Karbaminian etylu - Ethyl carbamate

Wzór strukturalny karbaminianu etylu
Kulki 3D z karbaminianem etylu.png
Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC
Karbaminian etylu
Inne nazwy
Ester etylowy kwasu karbaminowego, uretan, etylouretan
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
3DMet
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Karta informacyjna ECHA 100.000.113 Edytuj to na Wikidata
Numer WE
KEGG
Siatka Uretan
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
UNII
Numer ONZ 2811
  • InChI=1S/C3H7NO2/c1-2-6-3(4)5/h2H2,1H3,(H2,4,5) sprawdzaćTak
    Klucz: JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N sprawdzaćTak
  • InChI=1/C3H7NO2/c1-2-6-3(4)5/h2H2,1H3,(H2,4,5)
    Klucz: JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYAY
  • CCOC(N)=O
  • O=C(OCC)N
Nieruchomości
C 3 H 7 N O 2
Masa cząsteczkowa 89,094  g·mol -1
Wygląd zewnętrzny Białe kryształy
Gęstość 1,056 g cm- 3
Temperatura topnienia 46 do 50 °C (115 do 122 °F; 319 do 323 K)
Temperatura wrzenia 182 do 185 °C (360 do 365 °F; 455 do 458 K)
0,480 g cm- 3 w 15°C
log P -0,190(4)
Ciśnienie pary 1,3 kPa w 78 °C
Kwasowość (p K a ) 13.58
2,59 D
Zagrożenia
Główne zagrożenia Szkodliwy w przypadku połknięcia

Może powodować raka

Toksyczny T
Zwroty R (nieaktualne) R45
Zwroty S (nieaktualne) S45 , S53
NFPA 704 (ognisty diament)
1
2
0
Temperatura zapłonu 92 ° C (198° F; 365 K)
Związki pokrewne
Związki pokrewne
 Karbaminian metylu Karbaminian
propylu
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
sprawdzaćTak zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Etylu karbaminianu (zwany również uretanowy ) jest związkiem organicznym o wzorze CH 3 CH 2 OC (O) NH 2 . Jest estru od kwasu karbaminowego i białą substancję stałą. Mimo swojej nazwy nie jest składnikiem poliuretanów . Ponieważ jest czynnikiem rakotwórczym , jest mało stosowany, ale naturalnie tworzy się w niewielkich ilościach w wielu rodzajach sfermentowanej żywności i napojów.

Synteza

Jest produkowany przemysłowo przez ogrzewanie mocznika i alkoholu etylowego . Powstaje również w wyniku działania amoniaku na chloromrówczan etylu .

Synteza karbaminianu etylu

Zastosowania

Zastosowania biomedyczne

Karbaminian etylu był używany jako środek przeciwnowotworowy i do innych celów medycznych, ale to zastosowanie zakończyło się po odkryciu, że jest rakotwórczy w 1943 roku. Jednak japońskie użycie w zastrzykach medycznych było kontynuowane i od 1950 do 1975 szacowano 100 milionów 2 ml ampułek 7-15% roztwory karbaminianu etylu wstrzykiwano pacjentom jako współrozpuszczalnik w wodzie do rozpuszczania nierozpuszczalnych w wodzie środków przeciwbólowych stosowanych w bólu pooperacyjnym. Oszacowano, że te dawki są na poziomach, które są rakotwórcze u myszy. Ta praktyka została przerwana w 1975 roku. „Wydaje się, że ta godna ubolewania sytuacja medyczna dotyczyła największej liczby (milionów) ludzi narażonych na największe dawki czystego czynnika rakotwórczego, który został odnotowany”. Autor, amerykański badacz raka James A. Miller, wezwał do przeprowadzenia badań w celu określenia wpływu na wskaźniki raka w Japonii, ale najwyraźniej nigdy nie przeprowadzono żadnych badań.

Przed II wojną światową karbaminian etylu był stosunkowo szeroko stosowany w leczeniu szpiczaka mnogiego, zanim uznano go za toksyczny, rakotwórczy i w dużej mierze nieskuteczny. Zgodnie z amerykańskimi przepisami FDA karbaminian etylu został wycofany ze stosowania farmaceutycznego. Jednak małe ilości karbaminianu etylu są również wykorzystywane w laboratoriach jako środek znieczulający dla zwierząt.

Karbaminian etylu został przeklasyfikowany jako czynnik rakotwórczy grupy 2A przez IARC w 2007 roku.

Karbaminian etylu jest często stosowany jako środek znieczulający w doświadczeniach na zwierzętach , z ponad 100 badań na zwierzętach z użyciem karbaminianu etylu publikowanych każdego roku. Jedną z zalet stosowania karbaminianu etylu jest to, że ma bardzo długi czas działania, a niektóre dorosłe szczury pozostają w znieczuleniu 24 godziny po podaniu leku. Nie obniża również aktywności neuronów w korze mózgowej w takim samym stopniu jak izofluran .

Inne zastosowania

Dawniej karbaminian etylu był używany jako chemiczny półprodukt do wytwarzania żywic aminowych, które z kolei były używane jako środki sieciujące do obróbki tekstyliów w prasie permanentnej w celu wytworzenia tkanin „prania i noszenia”. Inne zastosowania obejmują jako rozpuszczalnik lub pośrednik w produkcji pestycydów, kosmetyków i środków farmaceutycznych.

Występowanie w napojach i jedzeniu

Powszechną obecność karbaminianu etylu w napojach alkoholowych odkryto w połowie lat 80. XX wieku. W celu podniesienia świadomości społecznej na ten temat, amerykańskie Centrum Nauki w Interesie Publicznym opublikowało w 1987 roku Tainted Booze: The Consumer's Guide to Urethane in Alcoholic Beverages . Badania wykazały, że większość, jeśli nie wszystkie, napoje alkoholowe fermentowane drożdżami zawierają śladowe ilości karbaminianu etylu (15 ppb do 12 ppm). Inne produkty spożywcze i napoje przygotowywane w drodze fermentacji również zawierają karbaminian etylu. Na przykład stwierdzono, że chleb zawiera 2 ppb; w niektórych próbkach sosu sojowego znaleziono aż 20 ppb. Ilości zarówno karbaminianu etylu, jak i karbaminianu metylu znaleziono również w winach, sake, piwie, brandy, whisky i innych fermentowanych napojach alkoholowych.

Wykazano, że w reakcji etanolu z mocznikiem powstaje karbaminian etylu :

Reakcja etanolowo-mocznikowa.tif

Ta reakcja zachodzi znacznie szybciej w wyższych temperaturach, dlatego wyższe stężenia karbaminianu etylu występują w napojach podgrzewanych podczas przetwarzania, takich jak brandy, whisky i inne napoje destylowane . Ponadto ogrzewanie po butelkowaniu podczas transportu lub w trakcie przygotowywania spowoduje dalszy wzrost poziomu karbaminianu etylu.

Mocznik w winach powstaje w wyniku metabolizmu argininy lub cytruliny przez drożdże lub inne organizmy. Produkt odpadowy mocznika jest początkowo metabolizowany w komórce drożdży, aż nagromadzi się do pewnego poziomu. W tym momencie jest wydalany na zewnątrz, gdzie może reagować z alkoholem, tworząc karbaminian etylu.

W 1988 roku producenci wina i innych napojów alkoholowych w Stanach Zjednoczonych zgodzili się kontrolować poziom karbaminianu etylu w winie do mniej niż 15 ppb (części na miliard), a w mocniejszych napojach alkoholowych do mniej niż 125 ppb.

Chociaż mocznika nie można wyeliminować, można go zminimalizować, kontrolując nawożenie winorośli, minimalizując ich ekspozycję na ciepło, stosując samoklonujące drożdże i inne działania. Ponadto opracowano niektóre szczepy drożdży, które pomagają zredukować karbaminian etylu podczas komercyjnej produkcji napojów alkoholowych.

Innym ważnym mechanizmem powstawania karbaminianu etylu w napojach alkoholowych jest reakcja z cyjankiem jako prekursorem, która powoduje porównywalnie wysoki poziom w spirytusie pochodzącym z roślin cyjanogennych, takich jak rhum agricole .

Zagrożenia

Karbaminian etylu nie jest ostro toksyczny dla ludzi, o czym świadczy jego stosowanie jako leku. Badania toksyczności ostrej pokazują, że najniższa śmiertelna dawka u szczurów, myszy i królików wynosi 1,2 g/kg lub więcej. Gdy karbaminian etylu był stosowany w medycynie, około 50% pacjentów wykazywało nudności i wymioty, a długotrwałe stosowanie prowadziło do krwotoków żołądkowo-jelitowych. Mieszanka prawie nie ma zapachu i ma chłodzący, słony, gorzki smak.

Badania na szczurach, myszach i chomikach wykazały, że karbaminian etylu powoduje raka po podaniu doustnym, wstrzyknięciu lub nałożeniu na skórę, ale nie zgłoszono odpowiednich badań raka u ludzi wywołanego przez karbaminian etylu ze względu na względy etyczne takich badań . Jednak w 2007 roku Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem zakwalifikowała karbaminian etylu do czynnika rakotwórczego grupy 2A, który jest „prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi”, o jeden poziom poniżej całkowicie rakotwórczego dla ludzi. IARC stwierdził, że karbaminian etylu można „rozsądnie przypuszczać, że jest ludzkim czynnikiem rakotwórczym na podstawie wystarczających dowodów na rakotwórczość u zwierząt doświadczalnych”. W 2006 roku Rada Kontroli Likierów w Ontario w Kanadzie odrzuciła importowane przypadki sherry z powodu nadmiernego poziomu karbaminianu etylu.

Badania w Hongkongu (2009) i Korei (2015) nakreślają zakres skumulowanej ekspozycji na karbaminian etylu w życiu codziennym. Stwierdzono, że produkty fermentowane, takie jak sos sojowy, kimchi, pasta sojowa, pieczywo, bułki, bułki, krakersy i twaróg fasolowy, a także wino, sake i wino śliwkowe, są pokarmami o najwyższym poziomie karbaminianu etylu w tradycyjnej diecie azjatyckiej.

W 2005 r. przeprowadzona przez JECFA (Wspólny Komitet Ekspertów FAO/WHO ds. Dodatków do Żywności) ocena ryzyka dotycząca karbaminianu etylu stwierdziła, że ​​spożycie MOE karbaminianu etylu w połączeniu z codzienną żywnością i napojami alkoholowymi stanowi problem, a środki łagodzące mające na celu zmniejszenie ilości karbaminianu etylu w niektóre napoje alkoholowe powinny być kontynuowane. Nie ma wątpliwości, że karbaminian etylu w napojach alkoholowych jest bardzo ważny dla organów zajmujących się zdrowiem, podczas gdy skumulowana dzienna ekspozycja w typowej diecie jest również kwestią rosnącego niepokoju, która zasługuje na bliższą obserwację. W koreańskim badaniu stwierdzono: „Pożądane byłoby ścisłe monitorowanie poziomu karbaminianu etylu w koreańskiej żywności i znalezienie sposobów na zmniejszenie dziennego spożycia”.

Ocena IARC doprowadziła do następujących działań regulacyjnych w USA:

  • NESHAP : Na liście niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza (HAP)
  • Ustawa o kompleksowej reakcji środowiskowej, odszkodowaniach i odpowiedzialności: ilość zgłaszana (RQ) = 100 funtów
  • Planowanie awaryjne i wspólnotowa ustawa o prawie do wiedzy, EPA's Toxics Release Inventory: Substancja wymieniona w wykazie podlegająca wymogom raportowania RCRA
  • Odpady niebezpieczne wymienione w RCRA : substancja - U238

Wykrywanie w napojach alkoholowych

Obawy podnoszone przez toksykologiczne aspekty EC wraz z niskimi poziomami stężenia (µg/L) występującymi w winach, a także występowaniem zakłóceń w wykrywaniu, zmotywowały kilku badaczy do opracowania nowych metod określania tego w winach. Zastosowano kilka technik ekstrakcji i chromatografii, w tym ciągłą ekstrakcję ciecz-ciecz (LLE) za pomocą aparatu Soxhleta, derywatyzację 9-ksanthydrolem, a następnie wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC) z detekcją fluorescencyjną, a nawet LLE po derywatyzacji, a następnie chromatografię gazową sprzężona z detekcją spektrometrii masowej (GC-MS). Z drugiej strony metoda referencyjna ustalona przez Międzynarodową Organizację ds. Winorośli i Wina (OIV) wykorzystuje ekstrakcję do fazy stałej (SPE) poprzedzającą kwantyfikację GC-MS. Inne metody również wykorzystują SPE, ale do wykrywania wykorzystują chromatografię gazową ze spektrometrią mas (MDGC/MS) i chromatografię cieczową z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS). Większość metodologii znalezionych w literaturze do ilościowego określania EC wykorzystuje chromatografię gazową, stosując LLE i SPE jako techniki ekstrakcji. Niemniej jednak podjęto również szereg wysiłków w celu opracowania nowych metodologii określania EC bez stosowania długich procedur i pracowitych analiz, łącząc precyzję z wysoką czułością. W związku z tym, mikroekstrakcja fazy stałej w fazie gazowej nad roztworem (HS-SPME) zyskała duże znaczenie i zaproponowano alternatywne metodologie z wykorzystaniem najnowszych technologii identyfikacji i oznaczania ilościowego, takich jak chromatografia gazowa z tandemową detekcją spektrometrii masowej (GC-MS/MS) i dwuwymiarowa chromatografia gazowa ze spektrometrią mas czasu przelotu (GC × GC–ToFMS).

Możliwa jest również mikroekstrakcja za pomocą upakowanego sorbentu (MEPS). Metodologia MEPS/GC-MS została zastosowana do ilościowego określenia EC w winach.

Miniaturowa ekstrakcja ciecz-ciecz (mLLE), po której następuje LC-MS/MS, może być wykorzystana do określenia EC w winie bez stosowania środków derywatyzujących.

Związki pokrewne

Inne karbaminiany obejmują karbaminian metylu , butylu i fenylokarbaminian (temp. Topn. 149-152 ° C), który może być przygotowany z odpowiadających chloromrówczanu i amoniaku . Estry te są białymi, krystalicznymi ciałami stałymi w temperaturze pokojowej. Z wyjątkiem karbaminianu fenylu, sublimują w umiarkowanych temperaturach; Karbaminian metylu sublimuje w temperaturze pokojowej. Pierwsze dwa i karbaminian etylu są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, benzenie i eterze. Te inne karbaminiany ( metyl , butyl i fenyl) są używane tylko w niewielkich ilościach do celów badawczych.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki