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acroleína

La acroleína (nombre sistemático: propenal ) es el aldehído insaturado más simple . Es un líquido incoloro de aroma fétido y acre. El olor a grasa quemada (como cuando el aceite de cocina se calienta hasta su punto de humo ) es causado por el glicerol de la grasa quemada que se descompone en acroleína. Se produce industrialmente a partir de propeno y se utiliza principalmente como biocida y componente básico de otros compuestos químicos, como el aminoácido metionina .

Historia

La acroleína fue nombrada y caracterizada por primera vez como aldehído por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius en 1839. Había estado trabajando con ella como producto de degradación térmica del glicerol , un material utilizado en la fabricación de jabón. El nombre es una contracción de "acre" (en referencia a su olor acre) y "oleum" (en referencia a su consistencia aceitosa). En el siglo XX, la acroleína se convirtió en un importante intermediario para la producción industrial de ácido acrílico y plásticos acrílicos. [4]

Producción

La acroleína se prepara industrialmente mediante oxidación de propeno . El proceso utiliza aire como fuente de oxígeno y requiere óxidos metálicos como catalizadores heterogéneos : [5]

CH 3 CH=CH 2 + O 2 → CH 2 =CHCHO + H 2 O

De esta forma se producen anualmente unas 500.000 toneladas de acroleína en América del Norte, Europa y Japón. Además, todo el ácido acrílico se produce mediante la formación transitoria de acroleína.

El propano representa una materia prima prometedora pero desafiante para la síntesis de acroleína (y ácido acrílico). De hecho, el principal desafío es la sobreoxidación de este ácido.

Cuando el glicerol (también llamado glicerina) se calienta a 280 °C, se descompone en acroleína:

(CH 2 OH) 2 CHOH → CH 2 =CHCHO + 2 H 2 O

Esta ruta resulta atractiva cuando el glicerol se cogenera en la producción de biodiesel a partir de aceites vegetales o grasas animales. La deshidratación del glicerol ha sido demostrada pero no ha demostrado ser competitiva con la ruta procedente de petroquímicos . [6] [7]

Métodos de nicho o de laboratorio

La ruta industrial original para obtener acroleína, desarrollada por Degussa, implica la condensación de formaldehído y acetaldehído :

HCHO + CH3CHO → CH2 = CHCHO + H2O

La acroleína también se puede producir a escala de laboratorio mediante la acción del bisulfato de potasio sobre el glicerol (glicerina). [8]

Reacciones

La acroleína es un compuesto relativamente electrófilo y reactivo, de ahí su alta toxicidad. Es un buen aceptor de Michael , de ahí su útil reacción con los tioles. Forma acetales fácilmente, uno de los más destacados es el espirociclo derivado del pentaeritritol , dialilidenpentaeritritol. La acroleína participa en muchas reacciones de Diels-Alder , incluso consigo misma. A través de las reacciones de Diels-Alder, es un precursor de algunas fragancias comerciales, incluidas el liral , el norborneno -2-carboxaldehído y el aldehído myrac . [5] El monómero carboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexano también se produce a partir de acroleína mediante la intermediación de tetrahidrobenzaldehído .

Usos

Usos militares

La acroleína se utilizó en la guerra debido a sus propiedades irritantes y ampollantes. Los franceses utilizaron el producto químico en sus granadas de mano y proyectiles de artillería [9] durante la Primera Guerra Mundial bajo el nombre de "Papite". [10]

biocida

La acroleína se utiliza principalmente como herbicida de contacto para controlar las malas hierbas sumergidas y flotantes, así como las algas, en los canales de riego. Se utiliza a nivel de 10 ppm en aguas de riego y recirculación. En la industria del petróleo y el gas, se utiliza como biocida en aguas de perforación, así como como eliminador de sulfuro de hidrógeno y mercaptanos . [5]

Precursor químico

A partir de la acroleína se elaboran varios compuestos útiles que aprovechan su bifuncionalidad. El aminoácido metionina se produce mediante la adición de metanotiol seguida de la síntesis de Strecker . La acroleína se condensa con acetaldehído y aminas para dar metilpiridinas . [11] También es un intermediario en la síntesis Skraup de quinolinas .

La acroleína se polimerizará en presencia de oxígeno y en agua en concentraciones superiores al 22%. El color y la textura del polímero dependen de las condiciones. El polímero es un sólido amarillo transparente. En agua, formará un plástico duro y poroso. [ cita necesaria ]

La acroleína se ha utilizado como fijador en la preparación de muestras biológicas para microscopía electrónica . [12]

Riesgos de salud

La acroleína es tóxica y un fuerte irritante para la piel, los ojos y las fosas nasales. [5] La principal vía metabólica de la acroleína es la alquilación del glutatión . La OMS recomienda una "ingesta oral tolerable de acroleína" de 7,5 μg al día por kg de peso corporal. Aunque la acroleína se encuentra en las patatas fritas (y otros alimentos fritos), los niveles son sólo de unos pocos μg por kg. [13] En respuesta a las exposiciones ocupacionales a la acroleína, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU . ha establecido un límite de exposición permisible en 0,1 ppm (0,25 mg/m 3 ) en un promedio ponderado en el tiempo de ocho horas. [14] La acroleína actúa de forma inmunosupresora y puede estimular las células reguladoras, [15] evitando así, por un lado, la generación de alergias, pero también aumentando el riesgo de cáncer.

La acroleína fue identificada como una de las sustancias químicas involucradas en el incidente de contaminación tóxica del río Kim Kim de 2019 . [dieciséis]

Humo de cigarro

Existen conexiones entre el gas acroleína en el humo de los cigarrillos de tabaco y el riesgo de cáncer de pulmón . [17] La ​​acroleína es uno de los siete tóxicos del humo del cigarrillo que están más asociados con la carcinogénesis del tracto respiratorio . [18] El mecanismo de acción de la acroleína parece implicar la inducción de un aumento de especies reactivas de oxígeno y daño al ADN relacionado con el estrés oxidativo . [19]

En términos del "cociente de salud no cancerígeno" [ jerga ] para los componentes del humo del cigarrillo, la acroleína domina y contribuye 40 veces más que el siguiente componente, el cianuro de hidrógeno . [20] El contenido de acroleína en el humo del cigarrillo depende del tipo de cigarrillo y de la glicerina añadida , lo que equivale a 220 μg de acroleína por cigarrillo. [21] [22] Es importante destacar que, si bien los filtros pueden reducir la concentración de los componentes del humo principal, esto no tiene un efecto significativo en la composición del humo lateral donde generalmente reside la acroleína y que es inhalado por el tabaquismo pasivo . [23] [24] Los cigarrillos electrónicos , utilizados normalmente, sólo generan niveles "insignificantes" de acroleína (menos de 10 μg "por calada"). [25] [26]

Metabolito de quimioterapia

El tratamiento con ciclofosfamida e ifosfamida da como resultado la producción de acroleína. [27] La ​​acroleína producida durante el tratamiento con ciclofosfamida se acumula en la vejiga urinaria y, si no se trata, puede causar cistitis hemorrágica.

producción endógena

La acroleína es un componente de la reuterina . [28] Los microbios intestinales pueden producir reuterina cuando hay glicerol presente. La reuterina producida por microbios es un recurso potencial de acroleína. [29]

métodos analíticos

La "prueba de acroleína" es para detectar la presencia de glicerina o grasas . Se calienta una muestra con bisulfato de potasio y se libera acroleína si la prueba es positiva. Cuando una grasa se calienta fuertemente en presencia de un agente deshidratante como el bisulfato de potasio ( KHSO
4), la porción de glicerol de la molécula se deshidrata para formar el aldehído insaturado , acroleína (CH 2 =CH–CHO), que tiene el olor peculiar a la grasa de cocina quemada. Existen métodos más modernos. [13]

En EE. UU., los métodos 603 y 624.1 de la EPA están diseñados para medir la acroleína en corrientes de aguas residuales industriales y municipales . [30] [31]

Referencias

  1. ^ abcdefghi Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "#0011". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  2. ^ ab "Acroleína". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ "Copia archivada". Archivado desde el original el 2 de abril de 2015 . Consultado el 26 de marzo de 2015 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )
  4. ^ Jan F. Stevens y Claudia S. Maier, "Acroleína: fuentes, metabolismo e interacciones biomoleculares relevantes para la salud y las enfermedades humanas", Mol Nutr Food Res. enero de 2008; 52(1): 7–25.
  5. ^ abcd Dietrich Arntz; Achim Fischer; Mathias Hopp; et al. (2012). "Acroleína y metacroleína". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a01_149.pub2. ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Martín, Andrés; Armbruster, Udo; Atia, Hanan (2012). "Desarrollos recientes en la deshidratación de glicerol hacia acroleína sobre heteropoliácidos". Revista europea de ciencia y tecnología de lípidos . 114 (1): 10–23. doi :10.1002/ejlt.201100047.
  7. ^ Abdullah, Anas; Zuhairi Abdullah, Ahmad; Ahmed, Mukhtar; Khan, Junaid; Shahadat, Mohammad; Umar, Jalid; Alim, Md Abdul (marzo de 2022). "Una revisión sobre los desarrollos recientes y los avances en la producción sostenible de acroleína mediante la deshidratación catalítica de glicerol biorrenovable" . Revista de Producción Más Limpia . 341 : 130876. doi : 10.1016/j.jclepro.2022.130876. S2CID  246853148.
  8. ^ Homero Adkins ; WH Hartung (1926). "Acroleína". Síntesis orgánicas . 6 : 1. doi : 10.15227/orgsyn.006.0001; Volúmenes recopilados , vol. 1, pág. 15.
  9. ^ Prentiss, Agustín Mitchell; Pescador, George JB (1937). Productos químicos en la guerra: un tratado sobre la guerra química. Compañía de libros McGraw-Hill, incorporada. pag. 139 . Consultado el 21 de noviembre de 2021 .
  10. ^ Eisler, Ronald (1994). Peligros de la acroleína para los peces, la vida silvestre y los invertebrados: una revisión sinóptica. Departamento del Interior de EE. UU., Estudio Biológico Nacional . Consultado el 21 de noviembre de 2021 .
  11. ^ Shimizu, S.; Watanabe, N.; Kataoka, T.; Shoji, T.; Abe, N.; Morishita, S.; Ichimura, H. "Piridina y derivados de piridina". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a22_399. ISBN 978-3527306732.
  12. ^ MJ Dykstra, LE Reuss (2003). Microscopía electrónica biológica: teoría, técnicas y resolución de problemas . Saltador. ISBN 0-306-47749-1.
  13. ^ ab Abraham, Klaus; Andrés, Susana; Palavinskas, Richard; Berg, Katharina; Appel, Klaus E.; Lampén, Alfonso (2011). "Toxicología y evaluación de riesgos de la acroleína en los alimentos". Mol. Nutrición. Res. alimentaria . 55 (9): 1277-1290. doi :10.1002/mnfr.201100481. PMID  21898908.
  14. ^ CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos
  15. ^ Roth-Walter, Franziska; Bergmayr, Cornelia; Meitz, Sara; Buchleitner, Stefan; Stremnitzer, Carolina; Fazekas, Judit; Moskovskich, Anna; Müller, Mario A.; Roth, Georg A.; Manzano-Szalai, Krisztina; Dvorak, Zdenek; Neunkirchner, Alina; Jensen-Jarolim, Erika (2017). "La acroleína con cara de Janus previene la alergia, pero acelera el crecimiento tumoral al promover las células inmunorreguladoras Foxp3 +: modelo de ratón para exposición respiratoria pasiva". Informes científicos . 7 : 45067. Código Bib : 2017NatSR...745067R. doi :10.1038/srep45067. PMC 5362909 . PMID  28332605. 
  16. ^ Tara Thiagarajan (15 de marzo de 2019). "Se han identificado ocho sustancias químicas en el río Kim Kim de Pasir Gudang, esto es lo que son". Mundo de Buzz .
  17. ^ Feng, Z; Hu W; Hu Y; Tang M (octubre de 2006). "La acroleína es un importante agente contra el cáncer de pulmón relacionado con el cigarrillo: unión preferencial en los puntos críticos mutacionales de p53 e inhibición de la reparación del ADN". Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . 103 (42): 15404–15409. Código bibliográfico : 2006PNAS..10315404F. doi : 10.1073/pnas.0607031103 . PMC 1592536 . PMID  17030796. 
  18. ^ Cunningham FH, Fiebelkorn S, Johnson M, Meredith C. Una nueva aplicación del enfoque del margen de exposición: segregación de sustancias tóxicas del humo del tabaco. Toxicol químico alimentario. 2011 noviembre;49(11):2921-33. doi: 10.1016/j.fct.2011.07.019. Publicación electrónica del 23 de julio de 2011. PMID  21802474
  19. ^ Li L, Jiang L, Geng C, Cao J, Zhong L. El papel del estrés oxidativo en el daño del ADN inducido por acroleína en células HepG2. Res. de radicales libres. Abril de 2008; 42(4):354-61. doi: 10.1080/10715760802008114 PMID  18404534
  20. ^ Haussmann, Hans-Juergen (2012). "Uso de índices de peligro para una evaluación teórica de la composición del humo del cigarrillo". Química. Res. Toxicol . 25 (4): 794–810. doi :10.1021/tx200536w. PMID  22352345.
  21. ^ Daher, N; Saleh, R; Jaroudi, E; Sheheitli, H; Badr, T; Sepetdjian, E; Al Rashidi, M; Saliba, N; Shihadeh, A (enero de 2010). "Comparación de emisiones de carcinógenos, monóxido de carbono y partículas ultrafinas procedentes del tabaquismo en pipas de agua y cigarrillos: mediciones de humo lateral y evaluación de factores de emisión de humo ajeno". Ambiente Atmos . 44 (1): 8–14. Código Bib : 2010AtmEn..44....8D. doi :10.1016/j.atmosenv.2009.10.004. PMC 2801144 . PMID  20161525. 
  22. ^ Herrington, JS; Myers, C (2015). "Soluciones de cigarrillos electrónicos y perfiles de aerosol resultantes". J Cromatografo A. 1418 : 192–9. doi : 10.1016/j.chroma.2015.09.034 . PMID  26422308.
  23. ^ Blair, SL; Epstein, SA; Nizkorodov, SA; Staimer, N (2015). "Un estudio en tubo de flujo rápido en tiempo real de las emisiones de COV y partículas de cigarrillos electrónicos, convencionales y de referencia con daños potencialmente reducidos". Tecnología científica en aerosol . 49 (9): 816–827. Código Bib : 2015AerST..49..816B. doi :10.1080/02786826.2015.1076156. PMC 4696598 . PMID  26726281. 
  24. ^ Sopori, M (mayo de 2002). "Efectos del humo del cigarrillo sobre el sistema inmunológico". Nat. Rev. Inmunol . 2 (5): 372–7. doi :10.1038/nri803. PMID  12033743. S2CID  26116099.
  25. ^ McNeill, A, Carolina del Sur (2015). "Cigarrillos electrónicos: una actualización de la evidencia. Un informe encargado por Public Health England" (PDF) . www.gov.uk. ​Reino Unido: Salud Pública de Inglaterra. págs. 76–78 . Consultado el 20 de agosto de 2015 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  26. ^ Sleiman, M (2016). "Emisiones de cigarrillos electrónicos: parámetros clave que afectan la liberación de sustancias químicas nocivas". Ciencia y Tecnología Ambiental . 50 (17): 9644–9651. Código Bib : 2016EnST...50.9644S. doi : 10.1021/acs.est.6b01741. PMID  27461870. S2CID  31872198.
  27. ^ Paci, A; Rieutord, A; Guillaume, D; et al. (Marzo de 2000). "Determinación cromatográfica cuantitativa por cromatografía líquida de alta resolución de acroleína en plasma tras derivatización con Luminarin 3". Revista de cromatografía B. 739 (2): 239–246. doi :10.1016/S0378-4347(99)00485-5. PMID  10755368.
  28. ^ Engels, Cristina; Schwab, Clarissa; Zhang, Jianbo; Stevens, Marc JA; Bieri, Corinne; Ebert, Marc-Olivier; McNeill, Kristopher; Sturla, Shana J.; Lacroix, Christophe (7 de noviembre de 2016). "La acroleína contribuye fuertemente a las actividades de transformación de aminas heterocíclicas y antimicrobianas de la reuterina". Informes científicos . 6 (1): 36246. Código bibliográfico : 2016NatSR...636246E. doi :10.1038/srep36246. ISSN  2045-2322. PMC 5098142 . PMID  27819285. 
  29. ^ Zhang, Jianbo; Sturla, Shana; Lacroix, Christophe; Schwab, Clarissa (7 de marzo de 2018). Johnson, Eric A. (ed.). "Metabolismo microbiano intestinal del glicerol como fuente endógena de acroleína". mBio . 9 (1): e01947–17. doi :10.1128/mBio.01947-17. ISSN  2161-2129. PMC 5770549 . PMID  29339426. 
  30. ^ Apéndice A de la Parte 136 Métodos para el análisis químico orgánico de aguas residuales municipales e industriales, Método 603: acroleína y acrilonitrilo>
  31. ^ Método 624.1 - Purgables por GC-MS>