Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бензил-бутил фталаты (ББФ) – органикалық қосылыс, бұрын пластификатор ретінде қолданылған, бірақ денсаулыққа зиян келтіретін болғандықтан қазір көбінесе қолданудан шығарылған. Ол бензил спирті мен n-бутанол тобынан тұратын фталат эфирі. Басқа фталаттар сияқты, ББФ та ұшпайды және температураның кең диапазонында сұйық күйде қалады. Көбінесе поливинилхлорид (ПВХ) үшін пластификатор ретінде қолданылған, сондай-ақ поливинил ацетат (PVCA) және поливинилбутираль (PVB) үшін де қолданылған. ББФ көбінесе винил пенопластар үшін пластификатор ретінде пайдаланылды, олар жиі еден төсемесі және плитка ретінде қолданылады. Басқа фталаттармен салыстырғанда, ББФ дибутил фталатынан аз ұшпалы және ди-(2-этилгексил) фталатынан төмен температурада жақсы икемділік береді. ББФ Еуропалық химиялық бюро (ЕХБ) тарапынан улы зат ретінде жіктеледі, сондықтан оның Еуропада қолданылуы жылдам азайды.
Benzyl butyl phthalate (BBP) is an organic compound historically used a plasticizer, but which has now been largely phased out due to health concerns. It is a phthalate ester of containing benzyl alcohol, and n butanol tail groups. Like most phthalates, BBP is non volatile and remains liquid over a wide range of temperatures. It was mostly used as a plasticizer for PVC, but was also a common plasticizer for PVCA and PVB. BBP was commonly used as a plasticizer for vinyl foams, which are often used as sheet vinyl flooring and tiles. Compared to other phthalates it was less volatile than dibutyl phthalate and imparted better low temperature flexibility than di(2 ethylhexyl) phthalate. BBP is classified as toxic by the European Chemical Bureau (ECB) and hence its use in Europe has declined rapidly.
Құрылымы мен реактивтілігі
BBP - диэфир. BBP екі эфирлік байланысқа ие болғандықтан, түрлі химиялық реакцияларға қатыса алады. Карбонилді C атомдарының екеуі де нашар электрофилдік қасиетке ие, сондықтан күшті нуклеофилді қосылыстардың шабуылына ұшырайды. Карбонилді C атомын бағыттап қана қоймай, BBP C-H байланысын да қамтиды, ондағы H атомы нашар қышқылдық қасиетке ие, бұл оны күшті негізбен депротонға түсіруге бейім етеді. BBP қышқылды немесе сілтілі ортада гидролизденеді. Қышқылды ортадағы гидролиз Фишер-Спейер этерификациясының кері процесі болып табылады, ал сілтілі ортадағы гидролиз саппендеу арқылы жүзеге асырылады. BBP екі эфирлік байланысқа ие болғандықтан, хемоселективті реакция жүргізу қиын. Сілтілі ортада BBP саппендеуге ұшырайды. BBP-ның саппендеу саны 360 мг KOH/г құрайды. Молекулаға шаққандағы карбоксилді функционалдық топтардың мөлшері салыстырмалы түрде жоғары (молекулалық салмағы 312,36 болатын 2 карбоксилді функционалдық топ). Бұл қосылысты саппендеуге төзімді етеді.
BBP is a diester. Since BBP contains two ester bonds it can react in a variety of chemical pathways. Both the carbonyl C atoms are weakly electrophilic and therefore targets for attacks by strong nucleophilic compounds. Besides the carbonyl C atom target, it contains a C H bond whereas the H atom is weakly acidic, which makes it susceptible for deprotonation by a strong base. BBP is hydrolyzed under either acidic or basic conditions. The hydrolysis under acidic conditions is a reversion of the Fischer Speier esterification, whereas the hydrolysis under basic conditions is performed by saponification. Since BBP contains two ester bonds it is difficult to perform a chemoselective reaction. Under basic conditions BBP can undergo saponification. The saponification number of BBP is 360 mg KOH/g. The amount of carboxylic functional groups per molecule are relatively high (2 carboxylic functional groups with a molecular weight of 312.36). This makes the compound relatively unsaponifiable.
Синтез
Концентрацияланған күкірт қышқылы n-бутил спиртінен су шығарып, 1-бутенді түзеді, ол фталь ангидридімен реакцияласып, n-бутил фталатын жасайды. Фталь ангидриді 1-бутанолмен тікелей реакцияға түсіп, осы аралық затты құрайды, бірақ дибутил фталатын түзету үшін қосымша реакция айтарлықтай дәрежеде жүреді. Процедураны 1-бутенді пайдалану арқылы жүргізу бұл қосымша реакцияны болдырмайды. Монобутил фталаты бөлініп алынып, содан кейін калий карбонаты бар ацетон ерітіндісіндегі бензил бромидіне қосылады (екінші эфир байланысын қалыптастыруға қажетті алмастыру реакциясын жеңілдету үшін pH деңгейін жоғары ұстау мақсатында), одан кейін BBP бөлініп алынады.
Concentrated sulfuric acid dehydrates n butyl alcohol to yield 1 butene, which reacts with phthalic anhydride to produce n butyl phthalate. Phthalic anhydride does react directly with 1 butanol to form this same intermediate, but further reaction to form dibutyl phthalate does occur to a significant extent. Carrying out the procedure using 1 butene avoids this side reaction. Monobutyl phthalate is isolated and then added to a mixture of benzyl bromide in acetone in the presence of potassium carbonate (to keep the pH high to facilitate the substitution reaction required to form the second ester linkage), from which BBP can then be isolated.
Метаболизм
BBP адам ағзасына әртүрлі жолдармен сіңуі мүмкін. Біріншіден, ол тері арқылы сіңіріледі, яғни зат терімен қабылданады. Тышқандарда жүргізілген зерттеулер BBP-нің 27% осы жолмен сіңетінін көрсетті. Бұл процесте фталат диэстерінің құрылымы тері арқылы сіңу деңгейін анықтайды. BBP ауыз арқылы да сіңірілуі мүмкін. Ағзаға сіңетін заттың мөлшері енгізілген дозаға байланысты. Жоғары дозаларда сіңу шектеулі болып көрінеді, яғни кішкентай мөлшердегі зат үлкен мөлшерге қарағанда оңай сіңіріледі. Соңында, BBP тыныспен ішке тартылуы мүмкін. Бұл жағдайда BBP өкпе арқылы сіңіріледі. BBP адам ағзасында көптеген жолдармен биоөзгеріске ұшырайды. Ішек эстразалары BBP-ді моноэстер метаболиттеріне айналдырады. Олар негізінен монобутил және монобензил фталаты (MBzP) және аздаған мөлшерде моно-н-бутил фталаты. Монобутил және монобензил фталатының арақатынасы 5:3 деп анықталды. Бұл метаболиттер тікелей сіңіріліп, шығарылуы немесе II фазалық реакциядан өтуі мүмкін. Соңғы жағдайда олар глюкурон қышқылымен біріктіріліп, кейін глюкуронат түрінде шығарылады. Тышқандарда жүргізілген зерттеулер BBP-нің 70% біріктірілмегенін, ал 30% біріктірілгенін көрсетті. BBP-нің жоғары концентрациясында салыстырмалы түрде аз метаболит біріктіріледі. Бұл біріктіру жолының (глюкуронидация) жоғары дозадағы BBP-мен тоюын көрсетеді. BBP метаболиттері тез шығарылады, олардың 90% 24 сағат ішінде организмнен шығарылады. Осының салдарынан, BBP-нің қандағы жартылай ыдырау мерзімі өте төмен, шамамен 10 минутқа жетеді. BBP бастапқы түрінде өтте сирек кездеседі. Дегенмен, онда монобутил глюкуронид және монобензил фталаты глюкурониді сияқты метаболиттер, сондай-ақ еркін моноэстерлердің іздері табылуы мүмкін.
BBP can be absorbed by the human body in a variety of ways. First of all, it can be taken up dermally, meaning that the compound is absorbed by the skin. Studies in rats show that 27% of the uptake of BBP occurs via this route. During this process, the structure of the phthalate diester determines the degree of dermal absorption. BBP can also be taken up orally. The amount of the compound that is being absorbed by the body depends on the dose that has been administered. Absorption seems to be limited at high doses, meaning that small amounts are taken up more easily than great amounts. Finally, BBP can be inhaled. In this case, BBP is absorbed via the lungs. BBP is biotransformed in the human body in numerous of ways. Gut esterases metabolize BBP to monoester metabolites. Those are mainly monobutyl and mono benzyl phthalate (MBzP) plus small amounts of mono n butyl phthalate. The ratio of monobutyl to monobenzyl phthalate has been determined to be 5:3. These metabolites can be absorbed and excreted directly or undergo a phase II reaction. In the latter, they are conjugated with glucuronic acid and then excreted as glucuronate. Studies in rats have shown that 70% of BBP is not conjugated while 30% is conjugated. At high concentrations of BBP, relatively less metabolite is conjugated. This indicates that the conjugation pathway (glucuronidation) is saturated at high amounts of administered BBP. The metabolites of BBP are excreted rapidly, 90% of them has left the body within 24 hours. As a consequence, the half life of BBP in the blood is quite low and counts up to only 10 minutes. BBP is rarely found in the bile in its original form. Nevertheless, metabolites like monobutyl glucuronide and monobenzyl phthalate glucuronide as well as trace amounts of free monoesters can be found there.
Әрекеттің түрі
BBP әсер ету механизмдері туралы салыстырмалы түрде аз мәлімет белгілі. Дегенмен, тәжірибелік зерттеулер бірнеше механизмге нұсқау береді. Бір құбылыс – BBP-нің егеуқұйрықтардың эстроген рецепторына байланысуы. In vitro тәжірибелер BBP-нің эстроген арқылы ген экспрессиясына әсер ету әлеуетінің әлсіз екенін көрсетеді. Бұл себебі фталаттар, BBP сияқты, эстрогендерді имитациялайды. BBP метаболиттері, керісінше, эстроген рецепторымен нашар ғана әрекеттеседі. Бұл механизмнің in vivo қалай жүзеге асырылатыны туралы көп мәлімет жоқ. Сонымен қатар, BBP клеткаішілік стероид рецепторларына байланысып, осы арқылы геномдық әсерлерге себеп болады. BBP иондық канал рецепторларына да кедергі келтіреді, бұл геномдық емес әсерлерге алып келеді. Негізгі механизм – BBP P2X рецепторларымен байланысты кальций сигналдарын тоқтатуы. P2X арқылы жүзеге асырылатын кальций сигналдауы клеткалардың көбеюіне және сүйек тінінің жаңаруына әсер етеді. Сондықтан, сүйек тінінің даму кезеңдерінде BBP-ге қоршаған ортаның жоғары деңгейде әсер етуі мәселе тудыруы мүмкін.
Relatively little is known about the modes of action of BBP. Experimental research does hint at a number of mechanisms, though. One phenomenon is that BBP binds to the estrogen receptor of rats. In vitro experiments do show a weak potential of BBP to have an influence on estrogen mediated gene expression. This is because phthalates like BBP are mimicking estrogens. Metabolites of BBP, on the other hand, are only weakly reactive with the estrogen receptor. Not much is known about if and how this mechanism plays out in vivo. Furthermore, BBP binds to intracellular steroid receptors and causes genomic effects by doing so. BBP also interferes with ion channel receptors which cause non genomic effects. The underlying mechanism is that BBP blocks the calcium signaling that is coupled with P2X receptors. Calcium signaling, mediated via P2X, eventually has an influence in cell proliferation and bone remodeling. During developmental phases of bone remodelling, high environmental exposure of BBP might therefore pose a problem.
Экспозиция
Бірнеше мекеме халықтың BBP-ға ұшырауын бағалаған. Халықаралық химиялық қауіпсіздік бағдарламасы (ХХҚҚ) BBP-ға ұшыраудың басты себебі – тамақпен қабылдануы деген қорытындыға келді. BBP, көптеген басқа фталаттар сияқты, пластиктердің икемділігін арттыру үшін қолданылады. Дегенмен, фталаттар пластиктерге берік байланыспайды, сондықтан олар оңай түрде қоршаған ортаға таралады. Одан кейін олар егін өсіру кезінде тамаққа өте алады. Сонымен қатар, BBP тағамдық қаптама материалдары арқылы да тамаққа түсуі мүмкін. Әрі, балалар ойыншықтарды аузына алу арқылы BBP-ға ұшырауы ықтимал. Әртүрлі мекемелер тарапынан 1980-2000 жылдар аралығында әртүрлі елдерде халықтың BBP-ға ұшырауын бағалау бойынша зерттеулер жүргізілді, нәтижелері әртүрлі болды. Ересектерге тәулігіне 2 мкг/кг дене салмағы көлемінде BBP әсер ететіні анықталды. Осыған сәйкес, қазіргі бағалаулар бойынша, BBP жалпы немесе кәсіби ұшырау жағдайында аса жоғары тәуекел тудырмайды.
The exposure of the general population to BBP has been estimated by several authorities. One of the authorities, the International Program on Chemical Safety (IPCS), came to the conclusion that exposure to BBP is mainly caused by food intake. BBP, as many other phthalates, is used to increase the flexibility of plastics. However, phthalates are not bound to the plastics which means that they can easily be released into the environment. From there it can be taken up into food during crop cultivation. Alternatively, BBP can enter food via food packaging materials. Moreover, children may be exposed to BBP by mouthing of toys. Various studies by authorities, between the 1980s and 2000s, have been done to estimate the general population exposure to BBP in different countries with varying results. The adult exposure was estimated to be 2 μg/kg body weight/day in the U. S. Thus, BBP does not seem to pose a very high risk under conditions of general or occupational exposure based on current estimates.
Токсикалық әсері және жағымсыз әсерлері
200 еріктінің қатысуымен жүргізілген жамау сынағында тітіркендіру немесе сезімталдық реакциялары анықталған жоқ. Дегенмен, егер BBP денеге сіңірілсе, ол уытты әсер ете алады. Оның егеуқырлар үшін LD50 көрсеткіші 2-ден 20 г/кг дене салмағына дейін ауыспайды.
No primary irritation or sensitization reactions were found in a patch test involving 200 volunteers. However, if BBP is taken up by the body it can exert toxic effects. It has a LD50 for rats ranging from 2 to 20 g/kg body weight.
Кәсіптік қауіптер
PVC өңдеу өнеркәсібіндегі жұмысшылар BBP деңгейіне жалпы халықтан қарағанда көбірек ұшырайды, демек олардың денсаулығына кері әсер ету қаупі жоғары. Жұмысшыларда тыныс алу жүйесіне немесе шеткі нерв жүйесіне әсері байқалған жоқ. Бірақ, олардың зәрінен BBP метаболиттерінің сәл жоғары деңгейі анықталды. Дегенмен, BBP-ға ұзақ мерзімді кәсіби ұшырау көп миелома ауруының қаупін айтарлықтай арттырады. BBP сонымен қатар қалалық жерлерде тұратын балалардағы тыныс жолдарының қабынуымен байланысты. Сонымен қатар, үй шаңынан түсетін BBP-ға жүктілік кезеңінде ұшырау балалық экзема қаупін арттырады деген деректер бар. Жұқтылық дамуына BBP-ның пренаталдық әсерін анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет.
Workers in the PVC processing industry are exposed to higher levels of BBP than the general public and are thus more at risk of experiencing negative health effects. No effects of the respiratory or peripheral nerve system have been observed in workers. Although slightly higher levels of BBP metabolites were found in their urine. Long term occupational exposure to BBP does, however, significantly increase the risk of multiple myeloma. BBP has also been positively associated with airway inflammation in children living in urban areas. Moreover, there is evidence suggesting that prenatal exposure to BBP coming from in house dust affects the risk of childhood eczema. Further research is needed to establish the effect of prenatal exposure on fetal development.
Терратогендік және репродуктивті әсері
Адамдарға BBP-нің репродуктивтік әсері туралы небары бірнеше зерттеу жүргізілген, бірақ нәтижелері нақты емес. NTP CERHR мәліметтері бойынша, әсер еткен ерлердегі зиянды репродуктивтік әсерлер көріне алмайды. Дегенмен, бір зерттеуде монобутил фталаты – BBP-нің негізгі метаболиті мен сперма сапасының өзгеруі арасында байланыс бар екені анықталды. Адамдарға BBP-нің тератогендік әсері зерттелмеген. Алайда, жануарлармен көптеген зерттеулер жүргізілді. Егеуқұйрықтарға жүктілік кезеңінде BBP-нің жоғары дозаларының әсер етуі ұрықтың дене салмағының төмендеуіне, туа біткен кемістіктердің көбеюіне, имплантациядан кейін жоғалуға және тіпті эмбрионның өліміне алып келуі мүмкін. Егеуқұйрық ұрықтарында байқалған тератогендік әсерлер даму кезеңіндегі әсер ету уақытына байланысты сияқты. Жүктіліктің бірінші жартысында BBP-ге әсер ету эмбриолетальділікке, ал екінші жартысында тератогенділікке әкеледі. Бұған қоса, тұқымдық қапшықтардың салмағының төмендеуі байқалды. BBP канцерогендік қасиеттерімен байланысты болғанымен, зерттеулер BBP генотоксикалық емес екенін көрсетеді.
Only a few studies have been done on reproductive effects of BBP on humans, but the results are inconclusive. According to the NTP CERHR the adverse reproductive effects are negligible for exposed men. Yet, one study found a link between altered semen quality and exposure to monobutyl phthalate, a major metabolite of BBP. No research has been done on the teratogenic effects of BBP on humans. However, numerous studies have been conducted with animals. Prenatal exposure to high levels of BBP in rats can lead to lower fetal body weight, increased incidence of fetal malformations, post implantation loss and even embryonic death. The precise teratogenic effects observed in rat fetuses seem to be related to the period of exposure in development. Exposure to BBP in the first half of pregnancy lead to embryolethality while exposure in the second half to teratogenicity. Additionally, reduced seminal vesicle weight has been observed. Although BBP has been linked to carcinogenicity, studies indicate that BBP is not genotoxic.
Деградация
BBP-нің ыдырауын ескере отырып, оның құрамында екі эстерлік функционалдық топ бар екенін білу қажет. Бұл организмдерге биоөзгерістерге ұшыратуға мүмкіндік береді. Эстерлік топтар BBP-ге суға тарту қасиетін сыйлайды, сондықтан ол оңай гидролизденеді. 1997 жылы жасалған зерттеуде, биоөзгерістердің BBP ыдырауында маңызды рөл атқаратыны анықталды. Сонымен қатар, судағы ерігіштігі, биоөзгерістің қоршаған ортадағы тиімділігіне әсер етеді. Бутил тобы BBP-ге басқа пластификаторларға қарағанда салыстырмалы түрде жақсы ерігіштік береді, оның гидрофобты қасиеттерін сәл арттырады. Алкил тізбегі неғұрлым ұзын болса, соғұрлым ерігіштігі төмендеп, ыдырауы қиындатады.
When the degradation of BBP is taken into consideration, one should be aware of the fact that it contains two ester functional groups. This gives organisms a handle for biotransformations. The ester groups gives BBP hydrophilic properties and will therefore hydrolyze fairly easy. Following an examination performed in 1997, it was found that biotransformations play a very important role in the degeneration of BBP. Furthermore, the solubility in water plays a significant role in the effectiveness of biotransformation in an environment. The butyl group gives BBP a slightly more hydrophobic property, compared to other plasticizer it is relatively good soluble. The longer the alkyl chain the less soluble and the less well it is degenerated.
Заңнамалық шаралар
2005 жылғы 2 желтоқсанда BBP Калифорния штатының 65-қадамға сәйкес дамуға зиянды зат ретінде тізімге енгізілді. Калифорния штатының Қоршаған ортаға қауіпті факторларды бағалау басқармасы (OEHHA) 2013 жылғы 1 шілдеде BBP үшін күніне 1200 микрограммға дейін рұқсат етілген максималды доза деңгейін бекітті. Канада билігі фталаттарды, соның ішінде BBP-ді жұмсақ ПВХ балалар ойыншықтарында және балаларға арналған күтім заттарында қолдануды шектеді. Еуропалық Одақ Кеңесінің 67/548/ЕЭК директивасына сәйкес1, BBP өршуге зиянды зат ретінде жіктеледі және оның қолданылуы шектеуге алынған. Бұл шектеу кез келген түрдегі ойыншықтар мен балаларға арналған күтім заттарын нарыққа ұсынуды және пайдалануды қамтиды. Бұл шектеулер 2017 жылғы 16 қаңтардан бері күшінде. BBP-нің жіктелуі мен таңбалануына байланысты компаниялар баламалы заттарды қолдануға көшті. Шектеулер тек ойыншықтармен ғана шектелмейді. 2006 жылғы 22 қарашадан бастап BBP қосқан косметикалық өнімдерді Еуропалық Одақ тұтынушыларына жеткізуге тыйым салынды.
BBP was listed as a developmental toxicant under California's Proposition 65 on December 2, 2005. California's Office of Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA), on July 1, 2013, approved a Maximum Allowable Dose Level of 1,200 micrograms per day for BBP. Canadian Authorities have restricted the usage of phthalates, including BBP, in soft vinyl children's toys and child care articles. According to EU Council Directive 67/548/EEC1, BBP is classified as reproductive toxicant and therefore restricted in use. The restriction covers the placing on the market and use in any type of toys and childcare articles. These restrictions are in place since 16 January 2017. Due to the classification and labelling of BBP companies have moved to the use of alternatives. Restrictions are not limited to toys. Since 22 November 2006 cosmetic products containing BBP shall not be supplied to consumers in the EU.