Бисфенол А - Bisphenol A
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название IUPAC
4,4 '- (Пропан-2,2-диил) дифенол |
|
Другие имена
BPA, п , п- изопропилиденбисфенол,
2,2-бис (4-гидроксифенил) пропан |
|
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol )
|
|
ЧЭБИ | |
ЧЭМБЛ | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
ECHA InfoCard | 100.001.133 |
Номер ЕС | |
КЕГГ | |
PubChem CID
|
|
Номер RTECS | |
UNII | |
Номер ООН | 2924 2430 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Характеристики | |
С 15 Н 16 О 2 | |
Молярная масса | 228,291 г · моль -1 |
Появление | Белое твердое вещество |
Плотность | 1,20 г / см³ |
Температура плавления | От 158 до 159 ° C (от 316 до 318 ° F, от 431 до 432 K) |
Точка кипения | 360 ° С (680 ° F, 633 К) |
120–300 частей на миллион (21,5 ° C) | |
Давление газа | 5 × 10-6 Па (25 ° С) |
Опасности | |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Опасность |
H317 , H318 , H335 , H360 | |
Р201 , Р202 , Р261 , Р271 , P272 , P280 , P281 , P302 + 352 , Р304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P308 + 313 , P310 , P312 , P321 , P333 + 313 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | 227 ° С (441 ° F, 500 К) |
600 ° С (1112 ° F, 873 К) | |
Родственные соединения | |
Родственные фенолы
|
Бисфенол S |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Бисфенол A ( BPA ) представляет собой органическое синтетическое соединение с химической формулой (CH 3 ) 2 C (C 6 H 4 OH) 2, принадлежащее к группе производных дифенилметана и бисфенолов , с двумя гидроксифенильными группами . Это бесцветное твердое вещество , растворимое в органических растворителях , но плохо растворимое в воде (0,344 мас.% При 83 ° C).
BPA является предшественником важных пластмасс , в первую очередь определенных поликарбонатов и эпоксидных смол , а также некоторых полисульфонов и определенных материалов для ниши. Пластик на основе BPA прозрачный, прочный и огнестойкий. Основные области применения включают электронику (например, корпус для электрического оборудования), строительные материалы (например, окна), автомобилестроение (крышки фар), хранилище данных (например, компакт-диски). В 2015 году было произведено около 4 миллионов тонн химического вещества, полученного из бисфенола А, что делает его одним из крупнейших мировых производителей органических химикатов .
BPA является ксеноэстрогеном , проявляющим гормоноподобные свойства, имитирующие эстроген . Хотя эффект очень слабый, повсеместное распространение материалов, содержащих BPA, вызывает опасения. С 2008 года правительства нескольких стран исследовали его безопасность, что побудило некоторых розничных продавцов отказаться от изделий из поликарбоната. С тех пор пластмассы, не содержащие бисфенола А, производятся с использованием альтернативных бисфенолов, таких как бисфенол S и бисфенол F , но есть разногласия по поводу того, действительно ли они безопаснее.
История
Бисфенол А был обнаружен в 1891 году русским химиком Александром Дианиным .
В 1934 году сотрудники IG Farbenindustrie сообщили о соединении BPA и эпихлоргидрина . В течение следующего десятилетия покрытия и смолы, полученные из подобных материалов, были описаны сотрудниками компаний DeTrey Freres в Швейцарии и DeVoe and Raynolds в США. Эта ранняя работа послужила основой для разработки эпоксидных смол, которые, в свою очередь, послужили стимулом для производства BPA. Использование BPA еще больше расширилось с открытиями компаний Bayer и General Electric в области поликарбонатных пластиков. Эти пластмассы впервые появились в 1958 году и производились компаниями Mobay, General Electric и Bayer.
Что касается споров о нарушении эндокринной системы, британский биохимик Эдвард Чарльз Доддс протестировал BPA как искусственный эстроген в начале 1930-х годов. Он обнаружил, что BPA на 1/37000 эффективнее эстрадиола. В конечном итоге Доддс разработал аналогичное по структуре соединение, диэтилстильбэстрол (DES), которое использовалось в качестве синтетического препарата эстрогена для женщин и животных до тех пор, пока оно не было запрещено из-за риска возникновения рака; запрет на использование DES у людей был введен в 1971 году, а у животных - в 1979 году. BPA никогда не использовался в качестве лекарства.
Использует
В 2003 году потребление в США составило 856 000 тонн, из которых 75% было использовано для производства поликарбонатной пластмассы и 21% для эпоксидных смол.
Контакт с людьми
Эпоксидные смолы, полученные из BPA, используются для облицовки водопроводных труб и в качестве покрытий внутри многих банок для пищевых продуктов и напитков. BPA также используется для изготовления термобумаги, такой как та, которая используется в товарных чеках. В США менее 5% производимого BPA используется в приложениях, контактирующих с пищевыми продуктами, но остается в консервной промышленности и в полиграфических приложениях, таких как товарные чеки.
Поликарбонаты
Бисфенол А является предшественником поликарбонатных пластиков. Его реакция с фосгеном проходит в двухфазных условиях; соляная кислота улавливается водным основанием:
По оценкам, ежегодно для этой цели потребляется 3,6 миллиона тонн (8 миллиардов фунтов) BPA. Эти полимеры не содержат BPA, а только сложные эфиры, производные от него.
Эпоксидные и винилэфирные смолы
BPA является предшественником при производстве основных классов смол , в частности смол на основе сложных виниловых эфиров . Это применение обычно начинается с алкилирования BPA эпихлоргидрином .
Специализированные деривативы
BPA - это универсальный строительный блок, из которого были приготовлены многие производные. Нитрование дает dinitrobisphenol A . Бромирование дает тетрабромбисфенол A (TBBPA), который проявляет огнезащитные свойства.
На основе бисфенола А было разработано несколько кандидатов в лекарственные препараты, включая раланитен , раланитен ацетат и EPI-001 .
Воздействие на здоровье
Способность BPA имитировать эффекты природного эстрогена проистекает из сходства фенольных групп как BPA, так и эстрадиола , что позволяет этой синтетической молекуле запускать эстрогенные пути в организме. Известно, что обычно фенолсодержащие молекулы, подобные BPA, обладают слабой эстрогенной активностью, поэтому он также считается эндокринным разрушителем (ED) и эстрогенным химическим веществом. Ксеноэстрогены - это еще одна категория, к которой относится химический BPA из-за его способности прерывать сеть, которая регулирует сигналы, контролирующие репродуктивное развитие людей и животных.
Было обнаружено, что BPA связывается с обоими ядерными рецепторами эстрогена (ER), ERα и ERβ . Он в 1000–2000 раз менее эффективен, чем эстрадиол. BPA может имитировать действие эстрогена и противодействовать эстрогену, указывая на то, что он является селективным модулятором рецептора эстрогена (SERM) или частичным агонистом ER. При высоких концентрациях, бисфенол также связывается и действует в качестве антагониста на андрогенного рецептора (AR). В дополнение к связыванию с рецептором соединение, как было обнаружено, влияет на стероидогенез клеток Лейдига , включая влияние на экспрессию 17α-гидроксилазы / 17,20 лиазы и ароматазы и нарушение связывания рецептора LH с лигандом.
В 1997 г. впервые были высказаны предположения о побочных эффектах воздействия низких доз BPA на лабораторных животных. Некоторые исследования показали, что BPA увеличивает беспокойство у крыс. Современные исследования начали обнаруживать возможные связи с проблемами со здоровьем, вызванными воздействием BPA во время беременности и во время развития. По состоянию на 2014 год продолжаются исследования и дискуссии о том, следует ли запретить BPA или нет.
В исследовании 2007 года изучалось взаимодействие между бисфенолом А и эстроген-зависимым рецептором γ (ERR-γ). Этот рецептор-сирота (эндогенный лиганд неизвестен) действует как конститутивный активатор транскрипции. BPA, по-видимому, сильно связывается с ERR-γ ( константа диссоциации = 5,5 нМ), но только слабо с ER. Связывание BPA с ERR-γ сохраняет его базальную конститутивную активность. Он также может защитить его от дезактивации 4-гидрокситамоксифеном (афимоксифен) SERM. Это может быть механизм, с помощью которого BPA действует как ксеноэстроген . Различная экспрессия ERR-γ в разных частях тела может объяснять различия в эффектах бисфенола А. ВРА также было установлено , чтобы действовать в качестве агониста в Гпер (GPR30).
По данным Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов, «BPA не представляет риска для здоровья потребителей любой возрастной группы (включая нерожденных детей, младенцев и подростков) при нынешних уровнях воздействия». Но в 2017 году Европейское химическое агентство пришло к выводу, что BPA должен быть внесен в список веществ, вызывающих очень серьезную озабоченность из-за его свойств как эндокринного разрушителя .
В 2012 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) запретило использование BPA в детских бутылочках .
США по охране окружающей среды (EPA) занимает позицию , что BPA не является проблемой здравоохранения. В 2011 году Эндрю Уэдж, главный научный сотрудник Агентства по пищевым стандартам Соединенного Королевства , прокомментировал проведенное в США в 2011 году исследование воздействия бисфенола А на взрослых людей с пищей, сказав: «Это подтверждает другие независимые исследования и добавляет доказательства того, что BPA быстро усваивается. , выводятся из организма и выводятся из организма человека, поэтому не представляют опасности для здоровья ».
В 2015 году Эндокринологическое общество заявило, что результаты текущих лабораторных исследований дают основания для беспокойства по поводу потенциальной опасности химических веществ, нарушающих работу эндокринной системы, в том числе бисфенола А, в окружающей среде, и что на основе принципа предосторожности следует продолжать оценку этих веществ. и жестко регулируется. Обзор литературы 2016 года показал, что потенциальный вред, причиняемый BPA, был темой научных дискуссий и что дальнейшие исследования были приоритетными из-за связи между воздействием BPA и неблагоприятными последствиями для здоровья человека, включая репродуктивную функцию и влияние на развитие, а также нарушения обмена веществ.
В июле 2019 года Европейский союз оставил в силе решение Европейского химического агентства о включении BPA в список веществ, вызывающих очень серьезную озабоченность , что стало первым шагом в процедуре ограничения его использования. Решение основано на опасениях по поводу токсичности BPA для репродуктивной системы человека.
Воздействие на окружающую среду
В 2010 году Агентство по охране окружающей среды США сообщило, что ежегодно в окружающую среду выбрасывается более миллиона фунтов BPA. BPA может попадать в окружающую среду в результате выщелачивания как до потребителя, так и после него. Обычные пути попадания в окружающую среду с точки зрения предпотребителя - напрямую от производителей пластмасс, покрытий и красителей, от литейных предприятий, использующих BPA для литья песка, или от транспортировки продуктов, содержащих BPA и BPA. Постпотребительские отходы BPA образуются в результате сброса сточных вод с муниципальных очистных сооружений, оросительных труб, используемых в сельском хозяйстве, переносимого океаном пластикового мусора, косвенного выщелачивания пластиковых, бумажных и металлических отходов на свалках, а также компаний по переработке бумаги или материалов. Несмотря на быстрый период полураспада в почве и воде, составляющий 4,5 дня, и период полураспада в воздухе менее одного дня, повсеместное распространение BPA делает его важным загрязнителем . BPA имеет низкую скорость испарения из воды и почвы, что создает проблемы, несмотря на его биоразлагаемость и низкий уровень биоаккумуляции. BPA имеет низкую летучесть в атмосфере и низкое давление паров от 5,00 до 5,32 Па. Водные растворы BPA поглощают на длинах волн более 250 нм.
BPA препятствует фиксации азота в корнях бобовых растений, связанных с бактериальным симбионтом Sinorhizobium meliloti . BPA влияет на проростки сои в отношении роста корней, образования нитратов, производства аммония и активности нитратредуктазы и нитритредуктазы . При низких дозах BPA рост корней улучшился, количество нитратов в корнях увеличилось, количество аммония в корнях уменьшилось, а активность нитрат и нитритредуктаз осталась неизменной. Однако при значительно более высоких концентрациях BPA наблюдались противоположные эффекты для всех, кроме увеличения концентрации нитратов и снижения активности нитрита и нитратредуктазы. Азот является одновременно питательным веществом для растений, но также является основой роста и развития растений.
Исследование, проведенное в 2005 году в США, показало, что 91–98% BPA может быть удалено из воды во время очистки на городских водоочистных сооружениях. Тем не менее, проведенный в 2009 году мета-анализ BPA в системе поверхностных вод показал, что BPA присутствует в поверхностных водах и отложениях в США и Европе. Согласно данным Environment Canada в 2011 году, «BPA в настоящее время можно найти в городских сточных водах.… Первоначальная оценка показывает, что при низких уровнях бисфенол A может со временем навредить рыбе и организмам».
BPA влияет на рост, размножение и развитие водных организмов. Среди пресноводных организмов рыба является наиболее чувствительным видом. Доказательства эндокринных эффектов у рыб, водных беспозвоночных, земноводных и рептилий были зарегистрированы при экологически значимых уровнях воздействия ниже, чем те, которые требуются для острой токсичности. Значения эндокринных эффектов широко варьируются, но многие из них находятся в диапазоне от 1 мкг / л до 1 мг / л.
Обзор биологического воздействия пластификаторов на дикую природу, опубликованный Королевским обществом за 2009 год с акцентом на водных и наземных кольчатых червях , моллюсках , ракообразных , насекомых, рыб и земноводных, пришел к выводу, что BPA влияет на воспроизводство у всех изученных групп животных, препятствует развитию ракообразных и амфибий и вызывает генетические аберрации.
Токсичность
BPA проявляет очень низкую острую токсичность, о чем свидетельствует его LD50, равная 4 г / кг (мышь). У этих мышей прибавка в весе была снижена, и они проявляли эстрогеноподобные свойства. Отчеты показывают, что это также незначительный раздражитель кожи, хотя и в меньшей степени, чем фенол .
Национальный центр токсикологических исследований FDA провел собственные исследования. В исследованиях на грызунах количество BPA, передававшееся от матери к будущему потомству после перорального приема, было незначительным. Доза введения BPA для грызунов была в 100-1000 раз выше, чем у человека.
Производство
Мировые производственные мощности БФА составляли 1 миллион тонн в 1980-х годах и более 2,2 миллиона тонн в 2009 году. Это химикат с большими объемами производства . Это соединение синтезируют путем конденсации из ацетона (отсюда и суффикс А в названии) с двумя эквивалентами из фенола . Реакция катализируется сильной кислотой, такой как соляная кислота (HCl) или сульфированной полистирольной смолой . В промышленности для обеспечения полной конденсации используется большой избыток фенола; смесь продуктов кумольного процесса (ацетон и фенол) также может быть использована в качестве исходного материала:
Многие кетоны претерпевают аналогичные реакции конденсации.
Заменители BPA
Опасения по поводу воздействия BPA на здоровье заставили многих производителей заменить BPA на заменители, такие как бисфенол S (BPS) и дифенилсульфон . Однако эти заменители также вызывают опасения по поводу здоровья.
Реакции
Нитрование дает Dinitrobisphenol A . Бромирование дает тетрабромбисфенол А , который использовался в огнестойких эпоксидных материалах, но его все чаще избегают из-за ограничений на использование галогенированных веществ в целом.
Идентификация в пластике
В США пластиковая упаковка подразделяется на семь широких классов для целей идентификации по идентификационному коду смолы . По состоянию на 2014 год в США нет требований к маркировке пластмасс BPA "В целом, пластмассы, отмеченные кодами идентификации смолы 1, 2, 4, 5 и 6, вряд ли будут содержать BPA. Некоторые, но не все, пластмассы которые отмечены кодом идентификации смолы 7, могут быть изготовлены с использованием BPA ». Тип 7 - это универсальный «другой» класс, а некоторые пластмассы типа 7, такие как поликарбонат (иногда обозначаемый буквами «ПК» рядом с символом рециркуляции ) и эпоксидные смолы, изготавливаются из мономера бисфенола А. Тип 3 ( ПВХ ) может содержать бисфенол А в качестве антиоксиданта (не пластификатор) в «гибком ПВХ», смягченном пластификаторами , но не в жестком ПВХ, таком как трубы, оконные рамы и сайдинг.
Законодательство
США пищевых продукты и медикаменты (FDA) закончились его разрешением на использовании БФА в детских бутылочках и детское питание упаковке, на основе рыночного оставления, а не безопасность. Европейский союз и Канада запретили использование BPA в детских бутылочках.
В настоящее время в Соединенных Штатах есть 12 штатов, помимо Вашингтона, округ Колумбия, которые имеют ограничения в отношении BPA. К этим штатам относятся Калифорния, Коннектикут, Делавэр, Мэн, Мэриленд, Массачусетс, Миннесота, Невада, Нью-Йорк, Вермонт, Вашингтон и Висконсин. Ограничения в каждом штате немного различаются, но все тем или иным образом ограничивают использование BPA.
Ниже приведены некоторые примеры законодательства, действующего в этих штатах:
- Калифорния - Закон о сборке 1319 (2011 г.) запрещает производство и продажу бутылочек и чашек с обнаруживаемым содержанием бисфенола А выше 0,1 части на миллиард, если эти предметы предназначены для использования детьми в возрасте 3 лет и младше. Он требует от производителей использовать альтернативные нетоксичные материалы, которые не относятся к категории канцерогенных или токсичных для репродуктивной системы.
- Делавэр - Законопроект Сената 70 (2011 г.) запрещает продажу бутылочек и чашек, содержащих БФА, если эти предметы предназначены для использования детьми в возрасте 4 лет и младше.
- Иллинойс - Законопроект Сената 2950 (2011 г.) запрещает продажу пустых контейнеров, таких как бутылки или чашки, предназначенные для хранения продуктов питания и напитков для детей, которые содержат BPA.
- Закон штата Мэн 330 (2011 г.) помог переработке бисфенола А быть признанным приоритетным химическим веществом в соответствии с разделом 38 § 1691 Закона штата Мэн о токсичных химикатах в продуктах, предназначенных для использования детьми. BPA был официально обозначен как вещество, которое должно соответствовать определенным требованиям к отчетности для производителей продуктов, содержащих BPA, а также разрешать запрет на продажу продуктов, которые, как сообщается, содержат BPA.
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- «Продукты с бисфенолом-А (BPA)» . Факты о компании BPA.org .
- Kabiersch G, Rajasärkkä J, Ullrich R, Tuomela M, Hofrichter M, Virta M, Hatakka A, Steffen K (апрель 2011 г.). «Судьба бисфенола А при лечении разрушающих помет грибов Stropharia rugosoannulata и Stropharia coronilla». Chemosphere . 83 (3): 226–32. Bibcode : 2011Chmsp..83..226K . DOI : 10.1016 / j.chemosphere.2010.12.094 . PMID 21295326 .
- Myers JP, vom Saal FS, Akingbemi BT, Arizono K, Belcher S, Colborn T., Chahoud I, Crain DA, Farabollini F, Guillette LJ, Hassold T, Ho SM, Hunt PA, Iguchi T, Jobling S, Kanno J, Laufer H, Маркус М., Маклахлан Дж. А., Надаль А., Оэльманн Дж., Олеа Н., Паланза П., Пармиджани С., Рубин Б. С., Шенфельдер Г., Зонненшайн С., Сото А. М., Талснесс К. Э., Тейлор Дж. А., Ванденберг Л. Н., Ванденберг Дж. Г., Фогель С., Watson CS, Welshons WV, Zoeller RT (март 2009 г.). «Почему органы общественного здравоохранения не могут полагаться на передовую лабораторную практику как критерий отбора данных: случай с бисфенолом А» . Environ. Перспектива здоровья . 117 (3): 309–15. DOI : 10.1289 / ehp.0800173 . PMC 2661896 . PMID 19337501 .