Benzotriclorur
 | |
| Substància química | tipus d'entitat química  |
|---|---|
| Massa molecular | 195,48 Da |
| Rol | cancerigen |
| Estructura química | |
| Fórmula química | C₇H₅Cl₃ |
 | |
| SMILES canònic | |
| Identificador InChI | Model 3D |
| Propietat | |
| Densitat | 1,37 g/cm³ (a 20 °C) |
| Índex de refracció | 1,5580 nD |
| Solubilitat | 0,1 g/L (aigua, a 20 °C) |
| Punt de fusió | -4,8 °C |
| Punt d'ebullició | 220,7 °C (a 760 mm Hg) |
| Pressió de vapor | 0,2 hPa (a 20 °C) |
| Perill | |
| Dosi letal mediana | 120 mg/kg (en ratolins) |
| Temperatura d'autoignició | 420 °C |
| Punt d'inflamabilitat | 108 °C |
| NFPA 704: Standard System for the Identification of the Hazards of Materials for Emergency Response () | |
El benzotriclorur, també conegut com a α,α,α-triclorotoluè, triclorobenzè o (triclorometil) benzè, és un hidrocarbur clorat inestable. Aquest compost orgànic té la formulació C6H5CCl3 i és químicament molt reactiu. Generalment, es presenta amb un color transparent o groguenc i una forta olor.[1]
Història
[modifica]Històricament, el benzotriclorur va jugar un paper molt important a la primera síntesi industrial de l'àcid benzoic. Aquest procés va implicar la hidròlisi del benzotriclorur a benzoat de calci, seguit per l'acidificació. Tot i això, aquest mètode ha estat reemplaçat per l'oxidació del toluè amb aire a causa de les preocupacions sobre la contaminació del producte amb subproductes clorats.[2]
Propietats
[modifica]El benzotriclorur té una massa molecular de 195,48 g/mol, un punt de fusió de -4,8 °C, un punt d'ebullició de 220,7 °C, una densitat d'1,37 g/cm³, un índex de refracció d'1,5580 i una pressió de vapor de 0,2 hPa a 20 °C.[3]
En entorns aquosos, té una solubilitat de 0,1 g/L a una temperatura de 20 °C, sent així un compost molt poc soluble en aigua, hidrolitzant-se ràpidament a àcid benzoic o a àcid clorhídric. Així doncs, posseiria una vida mitjana de 2,4 minuts.[3]
El punt d'inflamabilitat és d’aproximadament 108 °C i la temperatura d'autoignició es troba als 420 °C. S'estima que té una semivida atmosfèrica d'uns 45 dies a causa de la reacció amb radicals d’hidroxil.[3]
Usos
[modifica]El benzotriclorur és amplament utilitzat com a intermediari químic, formant molts de compostos necessaris per a la fabricació de colorants, pesticides, productes farmacèutics i agents antimicrobians.[4]
La seva aplicació principal resideix en la producció de clorur de benzoïl, per mitjà d’un procés d’hidròlisi parcial amb aigua o de reacció amb àcid benzoic.[4]
També hi trobem altres aplicacions a una escala menor en diverses indústries, com per exemple en la producció de productes agroquímics (particularment després de patir una transformació en benzotrifluorur) o en l’elaboració de colorants i estabilitzadors UV de benzofenona, fent aquest de precursor.[4]
Producció
[modifica]Es pot utilitzar un mètode similar al procediment emprat per al clorur de benzil per a la cloració exhaustiva de la cadena lateral del toluè, facilitant la producció de benzotriclorur. A aquest efecte s'empra habitualment en particular la cloració fotoquímica.[4]
En processos continus és recomanable implementar una cascada de sis a deu reactors per evitar la formació de derivats clorats en anell. Aquest enfocament permet controlar l'alimentació de clor, assegurant que s'obtingui benzotriclorur amb quantitats mínimes de clorur de benzal.[4]
La capacitat de producció del benzotriclorur va ser estimada en 80.000 tones l'any 2000. Es produeix mitjançant l'halogenació radicalària del toluè, com el peròxid de dibenzoïl. Els intermediaris mono- i diclorats són anomenats clorur de benzil i clorur de benzal:[3]
Metabolisme
[modifica]En un experiment realitzat en el 1989, es va administrar una dosi única de 40 mg/kg de pes corporal a diversos ratolins de laboratori. Es va determinar que la vida mitjana d'absorció de benzotriclorur al tracte gastrointestinal era de 3 hores. La concentració en sang va assolir el seu punt màxim a les 4h, aconseguint 6,5 ppm. Aquesta va disminuir a 2,6 ppm després de 24h. La vida mitjana d'eliminació a la sang va ser de 22 h. L'eliminació es va realitzar en un 90% per l'orina i un 10% per la femta. Després de 72 hores, encara era present al teixit l'1,5% de la dosi. Els nivells de concentració més alts estaven presents al fetge, ronyons i greix.[3]
El benzotriclorur es metabolitza ràpidament mitjançant l'hidròlisi a àcid benzoic i a àcid clorhídric. Aquest àcid benzoic es metabolitza primer a benzoïl-CoA, que següentment, es torna a metabolitzar en àcid hipúric en reemplaçar la CoA amb glicina. Aquest àcid resultant és posteriorment excretat. El 90% del benzotriclorur es va recuperar de l'orina de rata com a àcid hipúric, mentre que també hi eren presents petites quantitats d'àcid benzoic (0,7%) i àcid fenilacètic (0,8%). A més a més, quatre metabòlits no identificats (5,5%) també eren presents a l'orina.[3]
Toxicitat
[modifica]Signes de perillositat
[modifica]A partir del sistema SMH (pictogrames 1, 2, 3 i 4) i el diamant de materials perillosos de la norma NFPA 704 (pictograma 5), el benzotriclorur posseeix els següents pictogrames de perillositat:[5][6]
Signes de toxicitat
[modifica]Majoritàriament, els diversos símptomes identificats estan relacionats amb l'exposició provada del benzotriclorur en ratolins: irritació dels ulls, la pell i les vies respiratòries. En condicions oclusives, la pell que estava exposada a aquest compost mostrava irritació. Següentment, es va informar d'una irritació ocular severa, després d'administrar 0,1 ml de benzotriclorur. Aquesta irritació ocular va durar fins a 7 dies. Finalment, diversos estudis en rosegadors sobre els efectes tòxics aguts indiquen que el sistema respiratori s'irritarà després de la inhalació o l'absorció oral del compost.[3]
Els efectes de la inhalació repetida del benzotriclorur, avaluats amb experiments en rates, inclouen bronquitis i broncopneumònia, disminució de pes i dificultats en respirar. Microscòpicament, pot produir inflamació i metaplàsia escatosa de les cèl·lules que recobreixen l'epiteli nasal, traqueal, bronquial i bronquiolar. Histopatològicament, també és probable que es produeixi una major incidència de cèl·lules inflamatòries al fetge, juntament amb una possible proliferació de conductes biliars.[7]
Als animals
[modifica]Per inhalació
[modifica]En un altre estudi amb ratolins, la toxicitat aguda per inhalació depenia de la durada de l'exposició. Amb aproximadament 1.000 mg/m³ l'exposició de 7 h a mascles i femelles, va resultar a la mort ràpida (dins de 24 h) de tots els animals.[3]
Per contra, un període curt d'exposició de 30 minuts amb aproximadament 750/790 mg/m³ no va produir cap mort als animals. Així i tot, es va veure un augment de pes dins els 14 dies següents. En aqueix grup, l’augment de pes va ser major als mascles que a les femelles, cosa que indica una susceptibilitat més gran de rates femella contra benzotriclorur. Els temps d'exposició intermedis (d'1 a 3 h; 750/790 – 1.000 mg/m³) va confirmar aquesta observació, donant lloc a 4/6 morts per a les femelles i 1/6 per als mascles, respectivament. A diferència dels animals exposats durant 0,5 h als grups amb temps d'exposició més llargs es presentaren irritacions aparents de les mucoses orals i oculars.[3]
Tant al grup de dosi mitjana com al de dosi alta, es van irritar les membranes mucoses visibles dels animals. La inspecció patològica macroscòpica va revelar emfisemes pulmonars i atròfia dels fetges.[3]
Dèrmica
[modifica]Es va investigar la toxicitat dèrmica aguda de benzotriclorur en 5 mascles i 15 femelles rates. Els animals van ser exposats durant 24 hores en condicions oclusives a 2.500 o 5.000 mg/kg de pes corporal. Tots els animals van sobreviure excepte una femella del grup de 5.000 mg/kg, que va indicar una dosi letal mitjana de 5.000 mg/kg de pes corporal. Els animals van començar a mostrar sedació i una salut general compromesa després d’un dia d’exposició. Aquests símptomes van durar de 8 a 10 dies dins el període d'observació. Les zones afectades per la substància estaven lleugerament inflades i endurides després de retirar els embenats.[3]
Oral
[modifica]Diversos estudis van investigar la toxicitat oral aguda del benzotriclorur en rosegadors. En aquests, mascle i femella van ser sotmesos a una sonda, cosa que va donar com a resultat valors de dosi letal mitjana de 2.188 mg/kg de pes corporal per als mascles i 1.590 mg/kg de pes corporal per a les femelles. Es van observar símptomes toxicològics, que van incloure una activitat reduïda, pelatge descurat, dificultat per respirar i poliúria amb orina sanguínia, aqueixes van començar dins dels 15 minuts posteriors al tractament i van persistir de 7 a 9 dies. La patologia macroscòpica dels animals morts va revelar tractes intestinals buits i puntejats a la mucosa de l'estómac.[3]
Cancerositat
[modifica]El benzotriclorur és un compost sospitós (entre d'altres) de ser un agent causant de càncer de pulmó i limfoma maligne maxil·lar en els treballadors empleats a les fàbriques que el produeixen. Per tant, es va examinar amb aplicacions cutànies en ratolins femella. Després d'una exposició a dosis bastant elevades, el benzotriclorur va exhibir activitats leucemògenes i tumorígenes pulmonars, així com una potent activitat carcinogènica dèrmica. Després de l'administració dels productes químics en una dosi de 2,3 microlitres/animal, dues vegades per setmana durant cinquanta setmanes, va induir una incidència del 68% de càncers de pell i una incidència del 58% de tumors pulmonars (inclòs el 10% dels carcinomes de pulmó) en 399 dies. Tenint en compte l'abast de la possible exposició dels treballadors a aquests productes químics a l'entorn laboral i la potència cancerígena dels productes químics analitzats, es pot concloure que el benzotriclorur va ser molt probablement responsable de causar els càncers observats en els treballadors emprats a la fabricació del clorur de benzoïl.[8]
S'han realitzat diversos estudis epidemiològics examinant l'exposició laboral al procés de producció de clorur de benzoïl, que involucra benzotriclorur com a intermediari. En aquesta, es va analitzar una incidència més gran de tumors en múltiples llocs en ratolins femella tractats per via oral, per via dèrmica i per inhalació. En ratolins exposats al benzotriclorur per inhalació, es van desenvolupar tumors de pulmó, pell, i s'ha contemplat teixit limfoide. També es varen analitzar tumors d'estómac i de pulmons als exposats per via oral i dèrmica a nivells elevats.[9]
Es calcula una estimació de risc d'unitat oral de 3,6 · 10-4 (μg/L). A més, s’assevera que, si un individu anés a ingerir contínuament aigua que contingui benzotriclorur a una mitjana de 0,003 µg/l (3 · 10-6 mg/L) durant tota la vida, aquesta persona, en teoria, no tindria més d'una probabilitat d’1 entre 1.000.000 de desenvolupar càncer com a resultat directe de la ingestió d'aigua que conté aquesta substància química.[9]
Mecanisme de toxicitat
[modifica]Part de la toxicitat del benzotriclorur es pot explicar per la seva hidròlisi a àcid benzoic, el metabolisme posterior del qual pot causar efectes tòxics. La formació de benzoïl-CoA pot esgotar els nivells d'acetil-CoA, dificultant els processos que requereixen acetil-CoA, com la gluconeogènesi mitjançant el piruvat carboxiliasa. Els nivells d'ATP hepàtic també es redueixen en un 70-80%, amb dosis de 720-1440 mg/kg d'àcid benzoic mitjançant injecció intraperitoneal, reduint la disponibilitat d'acetil-CoA per a la producció d'ATP, que pot tenir una àmplia gamma de conseqüències per a les cèl·lules afectades. La toxicitat de l'amoníac pot ser amplificada per l'àcid benzoic, ja que inhibeix la ureagènesi, reduint la desintoxicació de l'amoníac. A més, l'àcid benzoic pot desplaçar la bilirubina de les albúmines, i suposa un risc de toxicitat per la bilirubina, ja que es difon als teixits.[10]
Impacte al medi ambient
[modifica]En general, els problemes ambientals associats amb el benzotriclorur es relacionen principalment amb el seu impacte potencial sobre la vida aquàtica, especialment a causa de la formació de productes de degradació com l'àcid clorhídric i l'àcid benzoic. La hidròlisi del benzotriclorur dona lloc a la formació d'àcid benzoic i àcid clorhídric. Concretament, l'àcid clorhídric provoca un canvi de pH a l'aigua, que pot afectar la vida aquàtica.[3]
Regulació
[modifica]El benzotriclorur es classifica com una substància extremadament perillosa, tal com es defineix a la secció 302 de la Llei de planificació d'emergències i dret a saber comunitari dels Estats Units i, per tant, el seu ús està restringit a una llista de requisits d'informació per part de les empreses o institucions que la sintetitzen, emmagatzemen o utilitzen en grans quantitats. L'any 2018, els estats membres de la Unió Europea van aprovar una proposta de la Comissió Europea per restringir l'ús de substàncies cancerígenes, mutàgenes i reprotòxiques (CMR) a la roba, tèxtils i calçat. El 2015, la Comissió va publicar una llista preliminar de 286 CMR que va proposar restringir. El benzotriclorur figurava en aquest document com a compost tòxic i cancerós.[11]
Segons la classificació i etiquetatge harmonitzats (CLP00) aprovats per la Unió Europea, aquesta substància és tòxica si s'inhala, provoca danys oculars greus, pot causar càncer, irrita la pell, és perjudicial en cas d’ingestió i pot causar irritació respiratòria.[12]
Referències
[modifica]- ↑ Yasuo, Kimie; Fujimoto, Sachiko; Katoh, Masanobu; Kikuchi, Yoshiaki; Kada, Tsuneo «Mutagenicity of benzotrichloride and related compounds» (en anglès). Mutation Research/Genetic Toxicology, 58, 2-3, 11-1978, pàg. 143–150. DOI: 10.1016/0165-1218(78)90003-4.
- ↑ «Benzoic acid» (en anglès). [Consulta: 24 març 2024].
- ↑ 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 OECD Sids α,α,α-Trichlorotoluene (Trichloromethylbenzene), 23-01-2004.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 «Benzotricloruro: Reacciones, Producción Y Usos» (en espanyol europeu), 22-10-2023. [Consulta: 23 març 2024].
- ↑ Laboratory Reagents and Fine Chemicals Benzotrichloride for Synthesis MSDS, 29-04-2016, pàg. 2.
- ↑ «Benzotrichloride» (en anglès nord-americà). Occupational Safety and Health Administration. [Consulta: 24 març 2024].
- ↑ WARHEIT, D «Four-week inhalation toxicity study with Ludox colloidal silica in rats: Pulmonary cellular responses». Fundamental and Applied Toxicology, 16, 3, 4-1991, pàg. 590–601. DOI: 10.1016/0272-0590(91)90098-o. ISSN: 0272-0590.
- ↑ Fukuda, K.; Matsushita, H.; Sakabe, H.; Takemoto, K. «Carcinogenicity of benzyl chloride, benzal chloride, benzotrichloride and benzoyl chloride in mice by skin application». Gan, 72, 5, 10-1981, pàg. 655–664. ISSN: 0016-450X. PMID: 7327367.
- ↑ 9,0 9,1 Yoshimura, Hiroyuki; Takemoto, Kazuo; Fukuda, Kazuo; Matsushita, Hidetsuru «Carcinogenicity in mice by inhalation of benzotrichloride and benzoyl chloride.» (en japonès). Sangyo Igaku, 28, 5, 1986, pàg. 352–359. DOI: 10.1539/joh1959.28.352. ISSN: 0047-1879.
- ↑ Tremblay, George C.; Qureshi, Ijaz A. «The biochemistry and toxicology of benzoic acid metabolism and its relationship to the elimination of waste nitrogen». Pharmacology & Therapeutics, 60, 1, 1-1993, pàg. 63–90. DOI: 10.1016/0163-7258(93)90022-6. ISSN: 0163-7258.
- ↑ «EU member states back CMR restrictions in clothing, textiles» (en anglès). Chemical Watch. [Consulta: 22 març 2024].
- ↑ «Substance Information - ECHA» (en anglès britànic). [Consulta: 23 març 2024].