N -metylo-2-pirolidon

N -metylo-2-pirolidon
Ilustracyjne zdjęcie przedmiotu N-metylo-2-pirolidon
Identyfikacja
Nazwa IUPAC N -metylo-2-pirolidon
N O CAS 872-50-4
N O ECHA 100,011,662
N O WE 212-828-1
PubChem 13387
ChEBI 7307
UŚMIECHY CN1CCCC1 = O
PubChem , widok 3D
InChI InChI: widok 3D
InChI = 1S / C5H9NO / c1-6-4-2-3-5 (6) 7 / h2-4H2,1H3
Wygląd bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu
Właściwości chemiczne
Brute formula C 5 H 9 N O   [Izomery]
Masa cząsteczkowa 99,1311 ± 0,0051  g / mol
C 60,58%, H 9,15%, N 14,13%, O 16,14%,
Właściwości fizyczne
T ° fuzja -24  ° C
* Temperatura wrzenia 202  ° C
Rozpuszczalność w wodzie: wysokie
Parametr rozpuszczalności δ 23,6  J 1/2 · cm -3/2 (≤ 20  ° C )
Masa objętościowa 1,028  g / cm 3
Temperatura samozapłonu 270  ° C
Temperatura zapłonu 96  ° C (otwarta filiżanka)
Granice wybuchowości w powietrzu 0,99 - 3,9  % obj
Nasycenie prężności par przy 25  ° C  : 66  Pa
Termochemia
C p

równanie:
Pojemność cieplna gazu w J · mol -1 · K -1 i temperatura w Kelwinach od 298 do 1200 K.
Obliczone wartości:
102,766 J · mol -1 · K -1 przy 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
298 24,85 102,702 1,036
358 84,85 127,399 1,285
388 114,85 138,995 1,402
418 144,85 150,086 1,514
448 174,85 160,673 1,621
478 204,85 170,760 1,723
508 234,85 180 352, 1,819
538 264,85 189,459 1 911,
568 294,85 198.090 1,998
598 324,85 206,259 2,081
628 354,85 213,983 2,159
658 384,85 221,280 2 232,
688 414,85 228 170, 2 302,
718 444,85 234 676, 2367
749 475,85 241,025 2,431
T
(K)
T
(° C)
C p
C p
779 505,85 246,835 2.490
809 535,85 252,347 2,546
839 565,85 257,596 2,599
869 595,85 262,617 2 649
899 625,85 267,448 2,698
929 655,85 272 131, 2,745
959 685,85 276,708 2,791
989 715,85 281,225 2 837,
1,019 745,85 285,731 2 882,
1,049 775,85 290,276 2 928,
1,079 805,85 294 914, 2 975,
1,109 835,85 299,700 3 023,
1,139 865,85 304,692 3,074
1,169 895,85 309,952 3 127,
1200 926,85 315,735 3 185,
Środki ostrożności
SGH
SGH07: Toksyczny, drażniący, uczulający, narkotycznySGH08: Uczulający, mutagenny, rakotwórczy, działający szkodliwie na rozrodczość
Niebezpieczeństwo H315, H319, H360, H315  : Działa drażniąco na skórę
H319  : Działa drażniąco na oczy
H360  : Może działać szkodliwie na płodność lub na dziecko w łonie matki (podać działanie, jeżeli jest znane) (podać drogę narażenia, jeżeli definitywnie udowodniono, że żadna inna droga narażenia nie prowadzi do takiego samego zagrożenia)
WHMIS
B3: Ciecz palnaD2B: Materiał toksyczny powodujący inne efekty toksyczne
B3, D2B, B3  :
Temperatura zapłonu cieczy palnej = 91  ° C zamknięty tygiel (metoda nie została podana)
D2B  : Materiał toksyczny powodujący inne skutki toksyczne
Podrażnienie oczu u zwierząt

Stwierdzenie 1,0% zgodnie z kryteriami klasyfikacyjnymi
NFPA 704

Symbol NFPA 704

2 2 0
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej.

N -metylo-2-pirolidon lub 1-metylo-2-pirolidon , zwykle skrótem NMP , jest klarowną żółtą ciecz, higroskopijny , polarny i lekki zapach aminy . Jest to cykliczny amid ( laktam ) często używany jako rozpuszczalnik organiczny. „ N -metylo-2-pirolidon rozpuszcza wiele związków nieorganicznych i organicznych” . Jej toksyczność , a zwłaszcza jej w środowisku wodnym (pszczół larw na przykład), w szczególności gdy stosuje się jako adiuwant w pestycyd może być niedoceniane; szukamy alternatyw.

Właściwości fizykochemiczne

Jest rozpuszczalnikiem higroskopijnym , mieszalnym z wodą i większością rozpuszczalników organicznych (średnia rozpuszczalność w węglowodorach alifatycznych ). Jest to słaba zasada  : wodny roztwór zawierający 10% NMP ma pH 7,7-8.

Cząsteczka jest raczej stabilna, ale stopniowo utlenia się w powietrzu, tworząc wodoronadtlenki (szybciej w świetle). W obecności mocnych kwasów i mocnych zasad może hydrolizować do kwasu 4-metyloaminomasłowego i reagować z czynnikami utleniającymi i chlorującymi. Produkt nie powoduje korozji metali.

posługiwać się

Związek ten jest stosowany głównie jako rozpuszczalnik ze względu na swoje właściwości fizyczne: niską lotność , stabilność termiczną, polarny i aprotonowy rozpuszczalnik . Jego właściwości toksykologiczne sprawiają, że jest on kandydatem do zastąpienia rozpuszczalników chlorowanych , ale stwarza problemy toksyczne dla płodu.
Obszary zastosowań są rozległe:

Produkcja i synteza

Produkcja tego rozpuszczalnika odbywa się głównie z 4-butyrolaktonu i metyloaminy w temperaturze od 200  do  350  ° C i pod ciśnieniem 10  MPa .

Toksykologia

Brak danych dotyczących ostrej toksyczności u ludzi w dniu publikacji karty toksykologicznej INRS ( National Research and Safety Institute ) (skonsultowano wgrudzień 2019, aktualizacja 2015), a dane dotyczące toksyczności przewlekłej są skąpe i nieprecyzyjne ani weryfikowalne. Istnieją badania na szczurach lub królikach; we wszystkich przypadkach wydaje się, że niskie dawki nie mają wpływu, ale należy wziąć pod uwagę trzy sytuacje narażenia: toksyczność przewlekła, subchroniczna lub ostra oraz różne narządy docelowe. Niedawno (2016) potwierdzono, że u zwierząt (brak danych dla ludzi) samiec jest na nią bardziej narażony niż samica.

Mesnage R. i Antoniou MN (2018) uważają, że nieuwzględnienie jego toksyczności jako adiuwantu przyczyniło się do zafałszowania profilu toksykologicznego niektórych pestycydów. Obecnie poszukujemy mniej toksycznych i mniej ekotoksycznych substytutów

Toksyczność przewlekła lub subchroniczna

Zgodnie z dostępnymi danymi toksykologicznymi, według INRS, cząsteczka ta atakuje głównie dwa narządy: wątrobę i jądra (oraz mniej grasicę i nerki ), wykazując jednocześnie ogólną toksyczność przewlekłą, czy to drogą pokarmową, czy inhalacyjną. Opary są drażniące, ale aerozole są znacznie bardziej toksyczne (z „śmiertelnością, zmianami w płucach, wątrobie, szpiku kostnym i układzie limfatycznym) […] trzymiesięczna ekspozycja (sam nos) powoduje podrażnienie dróg oddechowych od 1000  mg / m 3 i jąder uszkodzenia przy 3000  mg / m 3.  ” MNP wywołuje postępującą nefropatię i atrofię jąder u samców szczurów.

Ostra ekspozycja

Zgodnie z dostępnymi danymi toksykologicznymi, zgodnie z INRS, NMP ma niską toksyczność dla zwierząt. Jego głównym efektem jest działanie drażniące u szczurów:

Genotoksyczność

NMP jest słabo genotoksyczny in vitro i zerowy in vivo , biorąc pod uwagę dwa dostępne testy (dla bakterii w teście Amesa; lub dla drożdży, w których wywołuje aneuploidię  ; in vivo , NMP nie wydaje się być klastogenny ani aneuploidogenny (w języku chińskim szpik kostny chomika); nie powoduje powstawania mikrojąder w szpiku myszy.

Rakotwórczość

Wydaje się, że u szczurów NMP nie ma działania rakotwórczego (po spożyciu lub po podaniu doustnym), podczas gdy przy wdychaniu wywołuje guzy wątroby u myszy. NMP nie jest rakotwórczy po podaniu doustnym lub wdychaniu u szczurów;
U myszy (narażonych na 600 - 1200 - 7200 ppm spożywanych przez 18 miesięcy), MNP zwiększa (przy dużej dawce) ryzyko gruczolaków wątrobowokomórkowych (u samców i samic) oraz raka wątrobowokomórkowego u samców, przy jednoczesnym zwiększeniu liczby grup zmienionych komórek; NOAEL 600  ppm dla samców i 1200  ppm dla kobiet.

Toksyczny wpływ na rozrodczość

Wdychany MNP, nawet w dawce 116 ppm (6 h / d, 7 d / tydzień, przez dwa pokolenia) nie wydaje się wpływać na płodność szczurów, ale według badania z 1999 r., Przyjmowany na poziomie 500 mg / tydzień.  kg , obniża wskaźnik płodności samca i wskaźnik płodności samicy od pierwszego pokolenia, z efektami histologicznymi, takimi jak zmniejszenie liczby ciałek żółtych u samicy, a także z delecją spermatogenezy z obustronnym jądrem atrofii u samców, efektów tych nie obserwowano w drugim badaniu przeprowadzonym przy takich samych dawkach u szczurów ze szczepu Sprague-Dawley.

U szczurów i królików NMP po spożyciu i przezskórnie upośledza rozwój (pojawienie się wad rozwojowych itp.), Au szczurów może wpływać na płodność samców i samic po podaniu doustnym.
U myszy (narażonych na 600 - 1200 - 7200 ppm połykanych przez 18 miesięcy) MNP zwiększa (przy dużej dawce) ryzyko gruczolaków wątrobowokomórkowych (u samców i samic) oraz raka wątrobowokomórkowego u samców, także przy zwiększonej liczbie grup uszkodzonych komórek; NOAEL 600  ppm dla samców i 1200  ppm dla kobiet.

Uwaga: został przebadany (wśród innych rozpuszczalników) jako krioprotektant ze spermy królika zamrożonego do inseminacji królików hodowlanych, bez rozstrzygających wyników.

Zaburzenia rozwojowe

Obecnie uważa się, że produkt ten jest embriotoksyczny u szczurów laboratoryjnych , nawet w dawkach, które nie wywołują objawów u samic.

Wdychanie  : do 120 ppm, lub 494 mg / m 3 , 6 godzin / dzień, od 6 TH do 20 -tego dnia ciąży, NMP wdychane przez zwierzęta ciężarne nie wydaje się szkodzić rozwijający szczura w macicy , a także z królików poddanych 1000  mg / m 3 (jedna głowica 6  godzin / dzień , 7 th do 19 ty  dzień ciąży), bez widocznej toksyczności matki.

Spożycie  : spadek masy płodu (od 250  mg kg- 1  d- 1 NMP spożytego przez matkę), obserwuje się śmiertelność zarodków z resorpcją powyżej 500  mg kg- 1  d- 1 połkniętych przez matkę, z anomaliami kośćca lub wadami rozwojowymi i zmniejszone kostnienie kości czaszki i kręgów) i anomalie zewnętrzne (od 250  mg kg- 1  d- 1 połknięte): obrzęk, zarośnięcie odbytu związane z resztkowym lub brakiem ogona), wady trzewne (od 500  mg kg- 1  d −1 ), z zaburzeniami układu krążenia i układu kostnego (powyżej 500  mg kg −1  d −1 ), takimi jak brak łuków kręgowych i kręgów ogonowych. U królików, gdy obserwuje się objawy toksyczności u matki, NMP powoduje u płodu wzrost resorpcji i wad rozwojowych układu sercowo-naczyniowego, a także kości czaszki. Kręgi przedkrzyżowe są zdeformowane.

Przejście przezskórne  : w śledzionie u płodu powoduje resorpcję i fetolizm, mniejsze kostnienie i wady rozwojowe szkieletu; królik, głównie objawy toksyczności matczynej, płód ma zmiany w szkielecie ( 13 e  wybrzeże nadliczbowe).

Etykiety ostrzegawcze

Zgodnie z INRS (2019) ten produkt należy identyfikować, przechowywać i transportować za pomocą czterech etykiet ostrzegawczych  :

Interakcje

NMP na skórze wspomaga również przenikanie przez skórę innych toksycznych substancji.

Wchłanianie i toksykokinetyka

U ludzi, tak jak u szczurów, NMP jest szybko i dobrze wchłaniany przez inhalację, doustnie lub przez skórę, zanim przedostanie się do organizmu, jest metabolizowany i wydalany (głównie z moczem). W postaci dwóch metabolitów: 5-hydroksy -NMP i 2-hydroksy- N -methylsuccinimide. w badaniach na zwierzętach laboratoryjnych (szczurach) i ludzi około 90% wdychanych cząstek przechodzą przez barierę w płucach, u szczurów 69-78% cząsteczek spożycia. przezskórne przejście w warunkach in vivo jest nieco mniej (7,7  mg cm- 2  h- 1 ) u szczurów niż dla ludzkiej skóry in vitro (17  mg cm- 2  h- 1 ). U szczurów maksymalne stężenie w osoczu występuje po dwóch godzinach od intubacji żołądka; od jednej do dwóch godzin po aplikacja na skórę; a 24 godziny po nałożeniu na skórę 80% dawki NMP jest wchłaniane (mniej niż 2% odparowuje). Liżąc skórę, zwierzę może również infekować się przez połknięcie. Ostatnio (2019) wykazano u szczurów, które eliminuje ciężarna samica uwalnia N -etylo-2-pirolidon (NEP) (jeden z głównych metabolitów NMP) z krwi znacznie wolniej, a tworzenie / eliminacja metabolitów zachodzi znacznie wolniej niż u nieciężarnych szczurów; dla tych metabolitów (NEP) obserwuje się również przejście przez barierę łożyskową.

Ekotoksykologia

Ten rozpuszczalnik organiczny jest szeroko rozproszony w środowisku jako częsty składnik pestycydów  ; ta cząsteczka i / lub jej metabolity ( wydalane z moczem i wydalinami , a zatem obecne w środowisku i prawdopodobnie w sieci pokarmowej ) mogą mieć znaczący wpływ na środowisko.

NMP jest jednym z powszechnych składników, często błędnie uważanym za obojętny jako preparat adiuwantowy wielu pestycydów .

Medycyna pracy

Ponieważ przezskórne przenikanie NMP jest ważne i szybkie, przydatne jest monitorowanie (poprzez dawkowanie w moczu pod koniec zmiany) personelu mającego kontakt z tym produktem. Ale możliwe jest również oznaczenie 5-HNMP pod koniec zmiany w osoczu, ponieważ ten specyficzny metabolit jest dobrze skorelowany z ekspozycją. Możliwe jest również oznaczenie N-metylosukcynimidu (MSI) w moczu pod koniec zmiany i / lub 2-hydroksymetylosukcynimidu (2-HMSI) we krwi i moczu pod koniec zmiany po tygodniu pracy: Te biomarkery są wiarygodne i dobrze odzwierciedlają wewnętrzne zanieczyszczenie osobnika.

Ustalono biologiczne wartości referencyjne dla 5-HNMP w moczu.

Ryzyko wybuchu i pożaru

N -metylo-2-pirolidon jest paliwo płynne lub pary. Mieszanina oparów z powietrzem może być wybuchowa. Zalecanymi środkami gaśniczymi są dwutlenek węgla, proszki chemiczne i pianki do cieczy polarnych. Do schłodzenia pojemników narażonych na działanie ognia lub które były narażone na działanie ognia można użyć rozpylonej wody. Ratownicy muszą być przeszkoleni w zakresie zagrożeń chemicznych, wybuchowych i pożarowych oraz być wyposażeni w niezależny aparat oddechowy i specjalne kombinezony ochronne.

Progi

W odniesieniu do higieny pracy w Unii Europejskiej w dyrektywie (2009) ustalono następujące dopuszczalne wartości narażenia zawodowego (aktualizacja OELV, 2015) dla jakości powietrza w miejscach pracy:

Zakaz?

Ze względu na swoją toksyczność płodu, to było zaplanowane (na początku XXI th  wieku) zakaz ten produkt w branży.
Nie czekając na toksykologiczną klasyfikację tej cząsteczki w kategorii 2 czynników toksycznych dla rozwoju płodu (do trzydziestej adaptacji do postępu technicznego), wielu producentów zastąpiło ją N -etylo-2-pirolidonem (2687-91-4).

Lekarstwo

Ten rozpuszczalnik miałby interesujące właściwości przeciwko szpiczakowi mnogiemu i być może także innym nowotworom. Badania kliniczne planowane są na 2014 rok.

Uwagi i odniesienia

  1. N-METYL-2-PIRROLIDON , karta (y) bezpieczeństwa Międzynarodowego Programu Bezpieczeństwa Chemicznego , konsultacja 9 maja 2009
  2. obliczona masa cząsteczkowa od „  atomowych jednostek masy elementów 2007  ” na www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (w) Yitzhak Marcus, Właściwości rozpuszczalników , t.  4, Anglia, John Wiley & Sons ,1999, 239  pkt. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  4. (w) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams: Organie Compounds C8 do C28 , vol.  2, Huston, Teksas, Gulf Pub. Współ.,1996, 396,  str. ( ISBN  0-88415-858-6 )
  5. Numer indeksu 606-021-00-7 w tabeli 3.1 załącznika VI do rozporządzenia WE nr 1272/2008 (16 grudnia 2008)
  6. „  Methyl-1 pirolidynon-2  ” w bazie danych chemikaliów Reptox z CSST (Quebec organizacji odpowiedzialnej za bezpieczeństwo i higienę pracy), dostęp 25 kwietnia 2009
  7. INRS, Karta toksykologiczna FT213 (skonsultowano1 st grudzień 2019)
  8. Fine, JD and Mullin, CA (2017), Metabolism of N-Methyl-2-Pyrrolidone in Honey Bee Adults and Larvae: Exploring Age Related Differences in Toxic Effects , Environmental Science & Technology , 51 (19), 11412 -11422
  9. Moreno Marrodan, C. Liguori, F. i Barbaro, P. (2019), sposobami zrównoważonych do syntezy katalitycznej bezpieczniejszych substytutów chemiczne N-metylo-2-pirolidon , Molecular Catalysis , 466, 60- 69 ( podsumowanie ).
  10. (en) Albrecht Ludwig Harreus, 2-pirolidon , Wiley-VCH Verlag, Coli.  „Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna”,15 czerwca 2000( DOI  10.1002 / 14356007.a22_457 )
  11. Toksykologia NMP , INRS
  12. Saillenfait, AM, Marquet, F., Sabaté, JP, Ndiaye, D. and Lambert-Xolin, AM (2016), 4-tygodniowe badanie toksyczności doustnej powtarzanej dawki N-etylo-2-pirolidonu w Sprague Dawley rats , Regulatory Toxicology and Pharmacology , 81, 275-283 ( streszczenie ).
  13. Mesnage R i Antoniou MN (2018), Ignorowanie toksyczności adiuwanta fałszuje profil bezpieczeństwa komercyjnych pestycydów , Frontiers in public health , 5, 361.
  14. Lee Kp i in. (1987), Toxicity of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): teratogenic, subchronic and two-year inhalation studies , Fundamental and Appliedoxology  ; 9: 222-235.
  15. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B., N-Methylpyrrolidone (NMP) - Two-Generation Reproduction Toxicity Study in Wistar Rats . Podawanie w diecie. Projekt BASF nr 70R0056 / 97008, 1999.
  16. Zwięzły International Chemical (2001) Ocena dokumentu 35 - N-metylo-2-pirolidonu. Genewa: Światowa Organizacja Zdrowia (WHO)
  17. 1-metylo-2-pirolidon. REACH , ECHA ( http://www.echa.europa.eu/fr/information-on-chemicals ).
  18. 1600 - 5000 - 15 000 ppm w karmie dla szczurów lub 10 - 100 ppm, 6 h / d, 5 d / tyg, przez dwa lata, zawsze u szczurów.
  19. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B. - N-Methylpyrrolidone (NMP) (1999), Two-Generation Reproduction Toxicity Study in Wistar Rats. Podawanie w diecie , Projekt BASF nr 70R0056 / 97008.
  20. Thompson SR (1999), Toksyczność reprodukcyjna dwóch pokoleń z N-metylopirolidonem (NMP) u szczurów rasy Sprague-Dawley, podawanie w diecie , projekt Hudinkton Life Sciences Laboratory 97-4106; 2192 pkt.
  21. Saillenfait AM i in. , Toksyczność rozwojowa N-metylo-2-pirolidonu podawanego doustnie szczurom , Food and Chemical Toxicology , 2002; 40 (11): 1705-1712
  22. Saillenfait AM i in. , Toksyczność rozwojowa N-metylo-2-pirolidonu u szczurów po narażeniu inhalacyjnym , Food and Chemical Toxicology , 2003; 41 (4): 583–588
  23. Domingo, P., Olaciregui, M., González, N., De Blas, I. and Gil, L. (2019), Wpływ glicerolu, n, n-dimetyloformamidu i n-metylo-2-pirolidonu na plemniki królika przechowywane w 4 ° C i 16 ° C , Animal Reproduction , 16 (4), 887-894.
  24. Bury, D., Saillenfait, AM, Marquet, F., Käfferlein, HU, Brüning, T. and Koch, HM (2019), Toxicokinetics of N -ethyl -2-pyrrolidone and its metabolites in krew, mocz i płyn owodniowy szczurów po podaniu doustnym , Archives of Toxicology, 93 (4), 921-929.
  25. Li, H., Jiang, Z., Cao, X., Su, H., Shao, H., Jin, F.,… and Wang, J. (2018), SPE / GC - MS Determination of 2- Pyrrolidone, N-Methyl-2-pyrrolidone, and N-Ethyl-2-pyrrolidone in Liquid Pesticide Formulations , Chromatographia , 81 (2), 359-364 ( streszczenie ).
  26. Santoro C., Mohidin AF, Grasso LL, Seviour T, Palanisamy K, Hinks J,… and Marsili E (2016), Subtoksyczne stężenia lotnych związków organicznych hamują oddychanie zewnątrzkomórkowe komórek Escherichia coli hodowanych w anodowych systemach bioelektrochemicznych , Bioelektrochemia , 112, 173-177 ( podsumowanie )
  27. Fine, JD, Mullin, CA, Frazier, MT i Reynolds, RD (2017), Field Pozostałości i wpływ regulatora wzrostu owadów nowaluron i jego głównego składnika składowego N-metylo-2-pirolidonu na rozmnażanie pszczół miodnych and development , Journal of Economic Entomology , 110 (5), 1993-2001, streszczenie .
  28. Mesnage R. i Antoniou MN (2018), Ignoring adjuvant toksyczność falsyfikuje profil bezpieczeństwa komercyjnych pestycydów , Frontiers in Public Health , 5, 361.
  29. INRS, N-metylo-2-pirolidon, ryzyko pożaru i wybuchu
  30. INRS, N-metylo-2-pirolidon; Wspomaganie pamięci technicznej Dopuszczalne wartości narażenia zawodowego od środków chemicznych , ED nr 984.
  31. Pytanie Toksyczność N-etylopirolidonu , str. 514, w Garnier R. (2008), [Carcinogenicity of butylglycol] , Archives des Maladies Professionnelle et de l'Environnement, 69 (3), 513.
  32. Rozwiązanie przeciwnowotworowe: rozpuszczalnik przemysłowy może przeprogramować komórki rakowe , Huffington Post
  33. (in) Wspólny rozpuszczalnik Może być nowym narzędziem przeciwnowotworowym
  34. Oficjalne ogłoszenie