Нонилфенол - Nonylphenol
|
|
| Имена | |
|---|---|
|
Название ИЮПАК
4- (2,4-диметилгептан-3-ил) фенол
|
|
| Другие имена
Фенол, нонил-
|
|
| Идентификаторы | |
|
3D модель ( JSmol )
|
|
| ЧЭМБЛ | |
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Характеристики | |
| С 15 Н 24 О | |
| Молярная масса | 220,35 г / моль |
| Появление | Светло-желтая вязкая жидкость с фенольным запахом |
| Плотность | 0,953 |
| Температура плавления | От -8 до 2 ° C (от 18 до 36 ° F, от 265 до 275 K) |
| Точка кипения | От 293 до 297 ° C (от 559 до 567 ° F, от 566 до 570 K) |
| 6 мг / л (pH 7) | |
| Опасности | |
| Основные опасности | эндокринный дисраптор низкого уровня |
|
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 | |
Нонилфенолы представляют собой семейство близкородственных органических соединений, состоящих из фенола с 9 углеродным хвостом. Нонилфенолы могут иметь множество структур, все из которых могут рассматриваться как алкилфенолы . Они используются в производстве антиоксидантов , присадок к смазочным маслам, средств для стирки и посуды , эмульгаторов и солюбилизаторов . Они широко используются в составах эпоксидных смол в Северной Америке, но в Европе их использование постепенно прекращено. Эти соединения также являются предшественниками коммерчески важных неионных поверхностно-активных веществ алкилфенолэтоксилатов и нонилфенолэтоксилатов, которые используются в моющих средствах , красках, пестицидах , товарах личной гигиены и пластмассах. Нонилфенол привлек внимание из-за его распространенности в окружающей среде и его потенциальной роли в качестве эндокринного разрушителя и ксеноэстрогена из-за его способности действовать с подобной эстрогену активностью. Эстрогенность и биодеградация сильно зависят от разветвления нонильной боковой цепи. Нонилфенол было установлено, действует в качестве агониста в Гпер (GPR30).
Структура и основные свойства
Нонилфенолы попадают в общую химическую категорию алкилфенолов . Структура НП может быть разной. Нонильная группа может быть присоединена к фенольному кольцу в различных положениях, обычно в положениях 4 и, в меньшей степени, положениях 2, и может быть разветвленной или линейной. Разветвленный нонилфенол, 4-нонилфенол, является наиболее широко производимым и продаваемым нонилфенолом. Смесь изомеров нонилфенола представляет собой бледно-желтую жидкость, хотя чистые соединения бесцветны. Нонилфенолы умеренно растворимы в воде, но растворимы в спирте.
Нонилфенол возникает в результате разложения в окружающей среде этоксилатов нонилфенола , которые являются метаболитами коммерческих детергентов, называемых этоксилатами алкилфенола. NPE представляют собой жидкость от прозрачного до светло-оранжевого цвета. Этоксилаты нонилфенола неионогены в воде, что означает, что они не имеют заряда. Благодаря этому свойству они используются в качестве моющих , чистящих средств, эмульгаторов и во многих других областях. Они амфипатичны , что означает, что они обладают как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами, что позволяет им окружать неполярные вещества, такие как масло и жир, изолируя их от воды.
Производство
Нонилфенол может производиться промышленным способом, естественным путем, а также путем разложения этоксилатов алкилфенола в окружающей среде. Промышленно, нонилфенолы получают путем катализируемой кислотой алкилирования из фенола со смесью ноненов . Этот синтез приводит к очень сложной смеси с различными нонилфенолами. Теоретически существует 211 конституционных изомеров, и это число возрастает до 550 изомеров, если принять во внимание энантиомеры. Чтобы получить NPE, производители обрабатывают NP оксидом этилена в основных условиях. С момента его открытия в 1940 году производство нонилфенола росло в геометрической прогрессии, и ежегодно во всем мире производится от 100 до 500 миллионов фунтов нонилфенола, что соответствует определению химикатов с большим объемом производства .
Нонилфенолы также производятся естественным путем в окружающей среде. Один из организмов, бархатный червь , производит нонилфенол как компонент своей защитной слизи. Нонилфенол покрывает канал выброса слизи, не давая ей прилипать к организму, когда она выделяется. Это также продлевает процесс сушки достаточно долго, чтобы слизь достигла своей цели.
Другое поверхностно-активное вещество, называемое ноноксинолом , которое когда-то использовалось в качестве интравагинального спермицида и смазки для презервативов, при введении лабораторным животным метаболизируется в свободный нонилфенол.
Приложения
Нонилфенол используется в производстве антиоксидантов , присадок к смазочным маслам, средств для стирки и посуды , эмульгаторов и солюбилизаторов . Его также можно использовать для производства трис (4-нонилфенил) фосфита (TNPP), который является антиоксидантом, используемым для защиты полимеров , таких как резина , виниловые полимеры , полиолефины и полистирол, в дополнение к тому, что он является стабилизатором в пластиковой упаковке для пищевых продуктов. . Бариевые и кальциевые соли нонилфенола также используются в качестве термостабилизаторов для поливинилхлорида (ПВХ). Нонилфенол также часто используется в качестве промежуточного продукта при производстве неионных поверхностно-активных веществ этоксилатов нонилфенола, которые используются в моющих средствах , красках, пестицидах , товарах личной гигиены и пластмассах. Нонилфенол и этоксилаты нонилфенола используются только в качестве компонентов бытовых моющих средств за пределами Европы . Нонилфенол используется во многих эпоксидных составах, главным образом в Северной Америке.
Распространенность в окружающей среде
Нонилфенол сохраняется в водной среде и обладает умеренной биоаккумуляцией . Он не поддается биологическому разложению , и его разложение в поверхностных водах, почвах и отложениях может занять месяцы или больше. Небиологическая деградация незначительна. Нонилфенол частично удаляется при очистке городских сточных вод из-за сорбции взвешенными твердыми частицами и биотрансформации. Многие продукты, содержащие нонилфенол, используются «в канализацию», например, для стирки и мыла для посуды, поэтому загрязнители часто попадают в воду. На очистных сооружениях этоксилат нонилфенола разлагается до нонилфенола, который содержится в речной воде и отложениях, а также в почве и грунтовых водах. Нонилфенол фоторазлагается на солнечном свете, но его период полураспада в отложениях оценивается более 60 лет. Хотя концентрация нонилфенола в окружающей среде снижается, его концентрация по-прежнему составляет 4,1 мкг / л в речных водах и 1 мг / кг в отложениях.
Основная проблема заключается в том, что загрязненный осадок сточных вод часто перерабатывается на сельскохозяйственных угодьях. Разложение нонилфенола в почве зависит от наличия кислорода и других компонентов в почве. Подвижность нонилфенола в почве низкая.
Биоаккумуляция значительна у обитающих в воде организмов и птиц, а нонилфенол был обнаружен во внутренних органах некоторых животных в концентрациях от 10 до 1000 раз выше, чем в окружающей среде. Из-за такой биоаккумуляции и стойкости нонилфенола было высказано предположение, что нонилфенол может транспортироваться на большие расстояния и иметь глобальный охват, простирающийся далеко от места заражения.
Нонилфенол не является стойким на воздухе, так как он быстро разлагается гидроксильными радикалами .
Опасности для окружающей среды
Нонилфенол считается эндокринным разрушителем из-за его способности имитировать эстроген и, в свою очередь, нарушать естественный баланс гормонов в пораженных организмах. Эффект слабый, потому что нонилфенолы не очень близки по структуре к эстрадиолу , но уровни нонилфенола могут быть достаточно высокими для компенсации.
Воздействие нонилфенола на окружающую среду наиболее характерно для водных видов. Нонилфенол может вызвать эндокринные нарушения у рыб, взаимодействуя с рецепторами эстрогенов и андрогенов рецепторов . Исследования сообщают, что нонилфенол конкурентно вытесняет эстроген со своего рецептора у радужной форели. Он имеет гораздо меньшее сродство к рецептору эстрогена, чем эстроген у форели ( относительное сродство связывания 5 x 10 -5 по сравнению с эстрадиолом), что делает его в 100000 раз менее активным, чем эстрадиол. Нонилфенол вызывает феминизацию из водных организмов , снижает мужскую фертильность , уменьшает выживаемость молоди рыб. Исследования показывают, что самцы рыб, подвергшиеся воздействию нонилфенола, имеют меньший вес яичек. Нонилфенол может нарушить стероидогенез в печени. Одна из функций эндогенного эстрогена у рыб - стимулировать выработку в печени вителлогенина , который является фосфолипопротеином . Вителлогенин высвобождается созревающей самкой и секвестрируется развивающимися ооцитами для производства яичного желтка. Самцы обычно не производят вителлогенин, но при воздействии нонилфенола они производят витамин, аналогичный уровню самок. Концентрация, необходимая для индукции продукции вителлогенина у рыб, составляет 10 мкг / л для NP в воде. Нонилфенол также может влиять на уровень ФСГ ( фолликулостимулирующего гормона ), выделяемого гипофизом . Концентрации NP, которые препятствуют репродуктивному развитию и функции у рыб, также повреждают почки , снижают массу тела и вызывают стрессовое поведение.
Опасности для здоровья человека
Алкилфенолы, такие как нонилфенол и бисфенол А, оказывают на организм эстрогенное действие. Они известны как ксеноэстрогены . Эстрогенные вещества и другие эндокринные разрушители - это соединения, которые оказывают гормоноподобное действие как на диких животных, так и на людей. Ксеноэстрогены обычно действуют путем связывания с рецепторами эстрогенов и действуют конкурентно против природных эстрогенов. Было показано, что нонилфенол имитирует природный гормон 17β-эстрадиол и конкурирует с эндогенным гормоном за связывание с рецепторами эстрогена ERα и ERβ. Случайно было обнаружено, что нонилфенол оказывает гормоноподобное действие, потому что он загрязнял другие эксперименты в лабораториях, которые изучали природные эстрогены с использованием полистирольных пробирок.
Эффекты у беременных
Подкожные инъекции нонилфенола на поздних сроках беременности вызывают экспрессию определенных белков плаценты и матки , а именно CaBP-9k, что позволяет предположить, что он может передаваться плоду через плаценту. Также было показано, что он имеет более высокую эффективность в отношении плаценты в первом триместре, чем эндогенный эстроген 17β-эстрадиол . Кроме того, раннее пренатальное воздействие низких доз нонилфенола вызывает усиление апоптоза (запрограммированной гибели клеток) в клетках плаценты. Эти «низкие дозы» варьировались от 10 -13 до 10 -9 М, что ниже, чем обычно в окружающей среде.
Также было показано, что нонилфенол влияет на секрецию сигнальных молекул цитокинов в плаценте человека. Культуры клеток плаценты человека in vitro в течение первого триместра обрабатывали нонилфенолом, который увеличивает секрецию цитокинов, включая интерферон гамма , интерлейкин 4 и интерлейкин 10 , и снижает секрецию фактора некроза опухоли альфа . Документально подтверждено, что этот несбалансированный профиль цитокинов на этом этапе беременности приводит к неудачам имплантации , потере беременности и другим осложнениям.
Влияние на метаболизм
Было показано, что нонилфенол действует как химическое вещество, вызывающее ожирение , или вызывающее ожирение , хотя парадоксальным образом было показано, что он обладает свойствами против ожирения . Растущие эмбрионы и новорожденные особенно уязвимы при воздействии нонилфенола, поскольку низкие дозы могут нарушить чувствительные процессы, происходящие в эти важные периоды развития. Пренатальное и перинатальное воздействие нонилфенола было связано с аномалиями развития жировой ткани и, следовательно, с метаболическим синтезом и высвобождением гормонов (Merrill 2011). В частности, было показано, что нонилфенол, действуя как имитатор эстрогена, мешает контролю гипоталамического аппетита. В гипоталамус реагирует на гормона лептина , который сигнализирует ощущение сытости после еды, и нонилфенола было показано, как увеличение и уменьшение пищевого поведения, препятствуя лептина сигнализации в мозге . Было показано, что нонилфенол имитирует действие лептина на нейропептид Y и аноректические нейроны POMC , что оказывает эффект против ожирения за счет снижения пищевого поведения. Это было замечено, когда эстроген или имитаторы эстрогена вводились в вентромедиальный гипоталамус. С другой стороны, было показано, что нонилфенол увеличивает потребление пищи и обладает свойствами, повышающими ожирение, за счет снижения экспрессии этих анорексигенных нейронов в головном мозге. Кроме того, нонилфенол влияет на экспрессию грелина : фермента, вырабатываемого желудком и стимулирующего аппетит. Экспрессия грелина положительно регулируется передачей сигналов эстрогена в желудке, а также важна для управления дифференцировкой стволовых клеток в адипоциты (жировые клетки). Таким образом, было показано, что пренатальное и перинатальное воздействие нонилфенола в качестве имитатора эстрогена увеличивает аппетит и побуждает организм накапливать жир в более позднем возрасте. Наконец, было показано, что длительное воздействие нонилфенола влияет на передачу сигналов инсулина в печени взрослых самцов крыс.
Рак
Воздействие нонилфенола также было связано с раком груди . Было показано, что он способствует пролиферации клеток рака груди из-за его агонистической активности в отношении ERα (рецептора эстрогена α) в эстроген-зависимых и эстроген-независимых клетках рака груди. Некоторые утверждают, что предполагаемый эстрогенный эффект нонилфенола в сочетании с его широко распространенным воздействием на человека может потенциально повлиять на гормонозависимое заболевание рака груди.
Воздействие на человека и разрушение
Экспозиция
Диета кажется наиболее важным источником воздействия нонилфенола на человека. Например, образцы продуктов питания были обнаружены с концентрацией от 0,1 до 19,4 мкг / кг при обследовании рациона питания в Германии, а суточная доза для взрослого составила 7,5 мкг / день. В другом исследовании была рассчитана дневная доза для более подверженной воздействию группы младенцев в диапазоне 0,23–0,65 мкг / кг массы тела в день. На Тайване концентрации нонилфенола в продуктах питания варьировались от 5,8 до 235,8 мкг / кг. В частности, было обнаружено, что морепродукты содержат высокую концентрацию нонилфенола.
Одно исследование, проведенное с участием итальянских женщин, показало, что нонилфенол был одним из самых высоких загрязнителей при концентрации 32 нг / мл в грудном молоке по сравнению с другими алкилфенолами, такими как октилфенол, моноэтоксилат нонилфенола и два этоксилата октилфенола. Исследование также обнаружило положительную корреляцию между потреблением рыбы и концентрацией нонилфенола в грудном молоке. Это большая проблема, потому что грудное молоко является основным источником питания для новорожденных, которые находятся на ранних стадиях развития, когда гормоны очень важны. Повышенные уровни эндокринных разрушителей в грудном молоке были связаны с негативным влиянием на неврологическое развитие , рост и функцию памяти.
Питьевая вода не является значительным источником воздействия по сравнению с другими источниками, такими как упаковочные материалы для пищевых продуктов, чистящие средства и различные средства по уходу за кожей. Концентрация нонилфенола в очищенной питьевой воде варьировалась от 85 нг / л в Испании до 15 нг / л в Германии.
Микрограммы нонилфенола также были обнаружены в слюне пациентов с зубными герметиками .
Авария
Когда люди перорально принимают нонилфенол, он быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте . Считается, что метаболические пути, участвующие в его деградации, включают конъюгацию глюкуронида и сульфата , а затем метаболиты концентрируются в жире. Имеются противоречивые данные о биоаккумуляции у людей, но было показано, что нонилфенол биоаккумулирует у водных животных и птиц. Нонилфенол выводится с калом и мочой .
Аналитика
Поскольку нонилфенолы повсеместно присутствуют в различных экологически значимых матрицах, таких как продукты питания, питьевая вода и образцы тканей человека, существует множество возможных аналитических методов для их обнаружения. Наиболее распространенными методами являются анализ с помощью ГХ-МС. Также как специальное двухмерное приложение с GCxGC-ToF-MS. Тем не менее, нонилфенолы также разделяют с помощью ВЭЖХ.
Поскольку разветвление боковой цепи нонила играет важную роль из-за их различного эстрогенного потенциала, различные нонилфенолы синтезируются и анализируются с помощью систем ГХ-МС или ГХ-ПИД. В этих исследованиях основное внимание уделялось энантиоселективному разделению различных нонилфенолов, поскольку биологические системы обычно энантиоселективны.
Регулирование
Производство и использование нонилфенола и этоксилатов нонилфенола запрещено в Европейском Союзе из-за их воздействия на здоровье и окружающую среду. В Европе из-за экологических проблем они также были заменены более дорогими этоксилатами спиртов , которые менее опасны для окружающей среды из-за их способности разлагаться быстрее, чем нонилфенолы. Европейский союз также включено НП в списке приоритетных опасных веществ для поверхностных вод в Водной рамочной директиве . В настоящее время они проводят политику радикального сокращения ядерных загрязнений на поверхностных водотоках. Норма качества окружающей среды для НП предложена в размере 0,3 мкг / л. В 2013 году нонилфенолы были внесены в список кандидатов REACH.
В США EPA устанавливает критерии, согласно которым концентрация нонилфенола не должна превышать 6,6 мкг / л в пресной воде и 1,7 мкг / л в соленой воде. Для этого EPA поддерживает и поощряет добровольный отказ от нонилфенола в промышленных моющих средствах для стирки. Точно так же EPA документирует предложения по правилу «нового значительного использования», которое потребует от компаний связываться с EPA, если они решат добавить нонилфенол в любые новые чистящие и моющие средства. Они также планируют провести больше оценок риска, чтобы установить влияние нонилфенола на здоровье человека и окружающую среду. Было высказано предположение, что нонилфенол можно было бы добавить в список химических веществ в Законе о контроле над токсичными веществами 1976 года , но по состоянию на 2014 год этого еще не произошло.
В других странах Азии и Южной Америки нонилфенол по-прежнему широко доступен в коммерческих моющих средствах, и регулирование практически отсутствует.