Metakrylnitril
|
|||
| Namn | |||
|---|---|---|---|
|
Föredraget IUPAC-namn
2-metylprop-2-enenitril |
|||
| Andra namn Metylakrylnitril 2-cyanopropen 2-cyano-1-propen isopropencyanid isopropenylcyanid isopropencyanid |
|||
| Identifierare | |||
|
3D-modell ( JSmol )
|
|||
| Förkortningar | Betyda | ||
| ChEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.004.380 | ||
| EG-nummer |
|
||
|
PubChem CID
|
|||
| RTECS-nummer |
|
||
| UNII | |||
| FN-nummer | 3079 | ||
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Egenskaper | |||
| C4H5N _ _ _ _ | |||
| Molar massa | 67,091 g·mol -1 | ||
| Utseende | Klar färglös till mycket svagt gul vätska | ||
| Odör | Bitter mandlar | ||
| Densitet | 0,8 g/ml | ||
| Smältpunkt | −35,8 °C (−32,4 °F; 237,3 K) | ||
| Kokpunkt | 90 till 92 °C (194 till 198 °F; 363 till 365 K) | ||
| 2,57 g/100 ml (20 °C) | |||
| Ångtryck | 71 mmHg (25 °C) | ||
| Faror | |||
| GHS- märkning : | |||
  
|
|||
| Fara | |||
| H225 , H301 , H311 , H317 , H331 | |||
| P210 , P233 , P240 , P241 , P242 , P243 , P261 , P264 , P270 , P271 , P272 , P280 , P301+P310, P302+P352 , P302+P352 , P31, P31, P30, P30 , P30 , P30+ 311 , P312 , P321 , P322 , P330 , P333+P313 , P361 , P363 , P370+P378 , P403+P233 , P403+P235 , P405 , P501 | |||
| Flampunkt | 13 °C (55 °F; 286 K) | ||
| Explosiva gränser | 2 %–6,8 % | ||
| NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser): | |||
|
PEL (tillåtet)
|
ingen | ||
|
REL (rekommenderas)
|
TWA 1 ppm (3 mg/m 3 ) [hud] | ||
|
IDLH (Omedelbar fara)
|
ND | ||
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|||
Metakrylnitril (eller 2-metylprop-2-enenitril), kort sagt MeAN, är en kemisk förening som är en omättad alifatisk nitril , flitigt använd vid framställning av homopolymerer , sampolymerer , elastomerer och plaster och som en kemisk mellanprodukt vid framställning av syror , amider , aminer , estrar och andra nitriler. MeAN används också som ersättning för akrylnitril vid tillverkning av en akrylnitril/ butadien / styrenliknande polymer. Det är en klar och färglös (till svagt gul) vätska som har en bitter mandellukt.
Det är giftigt vid förtäring , inandning och hudabsorption.
Exponering och reglering
Eftersom MeAN finns i polymera beläggningsmaterial som finns i många vardagliga föremål, utsätts människor för det genom hudabsorption. Bortsett från detta finns det en yrkesmässig exponering och låga nivåer av MeAN finns också i röken från ofiltrerade cigaretter gjorda av lufttorkad eller flue-cured tobak.
På grund av toxiciteten hos MeAN har det amerikanska departementet för hälsa och mänskliga tjänster begränsat koncentrationen av metakrylnitril-härledd polymer i hartsartade och polymera beläggningsmaterial till 41 %. Dess användning i livsmedelsförpackningar är ytterligare begränsad till 0,5 mg per kvadrattum av ytan i kontakt med livsmedel, och endast 50 ppm, eller 0,005 % MeAN är tillåtet i kloroformlösliga beläggningskomponenter i vattenbehållare (21 CFR, § 175.300). Ett tidsvägt genomsnittligt (TWA) gränsvärde på 1 ppm (3 mg/m3) för MeAN-exponering antogs av American Conference of Governmental Industrial Hygienists.
National Cancer Institute (USA) nominerade MeAN för forskning på grund av dess potential för mänsklig exponering, de gemensamma egenskaperna som delas med det kända cancerframkallande ämnet akrylnitril och bristen på kunskap om toxicitet och cancerogenicitet hos MeAN.
Struktur och reaktivitet
Metakrylnitril är en akrylnitril (AN) med en ytterligare CH3- grupp på det andra kolet. Polymerisation kräver ingen katalysator och sker snabbt i frånvaro av en stabilisator.
På grund av dess dubbelbindning är ytterligare reaktioner möjliga med biologiska molekyler. Den extra metylgruppen i MeAN minskar den elektronbortdragande effekten som orsakas av nitrilen så att reaktioner som bildar negativ laddning på alfakolet är snabbare med AN som reaktant. Omvänt är reaktioner som bildar en positiv laddning på nämnda kol (t.ex. Cytokrom-P450-oxidation av dubbelbindningen), snabbare med MeAN som reaktant. Som ett resultat, i metabolism, konjugerar MeAN mindre med glutation (GSH) än AN, och aktiveras lättare.
Syntes
Poly(akrylnitril) tillverkas vanligtvis via emulsions- eller lösningspolymerisation. Den kommersiella produkten kan stabiliseras genom tillsats av 50 ppm hydrokinonmonoetyleter. Polymerisationen av MeAN utförs i tetrahydrofuran (THF) med dinatriumsaltet av polyetylenoxid (PEO). MeAN produceras också kommersiellt genom ångfasreaktionen av isobuten med ammoniak och syre i närvaro av en katalysator. Acetonitril, vätecyanid och akrolein är kända biprodukter. Det används vid framställning av homo- och sampolymerer, elastomerer, beläggningar och plaster. Den kan användas som ersättning för akrylnitril i liknande reaktioner. MeAN kan också syntetiseras genom dehydrering av metakrylamid eller från isopropylenoxid och ammoniak.
Reaktioner
MeAN kan genomgå elektropolymerisation , om det utsätts för elektroreduktion vid metalliska katoder i ett organiskt vattenfritt medium, till exempel; acetonitril. Det finns två typer av polymerer som kan erhållas i slutet av syntesen; en fysisorberad polymer och en ympad polymer. Mekanismen som står för den icke-ympade polymeren är ganska väl förstått: den fortsätter via bildningen av en radikalanjon (produkten av reduktion av vinylmonomeren), som dimeriserar i lösning på grund av en radikal-radikal kopplingsmekanism (RRC) för att leverera en dianjon som fungerar som initiator för en polymerisationsreaktion i lösning.
Ämnesomsättning
Det finns olika metaboliseringsvägar för metakrylnitril, som utvecklas här:
Först och främst kan metakrylnitril direkt konjugeras med GSH, vilket leder till bildandet av S-(2-cyanopropyl) GSH, som kan metaboliseras till N-acetyl-S-(2-cyanopropyl) cystein (NACPC), vilket kan utsöndras i urinen.
På grund av detta är glutation utarmat i vissa grader efter MeAN-exponering. Efter oral exponering för 100 mg/kg MeAN hos råttor märktes den maximala utarmningen i levern vid 39 % av kontrollen. Denna utarmning är emellertid mindre än vad som konstaterats efter administrering av AN. Detta beror sannolikt på att MeAN finns delvis bundet till röda blodkroppar och därför inte är tillgängligt för GSH-konjugering. Studier som använder radioaktivt märkt kol pekar på att den primära vägen genom vilken metakrylnitril lämnade kroppen är urinen, vid 43 % av dosen. Ytterligare 18 % utsöndras i feces (15 %) och utandningsluft (2,5 %). Det betyder att cirka 40 % av MeAN inte lämnar kroppen omedelbart och antingen binds till makromolekyler eller bildar konjugat som inte kan utsöndras. De röda blodkropparna behöll betydande mängder radioaktivitet: mer än 50 % av radioaktiviteten i erytrocyter detekterades som kovalent bundna till hemoglobin och membranproteiner.
För det andra kan metakrylnitril metaboliseras i levern av CYP2E1 (ett cytokrom-P450- enzym). Detta är det viktigaste enzymet för den oxidativa metabolismen, men även andra cytokrom P-450-enzymer kan vara inblandade. Den oxidativa reaktionen av Cytokrom-P450-enzymer kommer att leda till bildandet av en epoxidmellanprodukt , som visar reaktivitet. Denna epoxidmellanprodukt är mycket instabil och kan leda till bildning av cyanid via olika omvandlingar. Till exempel via epoxidhydratas (EH) eller via interaktioner med en sulfhydrylförening, vilket leder till bildning av en cyanohydrin som skulle kunna omarrangeras till en aldehyd och därigenom möjligen kan resultera i cyanidfrisättning. Epoxiden kan också konjugeras med GSH.
Det har visat sig att behandling av möss med koltetraklorid , som verkar på oxygenassystemet med blandad funktion, resulterar i mycket lägre cyanidkoncentrationer än kontroller och kraftigt minskad toxicitet av MeAN, vilket indikerar att cyanidproduktion verkligen är den huvudsakliga vägen för toxicitet, till skillnad från AN , vilket är mer cancerframkallande. Mer information om cyanids toxicitet se: cyanidförgiftning .
Toxicitet hos människor
Human toxicitet har inte analyserats väl. Lägsta tröskelvärden för luktdetektering rapporteras vara 7 ppm, och majoriteten av försökspersonerna detekterar det vid högre koncentrationer på 14 eller 24 ppm. Vid koncentrationer på 24 ppm förekommer irritation i svalg, ögon och näsa. Inga dödsfall orsakade av metakrylnitrilförgiftning har rapporterats.
Effekter på djur
Inandning och oral och dermal administrering av metakrylnitril kan orsaka akuta dödsfall hos djur, ofta föregås av kramper och medvetslöshet. Tecken på de toxiska effekterna av metakrylnitril hos råttor efter oral absorption är ataxi, darrningar, kramper, mild diarré och oregelbunden andning. Den främsta orsaken till toxiska effekter vid dödliga (och tröskelvärden) nivåer av MeAN är skador på det centrala nervsystemet. Detta, tillsammans med tecknen på toxiska effekter som visas av alla testade djur, överensstämmer med cyanidförgiftning. Metakrylnitril skiljer sig här från akrylnitril, som inte visar cyanidrelaterade tecken på toxicitet.
Cyanidproduktion efter exponering för MeAN har testats och intravenös injektion av MeAN i kaniner resulterar i produktion av betydande nivåer av cyanid i blodet. Även hos Wistar-råttor är toxicitet relaterad till in vivo-frisättningen av cyanid efter exponering för MeAN. Den akuta toxiciteten av MeAN kan också antagoniseras med cyanidmotgift.
En skillnad i resistens mot de dödliga effekterna av MeAN kan noteras mellan arter. För inhalation ger en 4-timmars exponeringsperiod en LC 50 på 328-700 ppm för råttor, 88 ppm för marsvin, 37 ppm för kaniner och 36 ppm för möss. Hos hundar noteras också akut dödlighet vid inandning, även om ingen LC 50 har fastställts. Oral administrering av MeAN har testats på råttor, möss och gerbiler och visade en LD 50 på 200 mg/kg för råttor, 17 mg/kg för möss och 4 mg/kg för gerbiler. Hudadministrering på kaniner orsakar dödsfall vid en LC 50 på 268 mg/kg. NOAEL- och LOAEL-värdena för råttor bestäms till 50 mg/kg för NOAEL och 100 mg/kg för LOAEL. Detta är baserat på ett annat tecken på metakrylnitrilförgiftning; urinretention, där 58 % av råttorna visade blåsutvidgning vid en administrerad dos på 100 mg/kg.
Reproduktionstoxicitet testades på råttor, men olika resultat har rapporterats. Willhite et al. föreslå ett LOAEL för reproduktionseffekter på 50 mg/kg, medan en rapport från National Research Council hävdar att inga signifikanta reproduktionseffekter har hittats.
Slutligen har cancerframkallande , mutagena och genotoxiska effekter testats men till skillnad från akrylnitril visar metakrylnitril inga tecken på några sådana effekter.