Этилкарбамат - Ethyl carbamate

Этилкарбамат
Структурная формула этилкарбамата
Этилкарбамат 3D Balls.png
Имена
Название ИЮПАК
Этилкарбамат
Другие имена
Этиловый эфир карбаминовой кислоты, уретан, этилуретан
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
3DMet
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.113 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 200-123-1
КЕГГ
MeSHУретан
Номер RTECS
  • FA8400000
UNII
Номер ООН2811
Характеристики
C3ЧАС7NО2
Молярная масса89.094 г · моль−1
ВнешностьБелые кристаллы
Плотность1,056 г см−3
Температура плавления От 46 до 50 ° C (от 115 до 122 ° F, от 319 до 323 K)
Точка кипения От 182 до 185 ° C (от 360 до 365 ° F; от 455 до 458 K)
0,480 г см−3 при 15 ° C
бревно п-0.190(4)
Давление газа1,3 кПа при 78 ° C
Кислотность (пKа)13.58
0,5206015862 D
Опасности
Главный опасностиВред при проглатывании

Может вызвать рак

Токсичный Т
R-фразы (устарело)R45
S-фразы (устарело)S45, S53
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 92 ° С (198 ° F, 365 К)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Этилкарбамат (также называемый уретан) является органическое соединение с формулой CH3CH2OC (O) NH2. Это сложный эфир из карбаминовая кислота и белое твердое вещество. Несмотря на название, он не входит в состав полиуретаны. Потому что это канцероген, его мало используют, но он естественным образом образуется в небольших количествах во многих ферментированных продуктах и ​​напитках.

Синтез

Производится промышленным способом путем нагрева. мочевина и этиловый спирт.[1] Возникают также под действием аммиак на этилхлорформиат.[2]

Синтез этилкарбамата.tif

Использует

Биомедицинские приложения

Этилкарбамат использовался как противоопухолевый агента и для других лечебных целей, но это приложение закончилось после того, как было обнаружено, что канцерогенный в 1943 году. Однако японцы продолжали использовать медицинские инъекции, и с 1950 по 1975 годы пациентам вводили около 100 миллионов ампул по 2 мл 7-15% -ного раствора этилкарбамата в качестве сорастворителя в воде для растворения нерастворимых в воде анальгетики, применяемые при послеоперационной боли. Эти дозы были оценены как канцерогенные для мышей.[3] Эта практика была прекращена в 1975 году. «Эта прискорбная медицинская ситуация, по-видимому, затронула наибольшее число (миллионы) людей, подвергшихся воздействию самых больших доз чистого канцерогена, о которых идет речь».[4] Автор, американский исследователь рака Джеймс А. Миллер, призвал провести исследования, чтобы определить влияние на уровень заболеваемости раком в Японии, но, по-видимому, ни одно из них не было проведено.

Перед Второй мировой войной этилкарбамат относительно широко использовался для лечения множественная миелома прежде, чем было установлено, что он токсичен, канцероген и в значительной степени неэффективен.[5] Согласно правилам FDA США этилкарбамат был исключен из фармацевтического использования. Однако небольшие количества этилкарбамата также используются в лабораториях в качестве анестетика для животных.[6]

Этилкарбамат был реклассифицирован IARC как канцероген группы 2A в 2007 году.

Этилкарбамат часто используется в качестве анестетик в эксперименты на животных, ежегодно публикуется более 100 исследований на животных с использованием этилкарбамата.[7] Одним из преимуществ использования этилкарбамата является то, что он имеет очень длительную продолжительность действия, при этом некоторые взрослые крысы остаются под наркозом через 24 часа после введения препарата.[8] Он также не подавляет нейрональную активность в кора в той же степени, что и изофлуран.[9]

Другое использование

Раньше сшивающие агенты для непрерывной обработки текстильных материалов для прессования синтезировали из этилкарбамата.[10]

Встречаемость в напитках и еде

Широкое распространение этилкарбамата в Алкогольные напитки был открыт в середине 1980-х годов. Чтобы привлечь внимание общественности к этой проблеме, Центр науки в интересах общества США опубликовал в 1987 году: Испорченная выпивка: Руководство для потребителей по уретану в алкогольных напитках. Исследования показали, что большинство, если не все, дрожжевые Алкогольные напитки содержат следы этилкарбамата (от 15 до 12 частей на миллион).[11] Другие продукты и напитки, приготовленные путем ферментации, также содержат этилкарбамат. Например, было обнаружено, что хлеб содержит 2 частей на миллиард;[12] В некоторых образцах соевого соуса было обнаружено до 20 частей на миллиард.[13] Количество как этилкарбамата, так и метил карбамат также были обнаружены в винах, саке, пиве, бренди, виски и других ферментированных алкогольных напитках.

Было показано, что этилкарбамат образуется в результате реакции этиловый спирт с мочевина:

Этанолмочевина реакция.tif

Эта реакция происходит намного быстрее при более высоких температурах, и поэтому более высокие концентрации этилкарбамата обнаруживаются в напитках, которые нагреваются во время обработки, таких как бренди, виски и др. дистиллированные напитки. Кроме того, нагревание после розлива в бутылки во время транспортировки или приготовления вызовет дальнейшее повышение уровня этилкарбамата.

Мочевина в винах является результатом метаболизма аргинин или же цитруллин к дрожжи или другие организмы. Отходы мочевины сначала метаболизируются внутри дрожжевой клетки, пока не достигнут определенного уровня. В этот момент он выводится наружу, где он может реагировать со спиртом с образованием этилкарбамата.

В 1988 году производители вина и других алкогольных напитков в Соединенные Штаты согласились контролировать уровень этилкарбамата в вине до уровня менее 15 частей на миллиард (частей на миллиард), а в более крепких алкогольных напитках - менее 125 частей на миллиард.[11]

Хотя мочевину невозможно удалить, ее можно минимизировать, контролируя удобрение виноградных лоз, сводя к минимуму их тепловое воздействие, используя самоклонирующиеся дрожжи.[14] и другие действия.[15] Кроме того, были разработаны некоторые штаммы дрожжей, которые помогают снизить уровень этилкарбамата при промышленном производстве алкогольных напитков.[16]

Еще одним важным механизмом образования этилкарбамата в алкогольных напитках является реакция цианида в качестве прекурсора, который вызывает сравнительно высокие уровни в спиртах, полученных из цианогенных растений, таких как сельский ром.[17]

Опасности

Этилкарбамат не очень токсичен для человека, о чем свидетельствует его использование в качестве лекарства. Исследования острой токсичности показывают, что самая низкая смертельная доза для крыс, мышей и кроликов составляет 1,2 г / кг или более. Когда этилкарбамат применялся в медицинских целях, около 50% пациентов испытывали тошноту и рвоту, а длительное употребление приводило к желудочно-кишечным кровотечениям.[18] Соединение почти не имеет запаха и имеет охлаждающий, соленый, горький вкус.[19]

Исследования на крысах, мышах и хомяках показали, что этилкарбамат вызывает рак при пероральном введении, инъекции или нанесении на кожу, но адекватных исследований рака у людей, вызванного этилкарбаматом, не сообщалось из-за этических соображений таких исследований. .[20] Однако в 2007 году Международное агентство по изучению рака повысило уровень этилкарбамата до канцерогена группы 2A, «вероятно канцерогенного для человека», на один уровень ниже, чем полностью канцерогенный для человека. МАИР заявило, что этилкарбамат «можно обоснованно предположить как канцероген для человека на основании достаточных доказательств канцерогенности у экспериментальных животных».[21] В 2006 году Совет по контролю за алкогольными напитками провинции Онтарио в Канаде отклонил импортные ящики хереса из-за чрезмерного содержания этилкарбамата.

Исследования в Гонконге (2009)[22] и Корея (2015)[23] Обозначьте степень накопления этилкарбамата в повседневной жизни. Ферментированные продукты, такие как соевый соус, кимчи, соевая паста, хлеб, булочки, булочки, крекеры и бобовый творог, наряду с вином, саке и сливовым вином, оказались продуктами с самым высоким уровнем этилкарбамата в традиционных азиатских диетах.

В 2005 году JECFA (Объединенный комитет экспертов ФАО / ВОЗ по пищевым добавкам) оценка риска этилкарбамата[24] пришли к выводу, что потребление этилкарбамата из повседневной пищи и алкогольных напитков вместе взятого вызывает беспокойство, и следует продолжать принимать меры по снижению этилкарбамата в некоторых алкогольных напитках. Мало сомнений[25] что этилкарбамат в алкогольных напитках очень важен для органов здравоохранения, в то время как кумулятивная суточная экспозиция в типичной диете также вызывает растущее беспокойство и заслуживает более пристального наблюдения. Корейское исследование пришло к выводу: «Было бы желательно внимательно следить за уровнем этилкарбамата в корейских продуктах и ​​найти способы снизить ежедневное потребление».

Оценка IARC привела к следующим регулирующим действиям США:[нужна цитата ]

  • NESHAP: Внесен в список опасных загрязнителей воздуха (HAP)
  • Закон о комплексных экологических мерах, компенсации и ответственности: регистрируемое количество (RQ) = 100 фунтов
  • Закон о чрезвычайном планировании и праве на информацию сообщества, Реестр выбросов токсичных веществ Агентства по охране окружающей среды: перечисленное вещество, подпадающее под требования к отчетности RCRA.
  • RCRA Перечисленные опасные отходы: вещество - U238

Обнаружение в алкогольных напитках

Обеспокоенность, вызванная токсикологическими аспектами ЭК вместе с низкими уровнями концентрации (мкг / л), обнаруживаемыми в винах, а также возникновением помех при обнаружении, побудила нескольких исследователей разработать новые методы ее определения в винах. Было использовано несколько методов экстракции и хроматографии, включая непрерывную жидкостно-жидкостную экстракцию (LLE) с помощью аппарата Сокслета, дериватизацию 9-ксантидролом с последующей жидкостной хроматографией под высоким давлением (HPLC) с детектированием флуоресценции и даже LLE после дериватизации с последующей газовой хроматографией в сочетании с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС). С другой стороны, эталонный метод, установленный Международной организацией винограда и вина (OIV), использует твердофазную экстракцию (SPE) перед количественным определением методом ГХ-МС. Другие методы также используют SPE, но используют газовую хроматографию с масс-спектрометрией (MDGC / MS) и жидкостную хроматографию с тандемной масс-спектрометрией (LC – MS / MS) для обнаружения. В большинстве описанных в литературе методологий количественного определения ЭК используется газовая хроматография с использованием LLE и SPE в качестве методов экстракции. Тем не менее, были предприняты некоторые усилия по разработке новых методологий определения ЭК без использования длительных процедур и трудоемких анализов, сочетающих точность с высокой чувствительностью. В этом отношении твердофазная микроэкстракция в свободном пространстве (HS-SPME) получила большое внимание, и были предложены альтернативные методологии с использованием самых последних технологий идентификации и количественного определения, такие как газовая хроматография с тандемным масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС / МС) и двумерная газовая хроматография с времяпролетной масс-спектрометрией (GC × GC – ToFMS).

Возможна также микроэкстракция упакованным сорбентом (MEPS). Методология MEPS / GC-MS была применена для количественного определения EC в винах.[26][27]

Миниатюрная жидкостно-жидкостная экстракция (mLLE) с последующей ЖХ-МС / МС может использоваться для определения ЕС в вине без использования дериватизирующих агентов.[28]

Родственные соединения

Другие карбаматы включают метил карбамат,[29] бутилкарбамат,[30] и фенил карбамат (т. стр. 149–152 ° C),[31] которые также можно приготовить из соответствующих хлорформиат и аммиак. Эти сложные эфиры представляют собой белые кристаллические твердые вещества при комнатной температуре. За исключением фенилкарбамата, они сублимируются при умеренных температурах; метил карбамат возгоняется при комнатной температуре. Первые два и этилкарбамат хорошо растворимы в воде, бензоле и эфире.[19][29][30] Эти другие карбаматы (метил, бутил и фенил) используются только в небольших количествах в исследовательских целях.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Егер, Питер; Рентцеа, Костин Н .; Кечка, Хайнц. «Карбаматы и карбамоилхлориды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a05_051.
  2. ^ Индекс Merck, 11-е издание, 9789
  3. ^ Nomura Cancer Research, том 35, страницы 2895–2899, октябрь 1975 г.
  4. ^ Японский журнал исследований рака, 82, 1323–1324, декабрь 1991 г.
  5. ^ Голландия, младший; Хосли, H; Шарлау, К; Карбон, ПП; Frei, E, 3-й; Бриндли, Колорадо; Холл, ТЦ; Шнидер, Б.И.; Золото, GL; Лазанья, L; Оуэнс, AH, младший; Миллер, СП (1966). «Контролируемое испытание уретанового лечения множественной миеломы». Кровь. 27 (3): 328–42. Дои:10.1182 / кровь.V27.3.328.328. PMID  5933438.
  6. ^ Университет Содружества Вирджинии, Секция химической / биологической безопасности (CBSS) Управления гигиены окружающей среды и безопасности, Работа с уретаном, 2006. Доступ 13 мая 2006 г.
  7. ^ Hara, K .; Харрис, Р.А. (2002). «Анестезирующий механизм уретана: воздействие на управляемые нейротрансмиттерами ионные каналы». Анестезия и обезболивание. 94 (2): 313–8. Дои:10.1213/00000539-200202000-00015. PMID  11812690. S2CID  13806836.
  8. ^ Филд, К.Дж .; White, W.J .; Ланг, К. (1993). «Анестезирующие эффекты хлоралгидрата, пентобарбитона и уретана у взрослых самцов крыс». Лабораторные животные. 27 (3): 258–69. Дои:10.1258/002367793780745471. PMID  8366672.
  9. ^ Рохас, M.J .; Navas, J.A .; Ректор, Д. (2006). «Вызванные маркеры потенциала ответа для анестезиологических и поведенческих состояний». Американский журнал физиологии. Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология. 291 (1): R189–96. Дои:10.1152 / ajpregu.00409.2005. PMID  16455771. S2CID  18569834.
  10. ^ Национальная токсикологическая программа NTP, NIEHS, Национальные институты здравоохранения, Одиннадцатый доклад о канцерогенных веществах, уретане, 2005. Доступ 13 мая 2006 г.
  11. ^ а б Сегал, М Слишком много напитков с добавлением уретана В архиве 2006-06-20 на Wayback Machine, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, сентябрь 1988 г.
  12. ^ Хэддон Ж Ф; М. И. Манчини; М. Макларен; Эффио; L A Harden; R I Egre; Дж. Л. Брэдфорд (1994). «Встречаемость этилкарбамата (уретана) в хлебе США и Канады: измерения методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии». Зерновая химия. 71 (2): 207–215.
  13. ^ Мацудо Т; Т Аоки; K Abe; N Fukuta; Т Хигучи; М. Сасаки; К. Учида (1993). «Определение этилкарбамата в соевом соусе и его возможном прекурсоре». J Agric Food Chem. 41 (3): 352–356. Дои:10.1021 / jf00027a003.
  14. ^ Кулон Дж., Хусник Дж. И., Инглис Д. Л., ван дер Мерве Г. К., Лонво А., Эразмус Д. Д., ван Вуурен Г. Дж. (2006). «Метаболическая инженерия Saccharomyces cerevisiae для минимизации производства этилкарбамата в вине». Американский журнал энологии и виноградарства. 57 (2): 113–124.
  15. ^ Бутцке, К. Э. и Л. Ф. Биссон, Руководство по профилактическим действиям с этилкарбаматом В архиве 2006-06-19 на Wayback Machine, Отъезд. of Viticulture & Enology, U. of CA, Davis, CA, для US FDA, 1997 г., по состоянию на 13 мая 2006 г.
  16. ^ Канада, Окружающая среда и изменение климата (2010-02-15). «Новые вещества: сводка оценки риска EAU-288 - Canada.ca». www.ec.gc.ca.
  17. ^ Lachenmeier DW, Lima MC, Nóbrega IC, Pereira JA, Kerr-Corrêa F, Kanteres F, Rehm J (2010). «Оценка риска рака этилкарбамата в алкогольных напитках». BMC Рак. 10: 266. Дои:10.1186/1471-2407-10-266. ЧВК  2892455. PMID  20529350.
  18. ^ Office of Toxic Substances, Chemical Hazard Information Profile Urethane, CAS No. 51-79-6, U.S. EPA, Washington, D.C., 12 страниц, 26 ссылок, 1979, по состоянию на 13 мая 2006 г. http://toxnet.nlm.nih.gov.[требуется полная цитата ]
  19. ^ а б Национальная медицинская библиотека, банк опасных данных, этилкарбамат 2006a, по состоянию на 13 мая 2006 г. http://toxnet.nlm.nih.gov/.[требуется полная цитата ]
  20. ^ МАИР, 1974 г.[требуется разъяснение ]
  21. ^ NTP 2005[требуется разъяснение ]
  22. ^ "RA39_EC_in_food_e.pdf" (PDF). Получено 2020-04-12.
  23. ^ Рю, Дайён; Чой, Богён; Ким, Ынджу; Парк, Сери; Пэнг, Хвиджин; Ким, Чо-ил; Ли, Джи Ён; Юн, Хэ Чжон; Ко, Ынми (30 сентября 2015 г.). «Определение этилкарбамата в алкогольных напитках и ферментированных продуктах питания, продаваемых в Корее». Токсикологические исследования. Корейское общество токсикологии. 31 (3): 289–297. Дои:10.5487 / tr.2015.31.3.289. ISSN  1976-8257. ЧВК  4609976. PMID  26483888.
  24. ^ "www.fao.org" (PDF). Получено 2020-04-12.
  25. ^ "ВОЗ | JECFA". Получено 2020-04-12.
  26. ^ Leça, J.M .; Pereira, V .; Pereira, A.C .; Маркес, Дж. К. (2014). «Быстрая и чувствительная методика определения этилкарбамата в крепленых винах с использованием микроэкстракции с помощью насадочного сорбента и газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием» (PDF). Analytica Chimica Acta. 811: 29–35. Дои:10.1016 / j.aca.2013.12.018. HDL:10316/27137. PMID  24456591.
  27. ^ Weber, J. V .; Шарыпов В. И. (2009). «Этилкарбамат в продуктах питания и напитках: обзор». Письма по химии окружающей среды. 7 (3): 233–247. Дои:10.1007 / s10311-008-0168-8. S2CID  95933716.
  28. ^ Leça, João M .; Перейра, Ванда; Перейра, Ана Ч .; Маркес, Хосе К. (2017-08-15). «Чувствительный метод для быстрого определения недериватизированного этилкарбамата в крепленом вине с помощью тандемной масс-спектрометрии жидкостной хроматографии и электрораспыления». Пищевые аналитические методы. 11 (2): 327–333. Дои:10.1007 / s12161-017-1002-3. ISSN  1936-9751. S2CID  102508529.
  29. ^ а б Национальная медицинская библиотека, банк опасных данных, метилкарбамат 2006b, по состоянию на 13 мая 2006 г. http://toxnet.nlm.nih.gov
  30. ^ а б Национальная медицинская библиотека, банк опасных данных, Butyl Carbamate 2006c, по состоянию на 13 мая 2006 г. http://toxnet.nlm.nih.gov
  31. ^ Дин, Дж. А. (редактор), Справочник Ланге по химии, 13-е изд., 1985, с. 7-586, № с191.

внешняя ссылка

дипольный момент ошибочен. Опубликованный дипольный момент составляет 2,59 Dref. J. Amer. Chem. Soc., [1961], 83, 4596.