Бензотрихлорид
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК (Трихлорметил)бензол | |||
| Другие имена Толуолтрихлорид Фенилхлороформ α,α,α-Трихлортолуол PhCCl3 | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
| ЧЭБИ |
| ||
| ChEMBL |
| ||
| ChemSpider |
| ||
| Информационная карта ECHA | 100.002.395 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| КЕГГ |
| ||
CID PubChem |
| ||
| Номер RTECS |
| ||
| УНИИ |
| ||
| Номер ООН | 2226 | ||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| С7Н5Сl3 | |||
| Молярная масса | 195.48 | ||
| Появление | Прозрачная жидкость | ||
| Запах | неприятный | ||
| Плотность | 1,3756 г/мл | ||
| Температура плавления | −5,0 °C (23,0 °F; 268,1 К) | ||
| Точка кипения | 220,8 °C (429,4 °F; 493,9 К) | ||
| 0,05 г/л | |||
| Растворимость | органические растворители | ||
| Опасности | |||
| Охрана труда и техника безопасности (OHS/OSH): | |||
Основные опасности | потенциальный профессиональный канцероген | ||
| Маркировка СГС : | |||
    | |||
| Опасность | |||
| Н302 , Н305 , Н315 , Н318 , Н331 , Н335 , Н350 | |||
| Р201 , Р202 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р281 , Р301+Р312 , Р302+Р352 , Р304+Р340 , Р305+Р351+Р338 , Р308+Р313 , Р310 , Р311 , Р312 , Р321 , Р330 , Р332+Р313 , Р362 , Р403+Р233 , Р405 , Р501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| точка возгорания | 97,22 °C (207,00 °F; 370,37 К) | ||
| 420 °C (788 °F; 693 К) | |||
| Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |||
LD 50 ( средняя доза ) | 120 мг/кг (для крыс) [ необходима ссылка ] | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Бензотрихлорид ( БТХ ), также известный как α,α,α-трихлортолуол , фенилхлороформ или (трихлорметил)бензол , является органическим соединением с формулой C6H5CCl3 . Бензотрихлорид является нестабильным, бесцветным или несколько желтоватым, вязким, хлорированным углеводородом с резким запахом. Бензотрихлорид широко используется в качестве химического промежуточного продукта для продуктов различных классов, т. е. красителей и антимикробных агентов . [ 1]
Структура и реакционная способность
Бензотрихлорид — это плохо растворимая в воде, прозрачная или желтоватая жидкость с резким запахом. Он быстро гидролизуется до бензойной кислоты и соляной кислоты с периодом полураспада около 2,4 минут, что делает соединение нестабильным в присутствии воды. [2] В других химических реакциях бензотрихлорид реагирует с хлорированным α-углеродом , например, в реакциях замещения. Он используется в качестве промежуточного продукта в синтезе бензоилхлорида , бензотрифторида и 2,4-дигидроксибензофенона, которые в свою очередь также являются промежуточными продуктами в других реакциях: [2]
- C 6 H 5 CCl 3 + резорцин → 2,4-дигидроксибензофенон [3] [4]
- C6H5CCl3 + H2O → C6H5C ( O ) Cl + 2HCl [ 5 ]
- C6H5CCl3 + 3KF → C6H5CF3 + 3KCl [ 6 ]
Эти соединения далее используются для синтеза химикатов, необходимых в фармацевтической промышленности ( бензоилпероксид ), синтеза пестицидов, красителей и поглощающих УФ-излучение соединений, которые часто используются в красках и пластмассах для предотвращения деградации под воздействием солнечного света . [2]
Производство
Производственная мощность бензотрихлорида оценивалась в 80 000 тонн в 2000 году. Он производится путем свободнорадикального хлорирования толуола , катализируемого светом или радикальными инициаторами, такими как дибензоилпероксид . Моно- и дихлорированные промежуточные продукты наблюдаются как бензилхлорид и бензальхлорид : [2]
- С6Н5СН3 + Cl2 → С6Н5СН2Cl + HCl
- С6Н5СН2Cl + Cl2 → С6Н5СНCl2 + HCl
- С6Н5СНCl2 + Cl2 → С6Н5ССl3 + HCl
В присутствии кислот Льюиса происходит хлорирование по кольцу, давая хлортолуолы .
Регулирование
Бензотрихлорид классифицируется как чрезвычайно опасное вещество в Соединенных Штатах, как определено в разделе 302 Закона США о чрезвычайном планировании и праве сообщества на информацию (42 USC 11002), и, следовательно, его использование подлежит списку требований по отчетности со стороны компаний или учреждений, которые синтезируют, хранят или используют его в больших количествах. В 2018 году государства-члены ЕС одобрили предложение Европейской комиссии об ограничении использования канцерогенных, мутагенных и репротоксичных (КМР) веществ в одежде, текстиле и обуви. В 2015 году Комиссия опубликовала предварительный список из 286 КМР, которые она предлагала ограничить. Бензотрихлорид был указан в этом документе как токсичное и канцерогенное соединение. [7]
Согласно гармонизированной классификации и маркировке (CLP00), утвержденной Европейским союзом (ЕС), это вещество токсично при вдыхании, вызывает серьезные повреждения глаз, может вызывать рак, вызывает раздражение кожи, вредно при проглатывании и может вызывать раздражение дыхательных путей. [8]
Метаболизм
В эксперименте на крысах с радиоактивно меченым [14C]-бензотрихлоридом была введена однократная доза 40 мг/кг веса тела. Период полувыведения BTC из желудочно-кишечного тракта был определен как 3 часа. Концентрация в крови достигла пика через 4 часа, достигнув 6,5 ppm, она снизилась до 2,6 ppm через 24 часа. Период полувыведения из крови составил 22 часа. Выведение происходило на 90% через мочу и на 10% через фекалии. Через 72 часа 1,5% дозы все еще присутствовало в тканях. Самые высокие уровни концентрации присутствовали в печени, почках и жире. [2]
BTC быстро метаболизируется посредством гидролиза до бензойной кислоты и соляной кислоты . Эта бензойная кислота сначала метаболизируется в бензоил-КоА, который метаболизируется в гиппуровую кислоту путем замены КоА на глицин . Затем эта гиппуровая кислота выводится из организма. [9] 90% BTC было извлечено из мочи крысы в виде гиппуровой кислоты , в то время как небольшие количества бензойной кислоты (0,7%) и фенилуксусной кислоты (0,8%) также присутствовали. Четыре неидентифицированных метаболита (5,5%) также присутствовали в моче. [2]
Токсичность
Признаки токсичности
Несколько симптомов связаны с испытанным воздействием бензотрихлорида (BTC) на крыс: раздражение глаз, кожи и дыхательных путей. В окклюзионных условиях кожа кролика, которая подвергалась воздействию BTC, показала раздражение. Затем было зарегистрировано сильное раздражение глаз у кроликов после введения 0,1 мл BTC. Это раздражение глаз продолжалось до 7 дней. Наконец, несколько исследований на крысах острых токсических эффектов показывают, что дыхательная система будет раздражена после вдыхания или перорального приема BTC. [2]
Эффекты повторного вдыхания, оцененные в экспериментах на крысах, включают следующее. BTC может привести к бронхиту и бронхопневмонии , снижению набора веса и удушью. Микроскопически у крыс может наблюдаться воспаление и плоскоклеточная метаплазия клеток, выстилающих носовой, трахеальный, бронхиальный и бронхиолярный эпителий. Гистопатологически, повышенная частота портальных воспалительных клеток инфильтрирует печень , а также, вероятно, происходит пролиферация желчных протоков. [10]
Токсичность BTC для млекопитающих была оценена Chu I. et al. (1984) путем отслеживания нескольких характеристик у крыс в течение 28 дней после перорального приема BTC. Было обнаружено, что скорость роста и потребление пищи не были затронуты лечением. Во время этих испытаний не было зафиксировано ни одного случая смерти. [11]
Токсичность для животных
Острая токсичность
Вдыхание
Вдыхание 1147 мг/м 3 бензотрихлорида (BTC) в течение 3 часов привело к смерти 1 из 6 самцов крыс (через 3 дня). С другой стороны, вдыхание 995 мг/м 3 BTC в течение 3 часов привело к смерти 4 из 6 самок крыс в течение 13 дней. Однако сокращение продолжительности воздействия до одного часа при концентрации чуть выше 800 мг/м 3 не привело к гибели ни одного самца или самки крыс. У обработанных крыс были раздражены слизистые оболочки рта и глаз, в то время как поведение и дыхание были изменены на срок до 13 дней. [2]
Дермальный
Из 10 самок крыс 1 умерла после воздействия 5000 мг/кг веса тела BTC. Это указывает на то, что средняя летальная доза , значение LD 50 , превышает 5000 мг/кг веса тела. Крысы показали седацию, начиная с 1-го дня и до 8-10-го дня. [2]
Оральный
При изучении 15 самцов и 15 самок крыс на группу доз после перорального введения дозы были обнаружены LD 50 2188 мг/кг веса тела и LD 50 1590 мг/кг веса тела для самцов и самок соответственно. Наблюдались затрудненное дыхание, полиурия , кровавая моча и сниженная активность, продолжавшиеся от 15 минут после приема внутрь до 7–9 дней. У погибших крыс были пустые кишечные тракты и белые точечные желудки. [12] [2] Более того, введение чистого соединения привело к LD 50 для самцов 1249 мг/кг веса тела. Симптомы у этих самцов крыс включали: кровавые глаза, атаксию , судороги, диурез , потерю веса. [2] Другое исследование обнаружило LD 50 770 мг/кг (самец) и 702 мг/кг (самка) после введения этим крысам бензоилхлорида в кукурузном масле. Помимо тех же симптомов, которые были описаны ранее, при вскрытии были обнаружены застой в легких, тимус с красными очагами, желтоватая окраска мочеполовой области и заполненный жидкостью кишечник. [13]
Токсичность при повторном приеме
Вдыхание
Токсические эффекты повторного воздействия бензотрихлорида были оценены при вдыхании, дермальном воздействии и пероральном приеме. После повторного воздействия концентрации 12,8 мг/м 3 два раза в неделю в течение 30 минут в течение 12 месяцев у мышей наблюдался тяжелый бронхит и бронхиальная пневмония . [14] После воздействия 5,1 мг/м 3 в течение 6 часов в день, 5 дней в неделю в течение 4 недель у крыс не наблюдалось никаких неблагоприятных эффектов. [13] Обратите внимание, что время воздействия напоминает 5-дневную рабочую неделю (хотя и всего 30 часов).
Дермальный
После нанесения на кожу кроликам в дозе от 50 до 200 мг/кг массы тела в день (5 дней в неделю, 3 недели) наблюдалось раздражение кожи вплоть до некроза , что позволяет предположить, что это раздражитель кожи. [2]
Оральный
После кормления крыс дозой 0,048–53 мг/кг массы тела в течение 28 дней наблюдалось лишь незначительное микроскопическое изменение структуры печени, почек и щитовидной железы, даже при самой низкой дозе. [11] Данные, представленные в этом исследовании, свидетельствуют о том, что BTC обладает низкой степенью пероральной токсичности для крыс. [11]
Мутагенность и канцерогенность
Вдыхание
Генотоксический потенциал был показан в бактериях и клеточной системе млекопитающих, образование микроядер произошло в клетках костного мозга. Фактическое увеличение заболеваемости раком также было четко отмечено: то же исследование, обнаружившее бронхит после длительного респираторного использования, показало, что у 81% мышей были аденомы легких (8% в контроле), 27% аденомы кожи (0% в контроле), 11% злокачественные лимфомы (0% в контроле). [14] Аналогичные исследования также показали значительную канцерогенность. [2] Это показывает, что даже если длительное вдыхание повреждает легкие, оно также увеличивает риск рака, что является риском, требующим более строгого регулирования.
Дермальный
Исследования дермы и полости рта показали значительное увеличение рака легких, а также значительное увеличение рака кожи и рака желудка соответственно. [15] Исследования, проведенные после подозрения о канцерогенности на заводах по производству бензоилхлорида, на мышах ICR также показали значительную частоту опухолей: рак кожи (68%) и опухоли легких (58%) после применения 2,3 микролитра/животное дважды в неделю в течение 50 недель. [16]
Оральный
У людей только несколько случаев рака легких связаны с бензоилхлоридом или бензотрихлоридом, хотя курение также могло сыграть свою роль. [17] Как тезаурус NCI, так и отчеты NPT о канцерогенах классифицируют BTC как «разумно ожидаемый человеческий канцероген», основываясь на ограниченных доказательствах канцерогенности из исследований на людях и достаточных доказательствах канцерогенности из исследований на подопытных животных. [18] [19]
Водные эффекты
Daphnia magna (планктонное ракообразное) были протестированы, и было обнаружено 24-часовое значение EC 50 50 мг/л. Токсические эффекты были приписаны образованию HCl , поскольку бензотрихлорид быстро диссоциирует на гораздо менее токсичную бензойную кислоту и HCl при воздействии воды. Компенсация снижения pH в воде от HCl свела на нет токсические эффекты, что позволяет предположить, что закисление воды является причиной низкой токсичности для водной флоры и фауны. [20] Бензойная кислота имеет значение EC 50 >100 мг/л по отношению к водной флоре и фауне, легко поддается биологическому разложению и не накапливается, поэтому не считается токсичной для водной флоры и фауны.
Плодовитость
Не было проведено обширных исследований по влиянию на фертильность. Поскольку канцерогенный потенциал сам по себе уже требует обширных ограничений, для влияния на фертильность не требуется дополнительных ограничений, хотя генотоксические свойства предполагают, что фертильность может быть затронута. [2]
Механизм токсичности
Часть токсичности бензотрихлорида можно объяснить его гидролизом до бензойной кислоты , дальнейший метаболизм которой может вызывать токсические эффекты. Образование бензоил-КоА может истощать уровни ацетил-КоА , затрудняя процессы, требующие ацетил-КоА, такие как глюконеогенез через пируваткарбоксилазу . [21] Уровни АТФ в печени также снижаются на 70-80% при дозах 720–1440 мг/кг бензойной кислоты посредством внутрибрюшинной инъекции , за счет снижения доступности ацетил-КоА для производства АТФ, что может иметь широкий спектр последствий для пораженных клеток. [21] Токсичность аммиака может быть усилена бензойной кислотой, поскольку она ингибирует уреагенез, снижая детоксикацию аммиака. Кроме того, бензойная кислота может вытеснять билирубин из альбуминов , создавая риск билирубиновой токсичности, поскольку она диффундирует в ткани. [21]
Было показано, что бензойная кислота является генотоксичной in vitro . [22] Таким образом, бензойная кислота может играть роль в канцерогенности бензотрихлорида, но бензотрихлорид имеет больший канцерогенный потенциал, чем бензойная кислота, что позволяет предположить, что промежуточное вещество в гидролизе отвечает, по крайней мере, за часть канцерогенности. [1] Исследования показали, что мутагенность не была вызвана увеличением активных форм кислорода (ROS), но они не выяснили, какой метаболит был основным канцерогеном. [23]
Ссылки
- ^ аб Ясуо, Кимие; Фудзимото, Сатико; Като, Масанобу; Кикучи, Ёсиаки; Када, Цунео (1 ноября 1978 г.). «Мутагенность бензотрихлорида и родственных соединений». Исследования мутаций/Генетическая токсикология . 58 (2): 143–150. дои : 10.1016/0165-1218(78)90003-4. ISSN 0165-1218. ПМИД 106269.
- ^ abcdefghijklmn "α,α,α-Трихлортолуол (Трихлорметилбензол)". OECD Sids . 2004-01-23.
- ^ Пондер, Фернандо Дж. (12 января 1968 г.). "Синтез 2-гидрокси-4-алкоксибензофенонов" (PDF) . Патентное ведомство США .
- ^ PubChem. "2,4-Дигидроксибензофенон". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 20.03.2020 .
- ^ Россберг, Манфред; Лендл, Вильгельм; Пфляйдерер, Герхард; Тёгель, Адольф; Дреер, Эберхард-Людвиг; Лангер, Эрнст; Рассартс, Хайнц; Кляйншмидт, Питер; Страк, Хайнц; Кук, Ричард; Бек, Уве; Липпер, Карл-Август; Торкельсон, Теодор Р.; Лёзер, Экхард; Бойтель, Клаус К.; Манн, Тревор (2006). «Хлорированные углеводороды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана : 139. doi : 10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 3527306730.
- ^ Бонат, Б.; Фёрч, Б.; Земанн, Р. (1966). «Кинетическое управление аналоговыми компьютерами». Химия Инжениор Техник . 38 (7): 739–742. doi : 10.1002/cite.330380711.
- ^ "Государства-члены ЕС поддерживают ограничения CMR в одежде и текстиле". Chemical Watch . Получено 20.03.2020 .
- ^ "α,α,α-трихлортолуол - Информация о веществе - ECHA". echa.europa.eu . Получено 2020-03-20 .
- ^ Ирвин, Синди; Ренен, Мари ван; Мейсон, Шейн; Миени, Лодевик Дж.; Вестерхейс, Йохан А.; Рейнеке, Каролус Дж. (2016-12-01). «Вклад в метаболитный профиль детоксикации бензойной кислоты через конъюгацию глицина: исследование вмешательства». PLOS ONE . 11 (12): e0167309. Bibcode : 2016PLoSO..1167309I. doi : 10.1371/journal.pone.0167309 . ISSN 1932-6203. PMC 5132330. PMID 27907139 .
- ^ Warheit, DB; Carakostas, MC; Kelly, DP; Hartsky, MA (апрель 1991 г.). «Четырехнедельное исследование ингаляционной токсичности с коллоидным кремнеземом Ludox у крыс: реакции легочных клеток». Fundamental and Applied Toxicology . 16 (3): 590–601. doi :10.1016/0272-0590(91)90098-o. ISSN 0272-0590. PMID 1649779.
- ^ abc Chu, I.; Shen, SY; Villeneuve, DC; Secours, VE; Valli, VE (март 1984). «Токсичность изомеров трихлортолуола: 28-дневное исследование кормления крыс». Журнал экологической науки и здоровья. Часть B, Пестициды, пищевые загрязнители и сельскохозяйственные отходы . 19 (2): 183–191. Bibcode : 1984JESHB..19..183C. doi : 10.1080/03601238409372424. ISSN 0360-1234. PMID 6736562.
- ^ "α,α,α-трихлортолуол - Регистрационное досье - ECHA". echa.europa.eu (на голландском) . Получено 20.03.2020 .
- ^ ab Takahashi, N.; Kadota, T.; Kawano, S.; Ishikawa, K.; Kuroyanagi, K.; Hamajima, Y.; Ohta, K.; Ohta, S.; Kai, S.; Kohmura, H. (апрель 1986 г.). "[Исследования токсичности VP 16-213 (I) — Острая токсичность у мышей, крыс и кроликов]". Журнал токсикологических наук . 11 Suppl 1: 1–16. doi : 10.2131/jts.11.supplementi_1 . ISSN 0388-1350. PMID 3761389.
- ^ ab Yoshimura, H.; Takemoto, K.; Fukuda, K.; Matsushita, H. (сентябрь 1986 г.). "[Канцерогенность у мышей при вдыхании бензотрихлорида и бензоилхлорида]". Sangyo Igaku. Японский журнал промышленной гигиены . 28 (5): 352–359. doi : 10.1539/joh1959.28.352 . ISSN 0047-1879. PMID 3820773.
- ^ Фукуда, К.; Мацусита, Х.; Сакабе, Х.; Такемото, К. (октябрь 1981 г.). «Канцерогенность бензилхлорида, бензалхлорида, бензотрихлорида и бензоилхлорида у мышей при нанесении на кожу». Gan . 72 (5): 655–664. ISSN 0016-450X. PMID 7327367.
- ^ "Канцерогенность бензилхлорида, бензалхлорида, бензотрихлорида и бензоилхлорида у мышей при нанесении на кожу. | Sigma-Aldrich". www.sigmaaldrich.com . Получено 20.03.2020 .
- ^ Сакабэ, Хироюки; Мацусита, Хидецуру; Коши, Шигези (1976). «Рак среди рабочих, занятых в производстве бензоилхлорида». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 271 (1): 67–70. Bibcode : 1976NYASA.271...67S. doi : 10.1111/j.1749-6632.1976.tb23094.x. ISSN 1749-6632. PMID 1069541. S2CID 26430038.
- ^ "NCI Thesaurus". ncit.nci.nih.gov . Получено 20.03.2020 .
- ^ Администратор. "Отчет о доступности Acrobat" (PDF) . ntp.niehs.nih.gov . Получено 20.03.2020 .
- ^ Брингманн Г. и Кюн Р. (1977). Befunde der Schadwirkung wassergefaehrdender Stoffe gegen Daphnia magna . З. Вассер-Абвассер-Форш. стр. 10 (5), 161–166.
- ^ abc Tremblay, George C.; Qureshi, Ijaz A. (1993-01-01). «Биохимия и токсикология метаболизма бензойной кислоты и ее связь с устранением отработанного азота». Pharmacology & Therapeutics . 60 (1): 63–90. doi :10.1016/0163-7258(93)90022-6. ISSN 0163-7258. PMID 8127924.
- ^ Йылмаз, Серкан; Юнал, Фатьма; Юзбашыоглу, Дениз (30 июля 2009 г.). «Генотоксичность бензойной кислоты in vitro в лимфоцитах периферической крови человека». Цитотехнология . 60 (1): 55. doi :10.1007/s10616-009-9214-z. ISSN 1573-0778. ПМЦ 2780543 . ПМИД 19642007.
- ^ Ямамото, Кимиё Н.; Хирота, Кодзи; Коно, Коичи; Такеда, Шуничи; Сакамуру, Шрилата; Ся, Мэнхан; Хуан, Жуйли; Остин, Кристофер П.; Витт, Кристин Л.; Тайс, Рэймонд Р. (2011). «Характеристика химических веществ окружающей среды с потенциалом повреждения ДНК с использованием изогенных линий клеток цыплят DT40 с дефицитом репарации ДНК». Environmental and Molecular Mutagenesis . 52 (7): 547–561. Bibcode :2011EnvMM..52..547Y. doi :10.1002/em.20656. ISSN 1098-2280. PMC 3278799 . PMID 21538559.
