Industrijske organske kemikalije i alkoholi Flashcards
(15 cards)
Industrijske organske kemikalije
Industrijske organske kemikalije koriste se u velikim količinama kao sirovine, otapala i posebni dodaci. Mogu biti štetne za čovjeka i okoliš te stoga njihova sinteza ili izolacija, promet, uporaba i odlaganje moraju biti strogo kontrolirani.
Benzen
Benzen je najjednostavniji aromatski ugljikovodik koji se u kemijskoj industriji uvelike koristi kao sirovina i otapalo. Danas benzin ima višu koncentraciju benzena koji je zamijenio tetraetil-olovo. Lako je zapaljiv (i tekućina i para), nadražuje kožu i oči, karcinogen je (1A), mutagen (1B), izaziva genska oštećenja i oštećenja organa. Apsorbira se putem sva tri puta – pluća, probavni trakt, koža (najveća bioraspoloživost putem pluća), prelazi sve barijere, koncentrira se u koštanoj srži i majčinom mlijeku, a eliminira se uglavnom biotransformacijom kojom nastaju toksični produkti odgovorni za karcinogenost. Metabolizira se u jetri preko CYP 2E1 pri čemu nastaju kinoni i toksični epoksidi koji se vežu na makromolekule i mogu izazvati leukemiju, aplastičnu anemiju i neke druge vrste tumora. U jetri prvo nastaje fenol, nakon čega nastaje p-hidroksifenol, koji odlazi u koštanu srž u kojoj se transformira djelovanjem mijeloperoksidaza u para-kinonbenzen koji je reaktivan, a fenol koji nastane iz benzena se u jetri transformira u trans, trans-mukonaldehid koji je također reaktivan i toksičan za jetru. Izlučuje se preko pluća te preko žuči i bubrega u obliku fenolnih konjugata s glukuronskom i sulfatnom kiselinom. Na životinjskom modelu pokazano je da se benzen nakon p.o. primjene u nešto većem dijelu izlučuje plućima, manje urinom. Metaboliti su u urinu u obliku sulfata i glukuronida, većinski je fenol, ali pronađeni su i ostali toksičniji metaboliti, uključujući i katekole, hidrokinone i mukonsku kiselinu (iz spomenutog mukonaldehida).
Policiklički aromatski ugljikovodici
Policiklički aromatski ugljikovodici (PAH) sastoje se od triju ili više kondenziranih benzenskih prstena. Veći dio PAH su kancerogeni. Predstavnici su benzapireni i benzantraceni, a nastaju tijekom termičkih procesa u kojima sudjeluju ugljikovodici, čak i tijekom roštiljanja. Toksični metaboliti PAH-ova su kationski radikali, epoksidi i kinoni. I oni se kao i dioksini i PCB-ovi vežu za AhR, čime dolazi do indukcije CYP1A i CYP1B enzima što stimulira dodatno stvaranje njihovih toksičnih metabolita, a aktivacija AhR uzrokuje i promjenu metabolizma stanice i proupalni odgovor u organizmu što dodatno pogoduje razvoju karcinoma. Postojani su polutanti koji se apsorbiraju svim putevima, prelaze sve barijere i deponiraju se u masnom tkivu. Uglavnom su karcinogeni, uzrokuju genetska oštećenja, oštećenja ploda, smanjenje plodnosti, alergijske reakcije na koži i ekotoksični su. Najznačajniji predstavnik je benz[a]piren koji je karcinogen, mutagen i reproduktivno toksičan (svo troje 1B).
Alkoholi
Alkoholi se u velikim količinama koriste kao otapala, za sinteze, snižavanje ledišta i kao potencijalno pogonsko gorivo.
Metanol
Metanol je lako zapaljiva tekućina i para. Koristi se kao otapalo u industriji i laboratorijskim istraživanjima, te ima potencijal da bude gorivo za motore s unutarnjim izgaranjem. Apsorbira se (gotovo kvantitativno) kroz sva tri puta. Prolazi sve barijere, Vd = 0,7 L/kg. U organizmu se biotransformira putem alkohol dehidrogenaze do formaldehida i putem aldehid dehidrogenaze do mravlje kiseline, a posljedica trovanja je ireverzibilno oštećenje očnog živca. Prilikom trovanja kao terapijska mjera primjenjuju se etanol (ima veći afinitet za alkohol dehidrogenazu) i hemodijaliza.
Metoda izbora za mjerenje metanola je headspace plinska kromatografija.
Etanol
Etanol se apsorbira svim trima putevima. Bitno je tu spomenuti da ga se ne smije previše koristiti za snižavanje temperature jer ulazi kroz kožu. Vd = 0,6 l/kg. Biotransformira se putem alkohol dehidrogenaze do acetaldehida i putem aldehid dehidrogenaze do octene kiseline, a moguća je i biotransformacija pomoću mikrosomalnih enzima (CYP 2E1) kojima inducira aktivnost. Dobro je topljiv u vodi i lipidima pa se dobro raspodjeljuje u organizmu i prolazi sve barijere, uključujući placentu i krvno-moždanu barijeru. Prodire u majčino mlijeko. Kao metoda ubrzane eliminacije može se koristiti hemodijaliza. Ima izrazito velik broj interakcija s lijekovima i otrovima. Trovanje etanolom u ekstremnim slučajevima može završiti težim simptomima kao što su nesvjestica, acidoza, koma i smrt. Alkotestovi nisu 100% pouzdani i mogu reagirati i na druge tvari osim etanola, te se može zatražiti u slučaju da pokaže pozitivno (a nismo pili) i test u krvi.
Etilenglikol
Etilenglikol se koristi kao sredstvo za snižavanje ledišta u tekućinama za hlađenje (antifriz). Apsorbira se probavnim sustavom, a eliminira urinom.
Njegov početni učinak jednak je djelovanju etanola, a metabolizmom nastaju kiseli metaboliti (oksalna i glikolna kiselina) koji su toksični. Biotransformira se alkohol dehidrogenazom do glikolaldehida i dalje putem glikolata i glioksilata do oksalne kiseline koja je slabe topljivosti, taloži se u bubrezima i dovodi do njihovog oštećenja. Trovanjem nastaju neurološke smetnje, metabolička acidoza, oštećenje bubrega i kardiopulmonalni poremećaj. Kod trovanja koriste se etanol i hemodijaliza. Nemamo zamjenu za etilenglikol. Metoda dokazivanja je GC - istovremeno mjerenje etilen glikola i glikolne kiseline: brza, jednostavna i nije podložna interferencijama.
Zabilježeni su slučajevi pokušaja samoubojstva etilenglikolom (kristali Ca oksalata u urinu) te se zato u antifrize dodaju gorke tvari da se ne mogu popiti jer je etilenglikol po prirodi slatkastog okusa.
Fenol
Fenol se koristi kao sirovina, antiseptik i dezinficijens, za izolaciju DNA, u kozmetici (α-hidroksikiseline i β-hidroksikiseline). Uzrokuje ozljede kože, ozljede oka, oštećenje organa, potencijalno je genotoksičan i ekotoksičan je. Mutagen je kategorije 2. Apsorbira se putem GIT (bioraspoloživost 70%), pluća i kože, a apsorpciju putem GIT-a i kože prati oštećenje sluznica te je apsorpcija poboljšana prilikom razrjeđivanja vodom (smanjeno je oštećenje). Uzimanjem na usta postiže se trovanje nalik onom s kiselinama što znači da uzrokuje nekrozu i stvaranje koaguluma. Potrebna je duga dekontaminacija. Znatno je vezan na proteine plazme, a eliminira se u obliku glukuronida. Kod unosa fenola peroralno potrebno je ispiranje želuca praćeno sa unosom nekog ulja kako bi se isprao fenol na sluznicama i spriječio daljnji prodor u sluznice, a kao tehnika ubrzane eliminacije koristi se hemodijaliza.
Izopropanol
Izopropanol je alkohol dostupan širokoj populaciji jer se u 70% otopini koristi kao sredstvo za čišćenje.
Izopropanol ima dva puta jače djeluje na SŽS od etanola, a nije toksičan kao metanol. Ima kratko poluvrijeme izlučivanja (3 do 6 h), brzo se metabolizira u aceton, ali aceton se izlučuje sporije (oko 22 h) primarno plućima i mokraćom.
Aceton je depresor SŽS i zbog produženog izlučivanja produženo djelovanje na SŽS.
Terapija je hemodijaliza, a uzimanje etanola u terapiji intoksikacije izopropanolom je kontraindicirano.
Metode dokazivanja:
• Kvalitativne – kolorimetrijske, spot testovi (npr. metanol), alkotest (etanol), razlika osmolalnosti (Osmol gap)
• Kvantitativne – enzimske (etanol), kromatografske metode (GC)
• Kolorimetrijske metode – spot testovi.
Halogenirani ugljikovodici
Halogenirani ugljikovodici koriste se kao otapala, sirovine, za ekstrakcije, čišćenje, odmašćivanje, kao transformatorska ulja i dr. ili nastaju kao nusprodukt nekog proizvodnog procesa. Možemo ih podijeliti na alifatske (npr. halometan, diklormetan, trikloretan, kloroform, tetraklorugljik, metilbromid, viniklorid) i aromatske (poliklorirani aromatski bifenili (PCB) i dioksini).
Kloroform
Kloroform se koristi kao otapalo, sirovina i sredstvo za ekstrakciju, a prije se koristio kao anestetik (izbačen iz uporabe zbog hepato- i nefrotoksičnosti – glavni toksični učinci). Apsorbira se putem pluća, probavnog sustava, a može i kože (na kožu djeluje iritirajuće) te akumulira u tjelesne masti. Toksičnost se temelji na tome što se metabolizira oksidacijom putem CYP enzima uz nastanak fozgena koji se kovalentno veže na makromolekule. Može se i reducirati u diklormetil radikal koji je odgovoran za stvaranje ROS i lipidnu peroksidaciju. Karcinogen je i reproduktivno toksičan (oboje 2).
Tetraklorugljik
Tetraklorugljik koristi se kao otapalo za odmašćivanje, smjesa za hlađenje i sirovina za proizvodnju otapala. Apsorbira se putem sva tri puta, prolazi sve barijere i skladišti u masnom tkivu. Metabolizmom putem CYP 2E1 iz njega se stvaraju slobodni radikali triklormetil i triklorperoksi radikal. Triklormetil radikal se kovalentno veže na makromolekule, dovodi do lipidne peroksidacije i tako se prevodi u kloroform koji se dalje metabolizira do fozgena, a triklorperoksiradikal se izravno prevodi do fozgena. Karcinogen je (2), sam je po sebi hepatotoksičan, a hepatotoksičnost njega i etanola je aditivna. Uništava više slojeve atmosfere. Izopropanol koji inače nema hepatotoksično djelovanje povećava hepatotoksičnost tetraklorugljika.
Dioksini i furani
Dioksini i furani su toksini ili toksikanti koji nastaju gorenjem nekog organskog materijala pri temperaturama do 1100 – 1200°C, npr. prilikom šumskih požara (toksini), spaljivanja otpada, gorenja transformatorskih ulja, kao produkt automobilskih ispušnih plinova (toksikanti). Mogu ući u organizam peroralno, u dodiru s kožom ili ako se udišu. Mogu se nakupljati, izazivati rak, otrovni su za vodene organizme i mogu dugotrajno štetno djelovati u vodi. Mogu smanjiti plodnost i štetno djelovati na fetus. Postojani su polutanti i u organizam se najčešće unose onečišćenom hranom ili vodom, a nakupljaju se u masnom tkivu.
Dioksini se s vrlo velikim afinitetom vežu se za AhR koji su prisutni u gotovo svim stanicama i na taj način znatno modeliraju ekspresiju više stotina gena što je temeljni mehanizam njihove toksičnosti. Uz to, modulira i metaboličke puteve drugih glasnika (prvenstveno Ca2+) što se smatra jednim od mehanizama toksičnosti na stanice timusa i srčane stanice, a djeluje i reproduktivno toksično zato jer AhR može stupati u interakcije s estrogenskim receptorom i pokrenuti ekspresiju gena vezanih uz estrogenski receptor. Iako je zbog svog vezanja za AhR izrazito karcinogen, nije niti genotoksičan niti mutagen. Djeluje i kao jak teratogen, što je vrlo dobro pokazala katastrofa sa herbicidom Agent Orange.
Agent Orange
Agent Orange je defolijant koji se koristio u Vijetnamu tijekom rata, a sadržavao je triklorfenoksioctenu kiselinu i diklorfenoksioctenu kiselinu. Tijekom proizvodnje Agent Orange-a kao nusprodukt su nastali dioksini koji nisu eliminirani te su se izbacivali po čitavom Vijetnamu. Među vijetnamskim veteranima je tako zabilježena povećana učestalost tumora, a u samom se Vijetnamu povećao broj mrtvorođene djece, djece s malformacijama, broj tumora i virusnih bolesti uslijed slabljenja imuniteta. Ti svi simptomi upućuju na to da su dioksini karcinogeni, endokrini disruptori, reproduktivno toksični i imunotoksični. Tek je kasnije utvrđeno da ti simptomi nisu zbog Agent Orangea nego zbog dioksinskog nusprodukta u njihovoj proizvodnji.
Nesreće povezane s dioksinima
Kemijska nesreća u Sevesu 1976. dogodila se zbog požara u tvornici triklorfenola – zbog nastale visoke koncentracije dioksina područje je iseljeno i morala se napraviti remedijacija tla, a i smanjena je plodnost muškaraca. Iako su u ljudi iz Sevesa pronađeni razni reproduktivni problemi, incidencija raka kod njih nije bila povećana. To je dokaz da za kancerogeni učinak nije dovoljna kratkotrajna izloženost visokoj dozi, već je potrebna kronična izloženost nekom kancerogenu. Povećana koncentracija dioksina pronađena je i u belgijskim pilićima i jajima nakon čega je otkriveno da je motorno ulje bilo pomiješano s uobičajenim masnoćama koje služe za ishranu kokoša i pilića. Juščenko je primjer trovanja dioksinima uz razvijanje klorakni.
