Nonylfenol - Nonylphenol
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Název IUPAC
4- (2,4-dimethylheptan-3-yl) fenol
|
|
| Ostatní jména
Fenol, nonyl-
|
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| C 15 H 24 O | |
| Molární hmotnost | 220,35 g/mol |
| Vzhled | Světle žlutá viskózní kapalina s fenolickým zápachem |
| Hustota | 0,953 |
| Bod tání | −8 až 2 ° C (18 až 36 ° F; 265 až 275 K) |
| Bod varu | 293 až 297 ° C (559 až 567 ° F; 566 až 570 K) |
| 6 mg/l (pH 7) | |
| Nebezpečí | |
| Hlavní nebezpečí | nízkoúrovňový endokrinní disruptor |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je to ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
Nonylfenoly jsou skupinou blízce příbuzných organických sloučenin složených z fenolu nesoucích 9 uhlíkových zakončení. Nonylfenoly mohou mít mnoho struktur, z nichž všechny lze považovat za alkylfenoly . Používají se při výrobě antioxidantů , aditiv do mazacích olejů , pracích a mycích prostředků , emulgátorů a solubilizátorů . Jsou široce používány v epoxidové formulaci v Severní Americe, ale její použití bylo v Evropě vyřazeno. Tyto sloučeniny jsou také prekurzory komerčně důležitých neiontových povrchově aktivních látek alkylfenolethoxylátů a nonylfenolethoxylátů, které se používají v detergentech , barvách, pesticidech , výrobcích pro osobní péči a plastech. Nonylfenol přitahuje pozornost díky své prevalenci v životním prostředí a své potenciální roli endokrinního disruptoru a xenoestrogenu díky své schopnosti působit aktivitou podobnou estrogenu . Estrogenicita a biodegradace silně závisí na rozvětvení nonylového postranního řetězce. Bylo zjištěno, že nonylfenol působí jako agonista GPER (GPR30).
Struktura a základní vlastnosti
Nonylfenoly spadají do obecné chemické kategorie alkylfenolů . Struktura NP se může lišit. Nonylová skupina může být připojena k fenolovému kruhu na různých místech, obvykle ve 4 a v menší míře ve 2 polohách, a může být buď rozvětvená nebo lineární. Nejrozšířenějším a nejprodávanějším nonylfenolem je rozvětvený nonylfenol, 4-nonylfenol. Směs nonylfenolových izomerů je světle žlutá kapalina, i když čisté sloučeniny jsou bezbarvé. Nonylfenoly jsou středně rozpustné ve vodě, ale rozpustné v alkoholu.
Nonylfenol vzniká degradací nonylfenol ethoxylátů na životní prostředí , což jsou metabolity komerčních detergentů zvaných alkylfenol ethoxyláty. NPE jsou čirou až světle oranžovou barvou. Nonylfenol ethoxyláty jsou ve vodě neiontové, což znamená, že nemají žádný náboj. Díky této vlastnosti se používají jako detergenty , čisticí prostředky, emulgátory a řada dalších aplikací. Jsou amfipatické , což znamená, že mají hydrofilní i hydrofobní vlastnosti, což jim umožňuje obklopit nepolární látky, jako je olej a tuk, a izolovat je od vody.
Výroba
Nonylfenol lze vyrábět průmyslově, přirozeně a ekologickou degradací alkylfenolethoxylátů. Průmyslově, nonylfenoly jsou produkovány kysele katalyzovanou alkylaci z fenolu se směsí nonenů . Tato syntéza vede k velmi komplexní směsi s různými nonylfenoly. Teoreticky existuje 211 konstitučních izomerů a toto číslo vzroste na 550 izomerů, pokud vezmeme v úvahu enantiomery. Při výrobě NPE výrobci ošetřují NP za zásaditých podmínek ethylenoxidem. Od svého objevu v roce 1940 se produkce nonylfenolu exponenciálně zvýšila a celosvětově se každoročně vyrábí 100 až 500 milionů liber nonylfenolu, což odpovídá definici High Production Volume Chemicals .
Nonylfenoly se také přirozeně vyrábějí v životním prostředí. Jeden organismus, sametový červ , produkuje nonylfenol jako součást svého obranného slizu. Nonylfenol obalí ejekční kanál slizu a zastaví jeho přilnutí k organismu, když je vylučován. Rovněž prodlužuje proces sušení natolik, aby sliz dosáhl svého cíle.
Bylo zjištěno, že další povrchově aktivní látka zvaná nonoxynol , která byla kdysi použita jako intravaginální spermicid a lubrikant kondomu, se při podávání laboratorním zvířatům metabolizuje na volný nonylfenol.
Aplikace
Nonylfenol se používá při výrobě antioxidantů , aditiv do mazacích olejů , pracích a mycích prostředků , emulgátorů a solubilizátorů . Může být také použit k výrobě tris (4-nonylfenyl) fosfitu (TNPP), což je antioxidant používaný k ochraně polymerů , jako je kaučuk , vinylové polymery , polyolefiny a polystyrenika, kromě toho, že je stabilizátorem v plastových obalech potravin . Barnaté a vápenaté soli nonylfenolu se také používají jako tepelné stabilizátory pro polyvinylchlorid (PVC). Nonylfenol se také často používá jako meziprodukt při výrobě neiontových povrchově aktivních látek nonylfenol ethoxylátů, které se používají v detergentech , barvách, pesticidech , výrobcích pro osobní péči a plastech. Ethyláty nonylfenolu a nonylfenolu se používají pouze jako složky domácích pracích prostředků mimo Evropu . Nonyl fenol se používá v mnoha epoxidových přípravcích hlavně v Severní Americe.
Prevalence v životním prostředí
Nonylfenol přetrvává ve vodním prostředí a je mírně bioakumulativní . Není snadno biologicky rozložitelný a jeho degradace v povrchových vodách, půdách a sedimentech může trvat měsíce i déle. Nebiologická degradace je zanedbatelná. Nonylfenol je částečně odstraněn během čištění komunálních odpadních vod v důsledku sorpce na nerozpuštěné látky a biotransformace. Mnoho produktů, které obsahují nonylfenol, má aplikace „do kanalizace“, například prádlo a mýdlo na nádobí, takže se kontaminující látky často zavádějí do přívodu vody. V čistírnách odpadních vod degraduje ethoxylát nonylfenolu na nonylfenol, který se nachází v říční vodě a sedimentech i v půdě a podzemních vodách. Nonylfenol se fotodegraduje na slunci, ale jeho poločas v sedimentu se odhaduje na více než 60 let. Přestože koncentrace nonylfenolu v životním prostředí klesá, stále se nachází v koncentracích 4,1 μg/L v říčních vodách a 1 mg/kg v sedimentech.
Velkou obavou je, že kontaminovaný kal z čistíren je často recyklován na zemědělskou půdu. Odbourávání nonylfenolu v půdě závisí na dostupnosti kyslíku a dalších složkách v půdě. Mobilita nonylfenolu v půdě je nízká.
Bioakumulace je významná u organismů žijících ve vodě a u ptáků a nonylfenol byl nalezen ve vnitřních orgánech některých zvířat v koncentracích 10 až 1 000krát větších než v okolním prostředí. Vzhledem k této bioakumulaci a perzistenci nonylfenolu bylo navrženo, aby nonylfenol mohl být transportován na velké vzdálenosti a měl globální dosah, který se táhne daleko od místa kontaminace.
Nonylfenol není ve vzduchu perzistentní, protože je rychle degradován hydroxylovými radikály .
Nebezpečí pro životní prostředí
Nonylfenol je považován za endokrinní disruptor díky své schopnosti napodobovat estrogen a narušit přirozenou rovnováhu hormonů v postižených organismech. Účinek je slabý, protože nonylfenoly nejsou příliš blízkými strukturálními napodobeninami estradiolu , ale hladiny nonylfenolu mohou být dostatečně vysoké ke kompenzaci.
Účinky nonylfenolu v životním prostředí jsou nejvíce použitelné pro vodní druhy. Nonylfenol může způsobit endokrinní narušení u ryb interakcí s estrogenovými receptory a androgenními receptory . Studie uvádějí, že nonylfenol kompetitivně vytlačuje estrogen ze svého receptorového místa u pstruha duhového. Má mnohem menší afinitu k estrogenovému receptoru než estrogen u pstruhů (5 x 10-5 relativní vazebná afinita ve srovnání s estradiolem), což je 100 000krát méně účinný než estradiol. Nonylfenol způsobuje feminizaci z vodních organismů , snižuje mužskou plodnost a snižuje přežití u mladých ryb. Studie ukazují, že samčí ryby vystavené nonylfenolu mají nižší hmotnost varlat. Nonylfenol může narušit steroidogenezi v játrech. Jednou z funkcí endogenního estrogenu v rybách je stimulace jater k tvorbě vitellogeninu , což je fosfolipoprotein . Vitellogenin je uvolňován dozrávající samicí a izolován vývojem oocytů za vzniku vaječného žloutku. Samci obvykle netvoří vitellogenin, ale když jsou vystaveni nonylfenolu, produkují podobné hladiny vitellogeninu jako ženy. Koncentrace potřebná k vyvolání produkce vitellogeninu v rybách je 10 ug/l pro NP ve vodě. Nonylfenol může také interferovat s hladinou FSH ( hormon stimulující folikuly ) uvolňovaného z hypofýzy . Koncentrace NP, které inhibují reprodukční vývoj a funkci u ryb, také poškozují ledviny , snižují tělesnou hmotnost a vyvolávají stresové chování.
Nebezpečí pro lidské zdraví
Alkylfenoly jako nonylfenol a bisfenol A mají v těle estrogenní účinky. Jsou známé jako xenoestrogeny . Estrogenní látky a další endokrinní disruptory jsou sloučeniny, které mají účinky podobné hormonům jak u volně žijících živočichů, tak u lidí. Xenoestrogeny obvykle fungují tak, že se váží na estrogenové receptory a kompetitivně působí proti přírodním estrogenům. Ukázalo se, že nonylfenol napodobuje přirozený hormon 17β-estradiol a soutěží s endogenním hormonem o vazbu s estrogenovými receptory ERα a ERβ. Bylo zjištěno, že nonylfenol má účinky podobné hormonům náhodou, protože kontaminoval další experimenty v laboratořích, které studovaly přírodní estrogeny, které používaly polystyrenové trubice.
Účinky u těhotných žen
Subkutánní injekce nonylfenolu v pozdním těhotenství způsobují expresi určitých placentárních a děložních proteinů, konkrétně CaBP-9k, což naznačuje, že mohou být přeneseny přes placentu k plodu. Bylo také prokázáno, že má vyšší účinnost v placentě prvního trimestru než endogenní estrogen 17β-estradiol . Časná prenatální expozice nízkým dávkám nonylfenolu navíc způsobuje zvýšení apoptózy (programovaná buněčná smrt) v placentárních buňkách. Tyto „nízké dávky“ v rozmezí od 10 -13 -10 -9 M, která je nižší, než to, co se běžně vyskytují v životním prostředí.
Bylo také prokázáno, že nonylfenol ovlivňuje sekreci molekul signálních molekul cytokinů v lidské placentě. Buněčné kultury lidské placenty in vitro během prvního trimestru byly ošetřeny nonylfenolem, který zvyšuje sekreci cytokinů včetně interferonu gama , interleukinu 4 a interleukinu 10 a snižuje sekreci faktoru nekrózy nádorů alfa . Tento nevyvážený profil cytokinů v této části těhotenství byl dokumentován, což mělo za následek selhání implantace , ztrátu těhotenství a další komplikace.
Účinky na metabolismus
Ukázalo se , že nonylfenol působí jako chemický nebo obezogenní přípravek zvyšující obezitu , ačkoli se paradoxně ukázalo, že má vlastnosti proti obezitě . Rostoucí embrya a novorozenci jsou obzvláště zranitelní, když jsou vystaveni nonylfenolu, protože nízké dávky mohou narušit citlivé procesy, ke kterým dochází během těchto důležitých vývojových období. Prenatální a perinatální expozice nonylfenolu byla spojena s vývojovými abnormalitami v tukové tkáni, a tedy v syntéze a uvolňování metabolických hormonů (Merrill 2011). Konkrétně bylo prokázáno, že nonylfenol, který působí jako napodobovač estrogenu, interferuje s kontrolou chuti k jídlu v hypotalamu . Tyto hypothalamus reaguje na hormon leptin , který signalizuje pocit sytosti po jídle a nonylfenolu bylo prokázáno, že se zvýšení i snížení příjmu potravy chování interferencí s leptin signalizaci v středním mozku . Ukázalo se, že nonylfenol napodobuje účinek leptinu na neuropeptid Y a anorektické neurony POMC , který má účinek proti obezitě snížením stravovacího chování. To bylo vidět, když byl do ventromediálního hypotalamu injikován estrogen nebo estrogenní napodobeniny. Na druhé straně bylo prokázáno, že nonylfenol zvyšuje příjem potravy a má vlastnosti zvyšující obezitu snížením exprese těchto anorexigenních neuronů v mozku. Nonylfenol navíc ovlivňuje expresi ghrelinu : enzymu produkovaného žaludkem, který stimuluje chuť k jídlu. Exprese ghrelinu je pozitivně regulována estrogenovou signalizací v žaludku a je také důležitá při diferenciaci kmenových buněk na adipocyty (tukové buňky). Ukázalo se tedy, že prenatální a perinatální expozice nonylfenolu, která působí jako mimetikum estrogenu, zvyšuje chuť k jídlu a povzbuzuje tělo k ukládání tuků později v životě. Nakonec bylo prokázáno, že dlouhodobá expozice nonylfenolu ovlivňuje inzulínovou signalizaci v játrech dospělých krysích samců.
Rakovina
Expozice nonylfenolu je také spojována s rakovinou prsu . Bylo prokázáno, že podporuje proliferaci buněk rakoviny prsu díky své agonistické aktivitě na ERα (estrogenový receptor α) v buňkách rakoviny prsu závislých na estrogenu a na estrogenu nezávislých. Někteří tvrdí, že estrogenní účinek navrhovaný nonylfenolem spojený s jeho rozsáhlou expozicí u člověka by mohl potenciálně ovlivnit hormonálně závislé onemocnění rakoviny prsu.
Expozice a rozpad člověka
Vystavení
Strava se zdá být nejvýznamnějším zdrojem expozice nonylfenolu lidem. Například při dietním průzkumu v Německu byly nalezeny vzorky potravin s koncentracemi v rozmezí od 0,1 do 19,4 µg/kg a denní příjem pro dospělého byl vypočítán na 7,5 µg/den. Další studie vypočítala denní příjem pro exponovanější skupinu kojenců v rozmezí 0,23-0,65 µg/ kg tělesné hmotnosti/ den. Na Tchaj -wanu se koncentrace nonylfenolu v potravinách pohybovala od 5,8 do 235,8 µg/kg. Bylo zjištěno, že zejména mořské plody mají vysokou koncentraci nonylfenolu.
Jedna studie provedená na italských ženách ukázala, že nonylfenol byl jedním z nejvyšších kontaminantů v koncentraci 32 ng/ml v mateřském mléce ve srovnání s jinými alkylfenoly, jako je oktylfenol, nonylfenol monoethoxylát a dva oktylfenolethoxyláty. Studie také zjistila pozitivní korelaci mezi konzumací ryb a koncentrací nonylfenolu v mateřském mléce. To je velký problém, protože mateřské mléko je hlavním zdrojem výživy pro novorozence, kteří jsou v raných fázích vývoje, kde mají hormony velký vliv. Zvýšené hladiny endokrinních disruptorů v mateřském mléce byly spojeny s negativními účinky na neurologický vývoj , růst a paměťové funkce.
Pitná voda nepředstavuje významný zdroj expozice ve srovnání s jinými zdroji, jako jsou obaly na potraviny, čisticí prostředky a různé přípravky pro péči o pokožku. Koncentrace nonylfenolu v upravené pitné vodě se pohybovaly od 85 ng/l ve Španělsku do 15 ng/l v Německu.
Mikrogramová množství nonylfenolu byla také nalezena ve slinách pacientů se zubními tmely .
Zhroutit se
Když lidé orálně požijí nonylfenol, rychle se absorbuje v gastrointestinálním traktu . Předpokládá se, že metabolické cesty zahrnuté v jeho degradaci zahrnují konjugaci s glukuronidem a síranem a metabolity jsou poté koncentrovány v tuku. Existují nekonzistentní údaje o bioakumulaci u lidí, ale bylo prokázáno, že nonylfenol se bioakumuluje u zvířat a ptáků žijících ve vodě. Nonylfenol se vylučuje stolicí a močí .
Analytics
Protože nonylfenoly jsou všudypřítomné v různých matricích relevantních pro životní prostředí, jako jsou potraviny, vzorky pitné vody a lidské tkáně, existuje mnoho možných analytických metod pro jejich detekci. Nejběžnější metodou je analýza pomocí GC-MS. Také jako speciální dvourozměrná aplikace s GCxGC-ToF-MS. Nonylfenoly jsou však také separovány pomocí HPLC.
Protože rozvětvování nonylového postranního řetězce hraje důležitou roli kvůli jejich měnícímu se estrogenovému potenciálu, různé nonylfenoly byly syntetizovány a analyzovány na systémech GC-MS nebo GC-FID. V těchto studiích byl také rozsah enantioselektivní separace různých nonylfenolů, protože biologické systémy jsou obvykle enantioselektivní.
Nařízení
Výroba a používání nonylfenolu a nonylfenol ethoxylátů je v Evropské unii zakázáno kvůli jeho účinkům na zdraví a životní prostředí. V Evropě byly také kvůli obavám o životní prostředí nahrazeny dražšími alkoholetoxyláty , které jsou pro životní prostředí méně problematické díky své schopnosti rozkládat se rychleji než nonylfenoly. Evropská unie má také NP na seznamu prioritních nebezpečných látek pro povrchové vody v rámcové směrnice o vodě . Nyní provádějí drastickou politiku snižování NP v povrchových vodních cestách. Standard kvality životního prostředí pro NP byl navržen na 0,3 ug/l. V roce 2013 byly nonylfenoly registrovány na kandidátské listině REACH.
V USA stanovila EPA kritéria, která doporučují, aby koncentrace nonylfenolu nepřekročila 6,6 ug/l ve sladké vodě a 1,7 ug/l ve slané vodě. Aby to bylo možné, EPA podporuje a vybízí k dobrovolnému vyřazování nonylfenolu v průmyslových pracích pracích prostředcích. Podobně EPA dokumentuje návrhy na pravidlo „významného nového použití“, které by vyžadovalo, aby společnosti kontaktovaly EPA, pokud se rozhodnou přidat nonylfenol do jakýchkoli nových čistících a pracích prostředků. Plánují také provést více hodnocení rizik, aby zjistili účinky nonylfenolu na lidské zdraví a životní prostředí. Bylo navrženo, aby nonylfenol mohl být přidán na seznam chemikálií podle zákona o kontrole toxických látek z roku 1976 , ale k tomu od roku 2014 teprve dojde.
V jiných asijských a jihoamerických zemích je nonylfenol stále široce dostupný v komerčních pracích prostředcích a regulace je malá.