Введение
Chembox
|Watchedfields = изменены
|verifiedrevid = 477238480
|ImageFileR1 = Acetaldehyde tall 2D skeletal.png
|ImageSizeR1 = 75px
|ImageNameR1 = Скелетная структура ацетальдегида
|ImageFileL2 = Acetaldehyde 3D balls.png
|ImageNameL2 = Модель «шар и стержень»
|ImageFileL1 = Acetaldehyde 2D flat.svg
|ImageNameL1 = Структура Льюиса ацетальдегида
|ImageFileR2 = Acetaldehyde 3D vdW.png
|ImageNameR2 = Модель с учетом ван-дер-ваальсовых радиусов
|PIN = Ацетальдегид
|SystematicName = Этаналь, ацетальдегид
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 =
|Section7 = Опасности ацетальдегида (Chembox Hazards)
|ExternalSDS = HMDB
|GHSPictograms =
|HPhrases =
|LC50 = 13 000 ppm (крыса), 17 000 ppm (хомяк), 20 000 ppm (крыса) и вырабатывается растениями. Он также образуется при частичном окислении этанола ферментом печени алкогольдегидрогеназой и является одним из факторов, вызывающих похмелье после употребления алкоголя. Пути воздействия включают воздух, воду, почву или грунтовые воды, а также употребление с пищей и курение. Прием дисульфирама ингибирует ацетальдегиддегидрогеназу, фермент, ответственный за метаболизм ацетальдегида, что приводит к его накоплению в организме. Международное агентство по изучению рака (IARC) отнесло ацетальдегид к группе 1 канцерогенов. Ацетальдегид – «один из наиболее часто встречающихся токсинов в воздухе, риск развития рака при воздействии которого превышает один случай на миллион».
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 477238480
|ImageFileR1 = Acetaldehyde tall 2D skeletal. png
|ImageSizeR1 = 75px
|ImageNameR1 = Skeletal structure of acetaldehyde
|ImageFileL2 = Acetaldehyde 3D balls. png
|ImageNameL2 = Ball and stick model
|ImageFileL1 = Acetaldehyde 2D flat. svg
|ImageNameL1 = Lewis structure of acetaldehyde
|ImageFileR2 = Acetaldehyde 3D vdW. png
|ImageNameR2 = Space filling model
|PIN = Acetaldehyde
|SystematicName = EthanalAcetylaldehyde
|Section1 =
|Section2 =
|Section3 =
|Section4 =
|Section7 = Chembox Hazards
|ExternalSDS = HMDB
|GHSPictograms =
|HPhrases =
|LC50 = 13,000 ppm (rat), 17,000 ppm (hamster), 20,000 ppm (rat) and is produced by plants. It is also produced by the partial oxidation of ethanol by the liver enzyme alcohol dehydrogenase and is a contributing cause of hangover after alcohol consumption. Pathways of exposure include air, water, land, or groundwater, as well as drink and smoke. Consumption of disulfiram inhibits acetaldehyde dehydrogenase, the enzyme responsible for the metabolism of acetaldehyde, thereby causing it to build up in the body. The International Agency for Research on Cancer (IARC) has listed acetaldehyde as a Group 1 carcinogen. Acetaldehyde is "one of the most frequently found air toxins with cancer risk greater than one in a million".
История
Ацетальдегид был впервые обнаружен шведским фармацевтом и химиком Карлом Вильгельмом Шеелем (1774); затем его исследовали французские химики Антуан Франсуа, граф де Фуркрой и Луи Николас Ваукелин (1800), а также немецкие химики Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1821, 1822, 1832) и Юстус фон Либиг (1835). В 1835 году Либиг назвал его "алдегидом"; впоследствии название было изменено на "ацетальдегид".
Гидроформиляция метанола
Гидроформилирование метанола с использованием катализаторов, таких как соли кобальта, никеля или железа, также приводит к образованию ацетальдегида, хотя этот процесс не имеет промышленного значения. Аналогичным образом, ацетальдегид образуется из синтез-газа с невысокой селективностью. При комнатной температуре ацетальдегид (CH3CH=O) стабильнее винилового спирта (CH2=CHOH) на 42,7 кДж/моль: в целом, кето-энольная таутомеризация протекает медленно, но катализируется кислотами. Фотоиндуцированная кето-энольная таутомеризация возможна в атмосферных или стратосферных условиях. Эта фототаутомеризация важна для атмосферы Земли, поскольку считается, что виниловый спирт является предшественником карбоновых кислот в атмосфере.
Реакции аддиции и конденсации
Ацетальдегид является распространенным электрофилом в органическом синтезе. В реакциях присоединения ацетальдегид является прохиральным. Он используется главным образом в качестве источника синтона "CH3C+H(OH)" в алдольных реакциях и связанных с ними реакциях конденсации. Реактивы Гриньяра и органолитиевые соединения реагируют с MeCHO с образованием гидроксиэтильных производных. В одной из наиболее эффектных реакций присоединения формальдегид в присутствии гидроксида кальция присоединяется к MeCHO, образуя пентаэритрит C(CH2OH)4 и формиат. В реакции Штрекера ацетальдегид конденсируется с цианидом и аммиаком, с последующим гидролизом давая аминокислоту аланин. Ацетальдегид может конденсироваться с аминами, образуя имины; например, с циклогексиламинамином, образуя N-этилиденциклогексиламин. Эти имины могут быть использованы для направления последующих реакций, таких как альдольная конденсация. Он также является строительным блоком в синтезе гетероциклических соединений. В одном из примеров, при обработке аммиаком, он превращается в 5-этил-2-метилпиридин ("алдегид коллидин").
Полимерные формы
Три молекулы ацетальдегида конденсируются с образованием "паральдегида" – циклического тримера, содержащего одинарные связи C–O. Аналогично, конденсация четырех молекул ацетальдегида приводит к образованию циклической молекулы металдегида. Паральдегид можно получить с хорошим выходом, используя серную кислоту в качестве катализатора. Металдегид получают лишь в небольшом проценте выхода и при охлаждении, часто используя HBr вместо H2SO4 в качестве катализатора. При температуре −40 °C в присутствии кислотных катализаторов образуется полиацетальдегид. Хотя виниловый спирт является полимерной формой ацетальдегида, поливиниловый спирт нельзя получить из ацетальдегида.
Ацетальные производные
Ацетальдегид образует стабильный ацеталь при реакции с этанолом в условиях, благоприятствующих обезвоживанию. Продукт, CH3CH(OCH2CH3)2, формально называется 1,1-диэтоксиэтаном, но обычно именуется как "ацеталь". Это может привести к путанице, поскольку термин "ацеталь" чаще используется для описания соединений с функциональными группами RCH(OR')2 или RR'C(OR'')2, а не для обозначения именно этого соединения – на самом деле, 1,1-диэтоксиэтан также описывается как диэтилацеталь ацетальдегида.
Предельные значения воздействия
Пороговое предельно допустимое значение составляет 25 ppm (STEL/предельное значение). Максимально допустимая концентрация на рабочем месте (MAK) – 50 ppm. При концентрации ацетальдегида 50 ppm раздражение или локальное повреждение тканей слизистой оболочки носа не наблюдается. Попадая в организм, ацетальдегид быстро метаболизируется в печени до уксусной кислоты. Лишь небольшая его часть выдыхается в неизмененном виде. После внутривенного введения период полувыведения из крови составляет приблизительно 90 секунд.
Раздражение
Ацетальдегид является раздражителем для кожи, глаз, слизистых оболочек, горла и дыхательных путей. Это происходит уже при концентрациях в 1000 ppm. Симптомы воздействия этого соединения включают тошноту, рвоту и головную боль. Эти симптомы могут не возникать сразу. Порог восприятия ацетальдегида в воздухе составляет от 0,07 до 0,25 ppm. В 1988 году Международное агентство по исследованию рака заявило: "Имеются достаточные доказательства канцерогенности ацетальдегида (основного метаболита этанола) на экспериментальных животных". В октябре 2009 года Международное агентство по исследованию рака обновило классификацию ацетальдегида, указав, что ацетальдегид, содержащийся в алкогольных напитках и образующийся в организме при их употреблении, отнесен к группе 1 канцерогенов для человека. Кроме того, ацетальдегид повреждает ДНК и вызывает аномальное развитие мышц, поскольку связывается с белками.
Скрещенные связи ДНК
Ацетальдегид индуцирует межцепочечные сшивки ДНК, являющиеся формой повреждения ДНК. Эти сшивки могут быть восстановлены одним из двух путей репарации ДНК, связанных с репликацией. Первый из них называется FA-путем, поскольку в нем используются генные продукты, дефектные у пациентов с анемией Фанкони. Этот путь репарации приводит к увеличению частоты мутаций и изменению мутационного спектра.
Генетические заболевания
Исследование 818 людей, злоупотребляющих алкоголем, показало, что у тех, кто подвергается воздействию большего, чем обычно, количества ацетальдегида из-за генетического варианта гена ADH1C, а именно ADH1C*1, повышен риск развития рака верхних отделов желудочно-кишечного тракта и печени.
Дисульфирам
Дисульфирам (Antabuse) ингибирует ацетальдегиддегидрогеназу – фермент, который окисляет это вещество в уксусную кислоту. В процессе метаболизма этанола образуется ацетальдегид, который затем преобразуется ацетальдегиддегидрогеназой в уксусную кислоту, но при ингибировании фермента ацетальдегид накапливается. Если человек употребляет этанол, принимая дисульфирам, симптомы похмелья от этанола проявляются быстрее и более интенсивно (дисульфирам-алкогольная реакция). Поэтому дисульфирам иногда используют как средство, препятствующее употреблению алкоголя людьми, стремящимися к трезвости.
Внутренний воздух
Ацетальдегид является потенциальным загрязнителем на рабочих местах, в помещениях и в окружающей среде. Более того, большинство людей проводят более 90% своего времени в помещениях, что повышает степень воздействия и риск для здоровья. В исследовании, проведенном во Франции, средняя концентрация ацетальдегида в 16 домах была примерно в семь раз выше, чем на улице. В гостиной средняя концентрация составляла 18,1±17,5 мкг/м³, в спальне – 18,2±16,9 мкг/м³, в то время как в наружном воздухе средняя концентрация составляла 2,3±2,6 мкг/м³. Сделан вывод, что летучие органические соединения (ЛОС), такие как бензол, формальдегид, ацетальдегид, толуол и ксилолы, следует рассматривать как приоритетные загрязнители в связи с их воздействием на здоровье. Отмечено, что в отремонтированных или новых зданиях концентрация ЛОС часто на несколько порядков выше. Основными источниками ацетальдегида в домах являются строительные материалы, ламинат, напольные покрытия из ПВХ, лакированные деревянные полы и лакированные пробковые/сосновые полы (содержатся в лаке, а не в древесине). Он также содержится в пластмассах, красках на масляной и водной основе, потолочных панелях из композитной древесины, древесно-стружечных плитах, фанере, обработанной сосновой древесине и мебели из ламинированной древесно-стружечной плиты.
Внешний воздух
Ацетальдегид широко используется в различных отраслях промышленности и может попадать в сточные воды или атмосферу в процессе производства, использования, транспортировки и хранения. Источники ацетальдегида включают выбросы от сжигания топлива стационарными двигателями внутреннего сгорания и электростанциями, работающими на ископаемом топливе, древесине или отходах, добычу нефти и газа, нефтеперерабатывающие заводы, цементные заводы, лесопильные, деревообрабатывающие и бумажные фабрики. Ацетальдегид также содержится в выхлопных газах автомобилей и дизельных двигателей. В результате ацетальдегид является "одним из наиболее часто обнаруживаемых токсичных веществ в воздухе, при котором риск развития рака превышает один случай на миллион". В исследованиях на грызунах продемонстрировано его синергетическое действие с никотином в контексте формирования зависимости. Ацетальдегид также является наиболее распространенным канцерогеном в табачном дыме и растворяется в слюне во время курения.
Курение каннабиса
Ацетальдегид был обнаружен в дыме каннабиса. Это было установлено с использованием новых химических методов, которые продемонстрировали, что ацетальдегид вызывает повреждение ДНК в лабораторных условиях.
Потребление алкоголя
Многие микробы производят ацетальдегид из этанола, но обладают меньшей способностью к его элиминации, что может приводить к накоплению ацетальдегида в слюне, желудочном соке и содержимом кишечника. Ферментированные продукты питания и многие алкогольные напитки также могут содержать значительное количество ацетальдегида. Ацетальдегид, образующийся в результате окисления этанола, табачного дыма и продуктов питания в слизистых оболочках или микроорганизмами, предположительно действует как кумулятивный канцероген в верхних отделах пищеварительного тракта человека. Согласно "Заключению по ацетальдегиду" (2012) Научного комитета Европейской комиссии по безопасности потребителей (SCCS), предельно допустимый уровень для косметических средств составляет 5 мг/л, и ацетальдегид не следует использовать в ополаскивателях для полости рта.
Пластмассы
Ацетальдегид может образовываться в результате фотоокисления полиэтилентерефталата (ПЭТ) посредством реакции Норриша II типа. Несмотря на то, что концентрации, образующиеся в этом процессе, крайне малы, ацетальдегид обладает исключительно низким порогом восприятия вкуса и запаха – около 20–40 частей на миллиард (ppb) – и может вызывать посторонний привкус в бутилированной воде. Концентрация, при которой среднестатистический потребитель способен ощутить ацетальдегид, все еще значительно ниже уровней, представляющих опасность для здоровья.
Чрезмерный рост Candida
У пациентов с потенциально канцерогенными заболеваниями полости рта Candida albicans выделяет ацетальдегид в количествах, достаточных для вызывания проблем.