Кіріспе
1,2 пропандиол
Пропиленгликоль (IUPAC атауы: пропан-1,2-диол) – тұтқыр, түссіз сұйықтық, иісі жоқ дерлік, бірақ сәл тәтті дәмге ие. Оның химиялық формуласы CH3CH(OH)CH2OH. Екі спирт тобын қамтығандықтан, ол диол ретінде жіктеледі. Су, ацетон және хлороформ сияқты көптеген еріткіштермен жақсы араласады. Жалпы, гликольдер теріге тітіркендірмейді және ұшқыштығы төмен. Ол негізінен полимерлер өндірісі үшін ірі көлемде шығарылады. Еуропалық Одақта тағамдық қолданыс үшін E1520 нөмірімен белгіленеді. Косметика және фармакологияда E490 нөмірі қолданылады. Пропиленгликоль пропиленгликоль альгинатының құрамында да болады, ол E405 деп аталады. Пропиленгликоль – АҚШ Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасының (FDA) 21 CFR x184.1666 бойынша қауіпсіз деп танылған (GRAS) заттарының тізіміне енген, сондай-ақ FDA оны кейбір жағдайларда жанама тамақ қоспасы ретінде де мақұлдаған. Пропиленгликоль АҚШ және Еуропада жергілікті, ауызша және кейбір венаға егілетін дәрілік препараттарды да жеткізу үшін қолданылады және бекітілген.
Құрылымы
Бұл қосылыс пропан 1,3 диол изомерінен, белгілі (бета) β пропиленгликольден ажырату үшін кейде (альфа) α пропиленгликоль деп аталады. Пропиленгликоль хиралды. Коммерциялық өндіріс процестерінде әдетте рацемат пайдаланылады. S изомері биотехнологиялық тәсілдермен өндіріледі.
Өнеркәсіптік
Пропиленгликол өнеркәсіптік тұрғыдан негізінен пропилен оксидінен (тағамдық сапалы қолдану үшін) өндіріледі. 2018 жылғы деректер бойынша, жыл сайын 2,16 миллион тонна өндіріледі. Дайын өнімдердің құрамында 20% пропиленгликоль, 1,5% дипропиленгликоль және аздаған мөлшерде басқа полипропиленгликольдер болады. Тағы да тазарту арқылы өндірістік немесе USP/JP/EP/BP стандартындағы пропиленгликоль алынады, оның тазалығы әдетте 99,5% немесе одан да жоғары болады. АҚШ фармакопеясының (USP) пропиленгликолын қолдану, жаңа қысқартылған дәрілік өтінімнің (ANDA) қабылданбау тәуекелін азайтуға мүмкіндік береді. Пропиленгликолды биодизель өндірісінің қосалқы өнімі – глицеринден де алуға болады.
Полимерлер
Өндірілген пропиленгликольдің 45 пайызы қанықпаған полиэстер шайырларын өндіру үшін химиялық шикізат ретінде пайдаланылады. Осыған байланысты пропиленгликоль қанықпаған малейлік ангидрид пен изофталь қышқылының қоспасымен реакцияласып, сополимер түзеді. Бұл ішінара қанықпаған полимер термопластикалық материалдар алу үшін қосымша байланысқа түседі. Осы қолданысқа қатысты, пропиленгликоль пропилен оксидімен реакцияласып, полиуретандар өндіруге қолданылатын олигомерлер мен полимерлерді береді. Дәрілік заттарды немесе жеке күтім өнімдерін таратуға арналған буландырғыштардың құрамында жиі пропиленгликоль кездеседі. Пропиленгликоль көптеген дәрілік препараттарда, оның ішінде ауызға қабылдауға, инъекциялық және сыртқы қолдануға арналған түрлерде еріткіш ретінде қолданылады. Суда ерімейтін көптеген фармацевтикалық препараттар пропиленгликольді еріткіш және тасымалдаушы ретінде пайдаланады; мысалы, бензодиазепин таблеткалары. Пропиленгликоль көптеген фармацевтикалық капсулалық препараттардың еріткіші және тасымалдаушысы ретінде де қолданылады. Сонымен қатар, жасанды көз жасының кейбір түрлерінде пропиленгликоль ингредиент ретінде қолданылады.
Тоңазытқыш
Судың қату температурасы пропиленгликольмен араластырылғанда төмендейді. Ол ұшақтарды мұздан тазарту және мұздан қорғау сұйықтығы ретінде қолданылады. 50% сумен сұйылтылған және қыздырылған ерітінді коммерциялық ұшақтардың фюзеляждарындағы мұз қабықтарын жою үшін қолданылады (мұздан тазарту), ал 100% сұйылтылмаған суық ерітінді ұшу алдында белгілі бір уақытқа мұз қабықтарының пайда болуын болдырмау үшін ұшақтың қанаттары мен құйрық бөліктеріне ғана қолданылады (мұздан қорғау). Мұндай уақыт аралығы әдетте қардың қарқындылығына және ауа температурасына байланысты 15–90 минутқа дейін шектеледі. Қоспаның салыстырмалы түрде аз улы екенін көрсету үшін қызғылт түске боялған пропиленгликоль-су қоспалары RV немесе теңіздік антифриз деген атпен сатылады. Пропиленгликоль жиі этиленгликольдің орнына аз улы, экологиялық таза автокөлік антифризі ретінде қолданылады. Ол сондай-ақ бос тұрған ғимараттардағы су жүйелерін қыстау үшін де қолданылады. Эутектикалық құрамы/температурасы 60:40 пропиленгликоль:су/−60 °C. Бірақ, саудадағы −50 °F/−45 °C өнімде су көбірек; әдетте 40:60 пропорциясы қолданылады.
Электрондық темекі сұйықтығы
Пропиленгликоль, өсімдік глицерині немесе екеуінің қоспасы – электронды темекілерде қолданылатын сұйықтықтың негізгі ингредиенттері. Олар булантырылып, түтінге ұқсатып жасалады және никотин мен хош иістендіргіштер сияқты заттарды тасымалдаушы ретінде қызмет етеді.
Түрлі қолданулар
Табиғи және синтетикалық көптеген заттардың еріткіші ретінде. Ылғал сақтағыш ретінде (E1520). Мұздық мұздың қату температурасын төмендетуші ретінде. Ветеринарияда шайнамалы малдардағы гиперкетонемияны емдеу үшін қолданылады. Косметика өнеркәсібінде пропиленгликоль әртүрлі макияж түрлері үшін тасымалдаушы немесе негіз ретінде жиі пайдаланылады. Жәндіктерді ұстау және сақтау үшін (ДНК сақтағышы ретінде қоса). Фильмдер мен тікелей эфирлердегі арнайы эффекттерде театрлық түтін мен тұман жасау үшін. "Түтін машиналары" немесе "Тұман генераторлары" пропиленгликоль мен су қоспасын буландырып, түтін иллюзиясын тудырады. Бұл машиналардың көпшілігі пропиленгликоль негізіндегі сұйықтықты қолданса, кейбіреулері майды пайдаланады. Пропиленгликоль қолданатындар оны электронды темекілердегідей принциппен жұмыс істейтін қыздыру элементі арқылы тығыз буды шығарады. Бұл машиналардың шығаратын буы түтінге ұқсас көрінеді, бірақ орындаушылар мен сахналық топқа түтінге тән зиян мен иіс тигізбейді. ГК-ға бай тізбектерді анықтау үшін нуклеин қышқылдарының балқу температурасын төмендету мақсатында полимераза тізбектік реакциясында (ПТР) қосымша ретінде қолданылады. Беттік белсенді зат ретінде судың заттардың бетінде жиналмауына кедері келтіреді. Ол фотосуретте осы мақсатта қолданылады, су дақтарының немесе пленканы немесе қағазды өңдеу үшін қолданылатын судан минералдық тұнбалардың пайда болу қаупін азайтады.
Адамға арналған қауіпсіздік
Пропиленгликолді орташа мөлшерде қолданғанда жануарлардың дамуына және/немесе көбеюіне ешқандай өлшенетін әсері жоқ, және егер белсенді түрде қолданылмаса, адамның дамуына немесе көбеюіне зиянды әсер тигізбейді. Пропиленгликоль негізіндегі никотин, ТГК және басқа да каннабиноидтарды пайдаланатын электронды темекілердің қауіпсіздігі туралы көптеген пікір қақтығыстары бар. Осы пікір қақтығысында Е витаминінің ацетаты да анықталды.
Ауызша қабылдау
Пропиленгликольдің жедел ауыздық уыттылығы өте төмен, ал адам ағзасына әсер ету үшін үлкен мөлшерде қажет; шын мәнінде, пропиленгликольдің уыттылығы этанолдың үштен бір бөлігін құрайды. Пропиленгликоль адам ағзасында пируват қышқылына (глюкоза метаболизмінің қалыпты бөлігі, оңай энергияға айналады), сірке қышқылына (этанол метаболизмі арқылы өңделеді), сүт қышқылына (әдетте ас қорыту кезінде көп мөлшерде болатын қалыпты қышқыл) және пропиональдегидке (потенциалды қауіпті зат) айналады. Dow Chemical Company компаниясының мәліметтері бойынша, егеуқұйрықтар үшін LD50 (сынақ популяциясының 50% -ын өлтіретін доза) 20 г/кг (ауыз жолымен / егеуқұйрықтар үшін) құрайды. Уыттылық әдетте плазмадағы концентрация 4 г/л-ден жоғары болғанда байқалады, бұл салыстырмалы түрде қысқа мерзімде өте көп мөлшерде қабылдауды талап етеді, немесе дәрі-дәрмектер мен витаминдерді ішке немесе ауызға үлкен дозада интравендік немесе оральді түрде енгізу кезінде пайда болады. АҚШ-тағы алкогольді сусындарды есептемегенде, PG құрамында 1 г/кг дейін болатын тағамдар мен қоспаларды тұтыну арқылы уытты деңгейге жетуге жақын мүмкін емес, ал АҚШ-та алкогольді сусындарға 5 пайыз = 50 г/кг рұқсат етілген. Пропиленгликольмен улану жағдайлары көбінесе дұрыс емес интравендік енгізуге немесе балалардың үлкен мөлшерде кездейсоқ жұтып алуына байланысты. Ұзақ мерзімді ауыздық уыттылықтың ықтималдығы да төмен. Ұлттық токсикологиялық бағдарламаның үздіксіз өсіру зерттеуінде, пропиленгликольді ауыз суымен тәулігіне 10100 мг/кг дене салмағына дейін алған ер және әйел тышқандардың фертильділігіне ешқандай әсері байқалған жоқ. Емделген тышқандардың бірінші және екінші ұрпақтарының фертильділігіне де ешқандай әсері байқалған жоқ. Пропиленгликольдің төмен созылмалы ауыздық уыттылығына байланысты, АҚШ-тың Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасы оны "жалпы қауіпсіз деп танылған" (GRAS) деп жіктеді, тікелей тағамдық қоспа ретінде пайдалануға, соның ішінде мұзқаймақ және мұздатылған десерттер сияқты мұздатылған тағамдарға рұқсат берілді. GRAS белгілемесі оның тағамдағы қолданысына ғана қатысты және басқа қолданыстарға қолданылмайды.
Тері мен көздің байланысы
Пропиленгликоль теріге тітіркендірмейді, аллергиялық реакциялар туралы толық мәліметтерді төмендегі "Аллергиялық реакциялар" бөлімінен қараңыз. Сұйытылмаған пропиленгликоль көзді аздап тітіркендіреді, жеңіл уақытша конъюнктивит тудырады; әсері тоқтатылғаннан кейін көз қалпына келеді. 2018 жылы жасалған адамдар арасындағы зерттеуде 10 ер және әйел қатысушы 4 сағат бойы 442 мг/м³ дейін және 30 минут бойы 871 мг/м³ дейін концентрациядағы пропиленгликольға, орташа физикалық жүктемемен бірге, ұшырағанда өкпе функциясының нашарлауы немесе көздің тітіркену белгілері байқалмады, тек тыныс алу жолдарының аздап тітіркенуі тіркелді. Пропиленгликоль зертхана жануарларында сезімталдық немесе қатерлі ісік тудырмады, сондай-ақ генотоксикалық әлеуетін де көрсетпеді.
Ингаляция
Пропиленгликоль буларының жұтылуы қалыпты қолдану кезінде елеулі қауіп тудырмайды. Созылмалы ингаляция туралы деректердің жетіспеуіне байланысты, пропиленгликольді театрлық қойылымдарда немесе авариялық көз жуу станцияларында антифриз ерітінділері ретінде қолдану ұсынылмайды. Жақында пропиленгликоль (көбінесе глицеринмен бірге) никотин мен басқа да қоспаларды тасымалдаушы ретінде электрондық темекі сұйықтықтарының құрамына енгізілді, оның қолданылуы жаңа түрде әсер етуге алып келеді. Пропиленгликольді немесе аталған затты тұтастай алғанда созылмалы ингаляцияның ықтимал қауіптері әлі белгісіз. 2010 жылғы зерттеуге сәйкес, үй ішіндегі ауадағы, әсіресе жатын бөлмедегі ауадағы ПГЭ концентрациясы (пропиленгликоль және гликоль эфирлерінің қосындысы ретінде есептеледі) балаларда тыныс алу және иммундық жүйе ауруларының, соның ішінде астма, шоқжұмбақ, экзема және аллергияның пайда болу қаупін 50%-дан 180%-ға дейін арттырады. Бұл концентрация су негізіндегі бояулар мен су негізіндегі жүйе тазартқыштарды қолданумен байланысты. Дегенмен, зерттеу авторлары гликоль эфирлерінің, пропиленгликольдің емес, кінәлі екенін жазады.
Интравеноздық инъекция
Пропиленгликолді тамырға салу арқылы жүргізілген зерттеулер егеуқұйрықтар мен қояндарда LD50 көрсеткішінің 7 мл/кг дене салмағына тең екенін анықтады. Ruddick (1972) тышқандарда бұлшық етке салу арқылы алынған LD50 деректерін 13-20 мл/кг дене салмағы, ал қояндарда 6 мл/кг дене салмағы деп қорытты. Пропиленгликолды қосалқы зат ретінде пайдаланатын дәрілерді тамырға салудың жағымсыз әсерлері бірқатар адамдарда байқалды, әсіресе үлкен дозаларда. Бұл жағдайларда орталық нерв жүйесінің баяулауы, "гипотензия, брадикардия, ЭКГ-да QRS және T тісшелерінің бұзылыстары, аритмия, жүрек аритмиясы, құрысулар, алағайлық, қан сарысуының жоғары осмостығы, сүт қышқылының артуы және гемолиз" сияқты белгілер көрініс беруі мүмкін. Тікелей инъекцияланған пропиленгликолдің жоғары пайызы (12%-дан 42%-ға дейін) дозасына байланысты өзгермеген күйінде немесе несеппен шығарылады, ал қалған бөлігі глюкуронид түрінде шығады. Доза мөлшері артқан сайын бүйрек сүзілімінің жылдамдығы төмендейді, бұл пропиленгликолдың спирт ретіндегі жұмсақ жансыздандыру / ОЖЖ-ны басу қасиеттерімен байланысты болуы мүмкін. Бір жағдайда, қарт адамға пропиленгликол ерітіндісіндегі нитроглицерин тамырға салынғанда кома мен ацидозға түсірген болуы мүмкін. Дегенмен, пропиленгликолдан кейін өлім жағдайлары расталған жоқ.
Жануарлар
Пропиленгликоль – иттің және қант планерлерінің тағамына қосылатын, жануарлар азығы санатына жататын және 9 мл/кг ЛД50 дозасында иттің үшін қауіпсіз деп танылған тағамдық қоспа. Зертханалық жануарлардың көпшілігі үшін ЛД50 көрсеткіші жоғары (20 мл/кг). Дегенмен, мысықтарға арналған тағамдарда қолдануға тыйым салынған, себебі ол Хайнц денешіктерінің пайда болуымен және қызыл қан клеткаларының қысқаруымен байланысты. MPG-нің Heinz денешіктерін тудыруы иттің, ірі қара малдың немесе адамдардың денесінде байқалған жоқ. ПГ сүт өндірісінде 1950 жылдан бері кетоз белгілері бар сиырларға қолданылып келеді. Лактацияның алғашқы кезеңдеріндегі теріс энергия теңгерімшілігі жануардың денесіндегі глюкоза деңгейінің төмендеуіне алып келуі мүмкін, бұл бауырды дене майын түрлендіру арқылы бұл тапшылықты өтеуге итермелейді, соның салдарынан бірнеше денсаулық мәселелері туындайды, мысалы, ауысқан қарқын. PG «ацетат пен ацетаминофеннің пропионатқа қатынасын төмендетіп, руминалдық ПГ-нің пропионатқа айналуын күшейтеді және ірі қара малдың энергия тапшылығын жоюға көмектеседі». Солтүстік Американың контактты дерматит тобының (NACDG) 1996-2006 жылдар аралығындағы мәліметтері бойынша, пропиленгликольге байланысты контактты дерматит ең көп кездесетін жер – бет (25,9%), одан кейін тараған немесе шашыраңқы түрі (23,7%) байқалды. Пропиленгликольдің аллергиялық реакцияларды тудыру мүмкіндігі және оның түрлі жергілікті және жүйелік өнімдерде жиі қолданылуына байланысты, 2018 жылы Американдық контактты дерматит қоғамы оны «Жылдың аллергені» деп атады. The Mayo Clinic журналының соңғы жарияланымдарында пропиленгликольға оң нәтиже берген тері сынақтарының көрсеткіші 0,85% (100/11 738 пациент) құрады, ал жалпы тітіркендіргіштік деңгейі 0,35% (41/11 738 пациент) болды, бұл мәліметтер 1997-2016 жылдар аралығындағы 20 жылдық кезеңде тіркелді. Реакциялардың 87%-ы әлсіз, ал 9%-ы күшті деп жіктеліпті. Оң реакция көрсеткіші тиісінше 5%, 10% және 20% пропиленгликоль концентрациясы үшін 0%, 0,26% және 1,86% құрады, концентрация артқан сайын көрсеткіштер де өсті. Тітіркендіргіш реакция көрсеткіші тиісінше 5%, 10% және 20% пропиленгликоль үшін 0,95%, 0,24% және 0,5% болды. Пропиленгликольге тері сезімталдығы басқа да бірнеше аллергендерге сезімтал науқастарда байқалды, олардың ең көп тарағандары: Myroxylon pereirae шайыры, бензалконий хлориді, карба қоспасы, калий дихроматы, неомицин сульфаты. Пропиленгликольге оң реакциялар кезінде бір мезгілде пайда болған оң аллергендердің орташа көрсеткіші 5, ал ең жоғарысы 5,6 құрады.
Қоршаған ортаға әсері
Пропиленгликоль табиғи түрде пайда болады, бәлкім адам ішегіндегі қанттардың анаэробтық катаболизмі нәтижесінде. Оны В12 витаминіне тәуелді ферменттер ыдыратады, олар оны пропиональдегидке айналдырады. Пропиленгликоль биологиялық процестер арқылы суда жылдам ыдырайды деп күтіледі, бірақ гидролиз, тотығу, булану, биоконцентрация немесе шөгіндіге сіңіруге айтарлықтай сезімтал болмайды деп есептеледі. Пропиленгликоль тұщы суда, теңіз суында және топырақта аэробалық жағдайда оңай биологиялық ыдырайды. Сондықтан пропиленгликоль қоршаған ортада тұрақсыз деп саналады. Пропиленгликоль су организмдеріне қатысты төменгі уыттылық деңгейін көрсетеді. Oncorhynchus mykiss балығымен жүргізілген зерттеуде ең төмен байқалатын өлім концентрациясы (96 сағаттық LC50) 40 613 мг/л құрады. Ұқсас түрде, теңіз балықтарындағы өлім концентрациясы Scophthalmus maximus балығында 96 сағаттық LC50 > 10 000 мг/л шамасында анықталды. Пропиленгликольдің уыттылығы төмен болғанымен, ол су бетінде ыдырау кезінде биохимиялық оттегіге (BOD) жоғары талап тудырады. Бұл процесс су организмдерінің тірі қалуына қажетті оттектің азаюына алып келіп, су өміріне кері әсер етеді. Микробтық популяциялар пропиленгликольді ыдыратқанда су қабатындағы еріген оттегінің (DO) көп мөлшері жұмсалады.