlerini bozar.^[57]^[58] Solucanlar orta derecede toksisite yaşar; kantitatif yapı-aktivite ilişkisi (QSAR) modelleri, 1,4-diklorobenzen için LC50 değerlerinin daha yüksek klorlu benzenlerle örtüştüğünü ve bunun toprak havalandırmasını ve ayrışmayı daha da engelleyen bozulmuş kazma ve üreme yeteneğine yol açtığını göstermektedir.^[59]

Diklorobenzenler sucul besin zincirlerinde orta derecede biyobirikim gösterir; 1,4-diklorobenzen için gökkuşağı alabalığında biyokonsantrasyon faktörleri 370–720’ye ulaşır, ancak metabolik eliminasyon nedeniyle önemli bir biyobüyütme (biyomagnifikasyon) görülmez.^[1]^[47]

Saha çalışmaları, endüstriyel sahaların yakınındaki nehir kirliliğinden kaynaklanan ekolojik bozulmayı belgelemektedir; St. Clair Nehri tortularındaki yüksek 1,4-diklorobenzen seviyeleri (organik karbonda 522 µg/g’a kadar), bentik topluluklarda biyolojik çeşitlilik kaybıyla ilişkilendirilmiş, 500 µg/g kuru ağırlık civarındaki konsantrasyonlarda mayıs sineği larvaları (Hexagenia spp.) ve tubifex solucanları (Tubifex tubifex) üzerinde olumsuz etkiler gözlenmiştir.^[47]

Yönetmelikler

Mesleki güvenlik standartları

Diklorobenzen izomerleri için mesleki güvenlik standartları, özellikle endüstriyel kullanımda, çalışanların maruziyet risklerini en aza indirmek amacıyla İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA) ve Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü (NIOSH) gibi kurumlar tarafından belirlenmiştir. 1,4-diklorobenzen (p-DCB) için OSHA izin verilebilir maruziyet sınırı (PEL), 8 saatlik zaman ağırlıklı ortalama (TWA) olarak 75 ppm’dir (450 mg/m³). 1,2-diklorobenzen (o-DCB) için OSHA PEL, herhangi bir zamanda aşılmaması gereken 50 ppm’lik (300 mg/m³) bir tavan sınırdır. 1,3-diklorobenzen (m-DCB) için OSHA tarafından belirlenmiş özel bir PEL bulunmamakla birlikte, tehlikeli özelliklerine dayanarak genel işyeri maruziyet kontrolleri uygulanır.^[60]^[61]^[62]

Mühendislik kontrolleri, diklorobenzen buharlarının havadaki konsantrasyonlarını azaltmak için önceliklendirilmiştir; bunlar arasında emisyonları kaynağında yakalamak için yerel egzoz havalandırma sistemleri ve seviyeleri PEL’lerin altında tutmak için genel seyreltme havalandırması yer alır. Doğrudan çalışan temasını sınırlamak için mümkün olduğunda kapalı süreçler veya otomasyon önerilir. Kişisel koruyucu ekipman (KKD) ikincil bir önlem olarak hizmet eder; mühendislik kontrollerinin yetersiz olduğu durumlarda veya rutin olmayan görevler sırasında geçirimsiz eldivenler (örneğin nitril veya PVC), kimyasallara dayanıklı giysiler, güvenlik gözlükleri veya yüz siperleri ve organik buhar kartuşlu NIOSH onaylı yarım yüz maskeleri gibi solunum koruyucuları gereklidir.^[63]^[64]

İşyeri izlemesi, buhar konsantrasyonlarını değerlendirmek için kişisel ve alan hava örneklemesini içerir; bu işlem genellikle aktif kömür sorbent tüplerinde toplama, ardından solvent desorpsiyonu ve alev iyonizasyon dedektörlü gaz kromatografisi (GC-FID) analizini gerektiren OSHA Metodu 7 veya NIOSH Metodu 1003 kullanılarak yapılır. Örnekleme, temsili operasyonlar sırasında solunum bölgesinde yapılmalı ve sıklığı, PEL’lere uyumu sağlamak için maruziyet potansiyeline göre (başlangıçta, periyodik olarak ve süreç değişikliklerinden sonra) belirlenmelidir.^[60]^[65]

OSHA’nın Küresel Uyum Sistemi (GHS) ile uyumlu Tehlike İletişim Standardı (29 CFR 1910.1200) kapsamındaki eğitim gereklilikleri, çalışanların diklorobenzen tehlikeleri konusunda bilgilendirilmesini zorunlu kılar. Bu tehlikeler arasında akut toksik madde (oral/soluma yolları için Kategori 3 veya 4), cilt ve göz tahriş edici (Kategori 2), solunum tahriş edici ve olası kanserojen (1,4-DCB için IARC Grup 2B) olarak sınıflandırılması yer alır. Ayrıca güvenli kullanım, acil durum prosedürleri ve KKD kullanımı konusunda eğitim verilmelidir. Etiketler, güvenlik bilgi formları (SDS’ler) ve yazılı tehlike iletişim programları erişilebilir olmalı; eğitimler başlangıçta, yeni tehlikeler ortaya çıktığında ve en az yılda bir kez verilmelidir.^[6]

2024 Acil Müdahale Rehberi (ERG) ve OSHA’nın Tehlikeli Atık İşlemleri ve Acil Müdahale (HAZWOPER) standardı (29 CFR 1910.120) ile uyumlu olarak güncellenen olay müdahale protokolleri, dökülme veya salınım alanından gereksiz personelin derhal tahliyesini, ardından buharları dağıtmak için havalandırmayı ve sıvı dökülmeleri için vermikülit gibi emici malzemeler veya katılar için süpürme kullanarak çevrelemeyi vurgular. Kirlenmiş bireyler, giysileri çıkarılarak ve sabun ve su ile yıkanarak dekontamine edilmeli, tahriş veya mide bulantısı gibi semptomlar için tıbbi yardım alınmalıdır; eşik değerler aşılırsa ekipmanın olay sonrası dekontaminasyonu ve çevresel bildirim gereklidir.^[66]^[67]

Çevresel kısıtlamalar

Amerika Birleşik Devletleri’nde 1,4-diklorobenzen, Temiz Hava Yasası’nın 112. Bölümü kapsamında tehlikeli hava kirleticisi (HAP) olarak sınıflandırılmıştır; bu durum, bileşiği yayan endüstriyel kaynakları, atmosfere salınımları azaltmak için tehlikeli hava kirleticileri için ulusal emisyon standartlarına (NESHAP) tabi tutar.^[68] Bu sınıflandırma, hava birikimi yoluyla olumsuz çevresel etkilere neden olma potansiyelinden kaynaklanmaktadır ve kimyasal üretim tesisleri gibi büyük ve alan kaynaklarının, diklorobenzen izomerleri içeren uçucu organik bileşik emisyonları için yakalama sistemleri ve imha teknolojileri gibi kontroller uygulamasını gerektirir.

Avrupa Birliği bünyesinde REACH (Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlanması), Ek XVII, giriş 64 kapsamında 1,4-diklorobenzen üzerinde kısıtlamalar uygulamaktadır. 21 Şubat 2015’ten bu yana, oda spreyleri ve deodorantlar dahil hava bakım ürünlerinde, oyuncaklarda, çocuk bakım ürünlerinde ve ciltle temas etmesi amaçlanan tekstil ürünlerinde ağırlıkça %0.1 veya daha fazla konsantrasyonlarda piyasaya sürülmesi veya kullanılması yasaklanmıştır. Bu önlemler tüketici maruziyet yollarını hedef alarak diklorobenzen bazlı güve tabletlerini ve benzer koku giderici ürünleri etkili bir şekilde sınırlandırmaktadır; Almanya gibi bazı üye ülkeler, iç mekan hava kalitesini daha fazla korumak için bu tür tüketici uygulamalarına ek ulusal yasaklar getirmektedir.^[69] Kısıtlanmış ürünlerin bertarafı, çevresel salınımı önlemek için bileşiği içeren tehlikeli atık akışlarını lisanslı yakma veya arıtma tesislerine yönlendiren AB atık direktiflerine uygun olmalıdır.^[70]

Uluslararası alanda, diklorobenzen izomerleri Kalıcı Organik Kirleticilere İlişkin Stockholm Sözleşmesi’nin A, B veya C Eklerinde listelenmemiştir, ancak kalıcılık ve biyobirikim özellikleri, taraflarca potansiyel gelecek adaylığı için sürekli izlemeyi teşvik etmiştir.^[71] Benzer şekilde, Rotterdam Sözleşmesi’nin III. Ekinde yer almazlar, yani uluslararası ticaretleri için ön bildirimli rıza prosedürleri geçerli değildir; ancak ihracatçı taraflar, sözleşmenin genel yükümlülükleri kapsamında herhangi bir yerel yasak veya ciddi kısıtlamayı ithalatçı ülkelere bildirmelidir.^[72] Gıda kirliliği ile ilgili olarak, Dünya Sağlık Örgütü 2025 itibarıyla gıda maddelerinde diklorobenzen için spesifik maksimum kalıntı limitleri belirlememiştir, ancak gıda zincirindeki pestisit olmayan kirleticilerin izlenmesini ve en aza indirilmesini öneren Codex Alimentarius ilkeleriyle uyumludur.^[73]