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».

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.