Akrolein - Acrolein

Nesmí být zaměňována s Propanol, Acyloin nebo Propanal.
Akrolein
Akrolein-2D.png
Acrolein-3D-balls.png
Acrolein-3D-vdW.png
Jména
Název IUPAC
Prop-2-enal
Ostatní jména
Akraldehyd[1]
Akrylový aldehyd[1]
Allyl Aldehyd[1]
Ethylen Aldehyd
Akrylaldehyd[1]
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.003.141 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 203-453-4
KEGG
Číslo RTECS
  • AS1050000
UNII
UN číslo1092
Vlastnosti
C3H4Ó
Molární hmotnost56.064 g · mol−1
VzhledBezbarvá až žlutá kapalina. Bezbarvý plyn v kouři.
ZápachDráždí
Hustota0,839 g / ml
Bod tání -88 ° C (-126 ° F; 185 K)
Bod varu 53 ° C (127 ° F; 326 K)
Cení si (> 10%)
Tlak páry210 mmHg[1]
Nebezpečí[3]
Hlavní nebezpečíVysoce jedovatý. Způsobuje silné podráždění exponovaných membrán. Extrémně hořlavá kapalina a páry.
Bezpečnostní listBezpečnostní list JT Baker
Piktogramy GHSGHS02: HořlavýGHS05: ŽíravýGHS06: ToxickýGHS09: Nebezpečnost pro životní prostředí
Signální slovo GHSNebezpečí
H225, H300, H311, H314, H330, H400, H410
P210, P233, P240, P241, P242, P243, P260, P264, P270, P271, P273, P280, P284, P301 + 310, P301 + 330 + 331, P302 + 352, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P312, P320, P321, P322, P330
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutí −26 ° C (−15 ° F; 247 K)
278 ° C (532 ° F; 551 K)
Výbušné limity2.8-31%[1]
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
875 ppm (myš, 1 min)
175 ppm (myš, 10 min)
150 ppm (pes, 30 min)
8 ppm (krysa, 4 hodiny)
375 ppm (krysa, 10 min)
25,4 ppm (křeček, 4 hodiny)
131 ppm (krysa, 30 min)[2]
674 ppm (kočka, 2 hodiny)[2]
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
PEL 0,1 ppm (0,25 mg / m3)[1]
REL (Doporučeno)
PEL 0,1 ppm (0,25 mg / m3) ST 0,3 ppm (0,8 mg / m.)3)[1]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
2 ppm[1]
Související sloučeniny
Související alkenals
Krotonaldehyd

cis-3-Hexenal
(E,E) -2,4-dekadienální

Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Akrolein (ə-krōʹ-lē-ĭn, systematický název: propenální) je nejjednodušší nenasycený aldehyd. Je to bezbarvá kapalina s pronikavým, štiplavým zápachem. Vůně spáleného tuku (jako když stolní olej se zahřeje na svůj kouřový bod ) je způsoben glycerol ve spalujícím tuku, který se rozpadá na akrolein. Vyrábí se průmyslově z propylen a hlavně se používá jako biocid a stavební kámen dalších chemických sloučenin, jako je aminokyselina methionin.

Dějiny

Akrolein byl švédským chemikem poprvé pojmenován a charakterizován jako aldehyd Jöns Jacob Berzelius v roce 1839. Pracoval s ním jako s produktem tepelné degradace glycerol, materiál používaný při výrobě mýdla. Název je kontrakcí „štiplavého“ (s odkazem na jeho štiplavou vůni) a „oleum“ (s odkazem na jeho olejovitou konzistenci). Ve 20. století se akrolein stal důležitým meziproduktem pro průmyslovou výrobu akrylová kyselina a akrylové plasty.[4]

Výroba

Akrolein se průmyslově připravuje oxidací propen. Proces využívá vzduch jako zdroj kyslíku a vyžaduje oxidy kovů tak jako heterogenní katalyzátory:[5]

CH2CHCH3 + O.2 → CH2CHCHO + H2Ó

Tímto způsobem se v Severní Americe, Evropě a Japonsku ročně vyprodukuje asi 500 000 tun akroleinu. Navíc všechny akrylová kyselina je produkován přechodnou tvorbou akroleinu.[6][7] Hlavní výzvou je ve skutečnosti konkurenční nadměrná oxidace na tuto kyselinu. Propan představuje slibnou, ale náročnou surovinu pro syntézu akroleinu (a kyseliny akrylové).

Když glycerol (také nazývaný glycerin) se zahřeje na 280 ° C, rozkládá se na akrolein:

(CH2ACH)2CHOH → CH2= CHCHO + 2 H2Ó

Tato cesta je atraktivní, když se glycerol společně vyrábí při výrobě bionafty z rostlinných olejů nebo živočišných tuků. Byla prokázána dehydratace glycerolu, ale neprokázala se konkurenceschopnost při cestě z petrochemikálie.[8]

Výklenkové nebo laboratorní metody

Původní průmyslová cesta k akroleinu, vyvinutá společností Degussa, zahrnuje kondenzaci formaldehyd a acetaldehyd:

HCHO + CH3CHO → CH2= CHCHO + H2Ó

Akrolein může být také produkován v laboratorním měřítku reakcí hydrogensíran draselný na glycerolu (glycerinu).[9]

Reakce

Akrolein je relativně elektrofilní sloučenina a reaktivní, proto má vysokou toxicitu. Je to dobré Michael akceptor, proto jeho užitečná reakce s thioly. Tvoří se acetály snadno, prominentní bytí spirocyklus odvozený od pentaerythritol, diallylidenpentaerythritol. Akrolein se účastní mnoha Diels-Alderovy reakce, dokonce i sám se sebou. Prostřednictvím reakcí Diels-Alder je předchůdcem některých komerčních vůní, včetně lyral, norbornene -2-karboxaldehyd a myrac aldehyd.[5] Monomer 3,4-epoxycyklohexylmethyl-3 ', 4’-epoxycyklohexankarboxylát se také vyrábí z akroleinu prostřednictvím meziproduktu tetrahydrobenzaldehyd.

Použití

Biocid

Akrolein se používá hlavně jako kontaktní herbicid pro potlačení ponořených a plovoucích plevelů a řas v zavlažovacích kanálech. Používá se na úrovni 10 ppm v zavlažovacích a recirkulačních vodách. V ropném a plynárenském průmyslu se používá jako biocid ve vodách pro vrtání a také jako lapač sirovodíku a merkaptany.[5]

Chemický prekurzor

Z akroleinu se vyrábí řada užitečných sloučenin, které využívají jeho bifunkčnost. Aminokyselina methionin se vyrábí přidáním methanthiol následuje Streckerova syntéza. Akrolein kondenzuje za vzniku acetaldehydu a aminů methylpyridiny. To je také myšlenka být meziprodukt v Skraupová syntéza chinolinů, ale kvůli své nestabilitě se jako takový používá jen zřídka.[Citace je zapotřebí ]

Akrolein bude polymerovat v přítomnosti kyslíku a ve vodě v koncentracích nad 22%. Barva a struktura polymeru závisí na podmínkách. Postupem času bude polymerovat sám se sebou a vytvoří čirou žlutou pevnou látku. Ve vodě vytvoří tvrdý porézní plast.[Citace je zapotřebí ]

Akrolein se někdy používá jako fixační prostředek při přípravě biologických vzorků pro elektronová mikroskopie.[10]

Zdravotní rizika

Akrolein je toxický a silně dráždí pokožku, oči a nosní dírky.[5] Hlavní metabolickou cestou pro akrolein je alkylace z glutathion. The SZO navrhuje „tolerovatelný perorální příjem akroleinu“ 7,5 μg denně na kg tělesné hmotnosti. Ačkoli se akrolein vyskytuje v hranolky, úrovně jsou pouze několik μg na kg.[11] V reakci na pracovní expozici akroleinu USA Správa bezpečnosti a ochrany zdraví při práci nastavil a přípustný limit expozice při 0,1 ppm (0,25 mg / m.)3) v osmihodinovém časově váženém průměru.[12] Akrolein působí imunosupresivně a může podporovat regulační buňky,[13] čímž na jedné straně zabráníte vzniku alergie, ale také zvýšíte riziko rakoviny.

Akrolein byl identifikován jako jedna z chemických látek podílejících se na 2019 toxické znečištění řeky Kim Kim incident.[14]

Cigaretový kouř

Existují spojení mezi akroleinovým plynem v kouři z tabákové cigarety a riziko rakovina plic.[15] Pokud jde o „nekarcinogenní zdravotní kvocient“ pro složky v cigaretovém kouři, dominuje akrolein, který přispívá 40krát více než další složka, kyanovodík.[16] Obsah akroleinu v cigaretovém kouři závisí na typu přidané cigarety glycerol, což tvoří až 220 µg akroleinu na cigaretu.[17][18] Důležité je, že zatímco koncentrace složek v hlavním proudu kouře může být snížena pomocí filtrů, nemá to žádný významný vliv na složení vedlejšího proudu kouře, kde se obvykle nachází akrolein a který je inhalován pasivní kouření.[19][20] E-cigarety Při normálním použití generujte pouze „zanedbatelné“ hladiny akroleinu (méně než 10 µg „na jeden zátah“).[21][22]

Chemoterapie metabolit

Cyklofosfamid a ifosfamid výsledky léčby vedou k produkci akroleinu.[23] Akrolein produkovaný během léčby cyklofosfamidem se hromadí v močovém měchýři a pokud není léčen, může způsobit hemoragickou cystitidu.

Analytické metody

„Test na akrolein“ je na přítomnost glycerol nebo tuky. Vzorek se zahřívá pomocí hydrogensíran draselný, a akrolein se uvolní, pokud je test pozitivní. Když je tuk silně zahříván v přítomnosti dehydratačního činidla, jako je hydrogensíran draselný (KHSO
4), glycerolová část molekuly je dehydratována za vzniku nenasycených aldehyd, akrolein (CH2= CH – CHO), který má zvláštní zápach po spáleném tuku na vaření. Existují modernější metody.[11]

V USA jsou metody EPA 603 a 624.1 navrženy pro měření akroleinu v průmyslových a komunálních zařízeních odpadní voda proudy.[24][25]

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0011". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  2. ^ A b "Akrolein". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  3. ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 02.04.2015. Citováno 2015-03-26.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  4. ^ Jan F. Stevens a Claudia S. Maier, „Akrolein: zdroje, metabolismus a biomolekulární interakce související s lidským zdravím a nemocemi“, Mol Nutr Food Res. 2008 leden; 52 (1): 7–25.
  5. ^ A b C d Dietrich Arntz; Achim Fischer; Mathias Höpp; et al. (2012). "Akrolein a methakrolein". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a01_149.pub2.
  6. ^ Naumann d'Alnoncourt, Raoul; Csepei, Lénárd-István; Hävecker, Michael; Girgsdies, Frank; Schuster, Manfred E .; Schlögl, Robert; Trunschke, Annette (2014). „Reakční síť při oxidaci propanu přes fázově čisté katalyzátory oxidu MoVTeNb M1“ (PDF). Journal of Catalysis. 311: 369–385. doi:10.1016 / j.jcat.2013.12.008. hdl:11858 / 00-001M-0000-0014-F434-5. Archivovány od originál (PDF) dne 2016-02-15. Citováno 2017-12-26.
  7. ^ Hävecker, Michael; Wrabetz, Sabine; Kröhnert, Jutta; Csepei, Lenard-Istvan; Naumann d'Alnoncourt, Raoul; Kolen'Ko, Yury V .; Girgsdies, Frank; Schlögl, Robert; Trunschke, Annette (2013). "Povrchová chemie fázově čistého oxidu M1 MoVTeNb během provozu při selektivní oxidaci propanu na kyselinu akrylovou" (PDF). Journal of Catalysis. 285: 48–60. doi:10.1016 / j.jcat.2011.09.012. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-1BEB-F. Archivovány od originál (PDF) dne 2016-10-30. Citováno 2017-12-26.
  8. ^ Martin, Andreas; Armbruster, Udo; Atia, Hanan (2012). "Poslední vývoj v dehydrataci glycerolu směrem k akroleinu nad heteropolykyselinami". European Journal of Lipid Science and Technology. 114 (1): 10–23. doi:10.1002 / ejlt.201100047.
  9. ^ Homer Adkins; W. H. Hartung (1926). "Akrolein". Organické syntézy. 6: 1. doi:10.15227 / orgsyn.006.0001.; Kolektivní objem, 1, str. 15
  10. ^ M J Dykstra, LE Reuss (2003). Biologická elektronová mikroskopie: teorie, techniky a řešení problémů. Springer. ISBN  0-306-47749-1.
  11. ^ A b Abraham, Klaus; Andres, Susanne; Palavinskas, Richard; Berg, Katharina; Appel, Klaus E .; Lampen, Alfonso (2011). "Toxikologie a hodnocení rizik akroleinu v potravinách". Mol. Nutr. Food Res. 55: 1277–1290. doi:10.1002 / mnfr.201100481.
  12. ^ Kapesní průvodce chemickými riziky CDC - NIOSH
  13. ^ Roth-Walter, Franziska; Bergmayr, Cornelia; Meitz, Sarah; Buchleitner, Stefan; Stremnitzer, Caroline; Fazekas, Judit; Moskovskich, Anna; Müller, Mario A .; Roth, Georg A .; Manzano-Szalai, Krisztina; Dvořák, Zdeněk; Neunkirchner, Alina; Jensen-Jarolim, Erika (2017). „Akrolein s Janusovou tváří předchází alergii, ale urychluje růst nádorů podporou imunoregulačních buněk Foxp3 +: myší model pro pasivní respirační expozici“. Vědecké zprávy. 7: 45067. Bibcode:2017NatSR ... 745067R. doi:10.1038 / srep45067. PMC  5362909. PMID  28332605.
  14. ^ Tara Thiagarajan (15. března 2019). „V řece Kim Kim Pasira Gudanga bylo identifikováno 8 chemikálií, tady jsou,“. World of Buzz.
  15. ^ Feng, Z; Hu W; Hu Y; Tang M (říjen 2006). „Akrolein je hlavní látka proti rakovině plic související s cigaretami: Přednostní vazba v mutačních hotspotech p53 a inhibice opravy DNA“. Sborník Národní akademie věd. 103 (42): 15404–15409. Bibcode:2006PNAS..10315404F. doi:10.1073 / pnas.0607031103. PMC  1592536. PMID  17030796.
  16. ^ Haussmann, Hans-Juergen (2012). "Použití indexů nebezpečnosti pro teoretické vyhodnocení složení cigaretového kouře". Chem. Res. Toxicol. 25: 794–810. doi:10.1021 / tx200536w.
  17. ^ Daher, N; Saleh, R; Jaroudi, E; Sheheitli, H; Badr, T; Sepetdjian, E; Al Rashidi, M; Saliba, N; Shihadeh, A (leden 2010). „Srovnání karcinogenů, oxidu uhelnatého a ultrajemných emisí částic z nargilních vodních dýmek a kouření cigaret: Měření kouře vedlejším proudem a hodnocení použitých emisních faktorů kouře“. Atmos Environ. 44 (1): 8–14. Bibcode:2010AtmEn..44 ... 8D. doi:10.1016 / j.atmosenv.2009.10.004. PMC  2801144. PMID  20161525.
  18. ^ Herrington, JS; Myers, C (2015). „Řešení elektronických cigaret a výsledné aerosolové profily“. J Chromatogr A. 1418: 192–9. doi:10.1016 / j.chroma.2015.09.034. PMID  26422308.
  19. ^ Blair, SL; Epstein, SA; Nizkorodov, SA; Staimer, N (2015). „Studie trubek s rychlým průtokem v reálném čase týkající se emisí VOC a částic z elektronických, potenciálně omezených, konvenčních a referenčních cigaret“. Aerosol Sci Technol. 49 (9): 816–827. Bibcode:2015AerST..49..816B. doi:10.1080/02786826.2015.1076156. PMC  4696598. PMID  26726281.
  20. ^ Sopori, M (květen 2002). "Účinky cigaretového kouře na imunitní systém". Nat. Rev. Immunol. 2 (5): 372–7. doi:10.1038 / nri803. PMID  12033743.
  21. ^ McNeill, A, SC (2015). „E-cigarety: aktualizace důkazů Zpráva zadaná Public Health England“ (PDF). www.gov.uk. UK: Public Health England. str. 76–78. Citováno 20. srpna 2015.
  22. ^ Sleiman, M (2016). „Emise z elektronických cigaret: klíčové parametry ovlivňující uvolňování škodlivých chemikálií“. Věda o životním prostředí a technologie. 50 (17): 9644–9651. Bibcode:2016EnST ... 50.9644S. doi:10.1021 / acs.est.6b01741. PMID  27461870.
  23. ^ Paci, A; Rieutord, A; Guillaume, D; et al. (Březen 2000). "Kvantitativní vysokoúčinná kapalinová chromatografie, chromatografické stanovení akroleinu v plazmě po derivatizaci pomocí Luminarinu 3". Chromatografický deník B. 739 (2): 239–246. doi:10.1016 / S0378-4347 (99) 00485-5. PMID  10755368.
  24. ^ Dodatek A k části 136 Metody pro organickou chemickou analýzu komunálních a průmyslových odpadních vod, metoda 603 — Akrolein a akrylonitril>
  25. ^ Metoda 624.1 - Purgables podle GC-MS>