هیدروکربن های اروماتیک

هیدروکربن های اروماتیک 

مشتقات بنزن با فشار بالا و نقطه جوش پایین هستند که با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد . این حلال دارای دانسیته بخار بالا هستند . بیشتر این ترکیبات به عنوان مواد شمیایی اولیه یا واسطه در ترکیبات دیگر بکار می روند. حلالهای الی همچنین در هزاران صنعت وشغل مثل :تولید رنگ ،رزین ومواد دارویی ،چاپ ، سریش و چسبها و ساخت لاستیک و… بکار می رود.

ترکیبات اروماتیک معمول استفاده شده شامل تولوئن ،بنزن ،زایلن ،استیرن ،اتیل بنزن ،مونوکلروبنزن (MCB ) وتری متیل بنزن می باشد.

بیشتر حلالهای اروماتیک تجاری نقطه جوشی دارند که خیلی کمتر از صفر درجه و بشتر از 200 درجه سانتیگراد نمی باشد .اگر نقطه جوش یک حلال خیلی بالاوفشار بخار آن خیلی کم باشد جداسازی حلال از موادی که برای حل کردن استفاده می شود بسیار دشوار خواهد بود.بنابراین بسیاری از حلالهای الی در دمای اتاق مایع هستند . حلالهای الی بوسیله خصوصیت غیر قطبی وحلالیت بالا در چربی توصیف می شوند . این  حلالها به فراوانی در مخلوطهایی در محیطهای شغلی مثل ترکیبات تولوئن ، بنزن ، استیرن ،اتیل بنزن ، تری متیل بنزن و زایلن استفاده شده است . نفتالن ، اگر چه یک ترکیب اروماتیک است حلال نیست ، جامدی کریستالی ، سفید رنگ دافع بید و با فراریت بالا می باشد . حلالهای اروماتیک به اسانی از تصفیه نفت خام و زغال مشتق می شود وقتی زغال در فقدان هوا گرم می شود به ترکیبات فراری شامل گاز زغال وقطران زغال شکسته می شود . باقیمانده این پروسه کک نامیده می شود . تقطیر قطران زغال منجر به تولید ترکیباتی مثل تولوئن ،بنزن ،زایلن ، فنول ها ، کروزول ، نفتالن می شود.ترکیبات اروماتیک همچنین می تواند توسط فرایند های کاتالیکی که در ان هیدروکربن های الیفاتیک در دماهای بالا وفشار بالا برای دهیدروژنه کردن ترکیبات وشکل گیری ساختارهای حلقوی هیدروکربن های اروماتیک بکار می رود ایجاد می شوند .

فاکتورهای دخیل در سمیت حلالها

تماس با حلالهای اروماتیک ار طریق تماس با بخار یا مایع انها رخ می دهد راههای اصلی جذب راه تنفسی وپوستی است . سمیت حلالها به ترکیب فیزیوشمیایی انها ، سمیت ذاتی ، متابولیت ها و داروهای کلینیکی بستگی دارد. برای حلالهایی مثل بنزن و استیرن متابولیت ها سموم اصلی هستند .

فاکتورهای سمیت می تواند بصورت زیر خلاصه شود:

           1.      ماهیت سمی ترکیب اصلی

           2.      طبیعت سمی متابولیت ها

           3.      بافت ها وارگان های هدف

           4.      مداخله با دیگر داروها یا حلالها

           5.      اثر بیماریهای قلبی

           6.      تماس (دوز ،مدت ، شدت )

           7.      خاصیت فیزیکو شمیایی حلال (فشار بخار ، دانسیته بخار ، واکنش پذیری )

           8.      راههای تماس (تنفسی ، پوستی ، GI  )

دوز ، تماس ، ارگان هدف

مشتقات بنزن با فشار بالا و نقطه جوش پایین هستند که با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد . این حلال دارای دانسیته بخار بالا هستند . بیشتر این ترکیبات به عنوان مواد شمیایی اولیه یا واسطه در ترکیبات دیگر بکار می روند. حلالهای الی همچنین در هزاران صنعت وشغل مثل :تولید رنگ ،رزین ومواد دارویی ،چاپ ، سریش و چسبها و ساخت لاستیک و… بکار می رود.

ترکیبات اروماتیک معمول استفاده شده شامل تولوئن ،بنزن ،زایلن ،استیرن ،اتیل بنزن ،مونوکلروبنزن (MCB ) وتری متیل بنزن می باشد.

بیشتر حلالهای اروماتیک تجاری نقطه جوشی دارند که خیلی کمتر از صفر درجه و بشتر از 200 درجه سانتیگراد نمی باشد .اگر نقطه جوش یک حلال خیلی بالاوفشار بخار آن خیلی کم باشد جداسازی حلال از موادی که برای حل کردن استفاده می شود بسیار دشوار خواهد بود.بنابراین بسیاری از حلالهای الی در دمای اتاق مایع هستند . حلالهای الی بوسیله خصوصیت غیر قطبی وحلالیت بالا در چربی توصیف می شوند . این  حلالها به فراوانی در مخلوطهایی در محیطهای شغلی مثل ترکیبات تولوئن ، بنزن ، استیرن ،اتیل بنزن ، تری متیل بنزن و زایلن استفاده شده است . نفتالن ، اگر چه یک ترکیب اروماتیک است حلال نیست ، جامدی کریستالی ، سفید رنگ دافع بید و با فراریت بالا می باشد . حلالهای اروماتیک به اسانی از تصفیه نفت خام و زغال مشتق می شود وقتی زغال در فقدان هوا گرم می شود به ترکیبات فراری شامل گاز زغال وقطران زغال شکسته می شود . باقیمانده این پروسه کک نامیده می شود . تقطیر قطران زغال منجر به تولید ترکیباتی مثل تولوئن ،بنزن ،زایلن ، فنول ها ، کروزول ، نفتالن می شود.ترکیبات اروماتیک همچنین می تواند توسط فرایند های کاتالیکی که در ان هیدروکربن های الیفاتیک در دماهای بالا وفشار بالا برای دهیدروژنه کردن ترکیبات وشکل گیری ساختارهای حلقوی هیدروکربن های اروماتیک بکار می رود ایجاد می شوند .

فاکتورهای دخیل در سمیت حلالها

تماس با حلالهای اروماتیک ار طریق تماس با بخار یا مایع انها رخ می دهد راههای اصلی جذب راه تنفسی وپوستی است . سمیت حلالها به ترکیب فیزیوشمیایی انها ، سمیت ذاتی ، متابولیت ها و داروهای کلینیکی بستگی دارد. برای حلالهایی مثل بنزن و استیرن متابولیت ها سموم اصلی هستند .

فاکتورهای سمیت می تواند بصورت زیر خلاصه شود:

           1.      ماهیت سمی ترکیب اصلی

           2.      طبیعت سمی متابولیت ها

           3.      بافت ها وارگان های هدف

           4.      مداخله با دیگر داروها یا حلالها

           5.      اثر بیماریهای قلبی

           6.      تماس (دوز ،مدت ، شدت )

           7.      خاصیت فیزیکو شمیایی حلال (فشار بخار ، دانسیته بخار ، واکنش پذیری )

           8.      راههای تماس (تنفسی ، پوستی ، GI  )

دوز ، تماس ، ارگان هدف

عمده ترین ارگان های هدف برای حلالهای اروماتیک سیستم عصبی ، کبد ، کلیه ها ، پوست ، شش ها ، و غشا مخاطی راههای هوایی ، چشم ها هستند . ارگان هدف اصلی بنزن سیستم خونی می باشد.

به سبب خطرات بخارهای حلالهای اروماتیک تنفس مهمترین راه مواجهه است . اما جذب از طریق تماس با بخارات یا مایع می تواند به سمیت کمک کند . مواد شمیایی که پتانسیل جذب پوستی دارند توسط برچسب های Skin  توسط ACGIH  مشخص شده اند .

حلالهای اروماتیک از نظر نفوذپذیری پوستی متفاوت هستند فاکتورهایی که پوستی را افزایش می دهد صدمه ، محتوای رطوبت بالا ،سطح تماس ،اجزای اناتومیک و مدت تماس است . دیگر فاکتورهای مهم که مستقیما به افزایش دوز جذب مرتبط است فعالیتهای فیزیکی و اهنگ تنفس است .

خوردن همزمان متانول متابولیسم بعضی حلالها را مهار می کند و منجر به ترازهای خونی بالاتر می شود . مواجهه همزمان با چند حلال منجر به رقابت برای محلهای انزیمی می شود ومتابولیسم حلالها را کاهش می دهد این فاکتورها بر نتایج پایش بیولوژیکی و سمیت اثر می گذارند .

حلالهای ممکن است تغییرات حاد ،برگشت پذیر و دائمی عصبی بسته به نوع حلال ، دوز ، مدت تماس و متابولیسم ایجاد کند .

مواجهه حاد تنفسی با غلظت های بالای هوابرد می تواند سرگیجه ، سنکوپ ، تشنج ، سر خوشی ، تحریکات تنفس و در بعضی موارد کما ایجاد کند . مواجهه حاد و مزمن با غلظتهای سمی از حلالهای تنفسی ممکن است باعث اشفتگی رفتاری اتروفی مغزی ، عملکرد بد مغزی ، دیوانگی و… شود مثل موارد تماس با تولوئن .

حلالهای الی چربی دوست هستند بنابراین علاقه به بافتهای با محتوی چربی بالا مثل مغز و کبد دارند بطور کلی حلالهای چربی دوست به متابولیت هایی با قطبیت بیشتر متابولیزه می شوند که توانایی نفوذ از طریق غشاهای بیولوژیکی کاهش می یابد روی هم رفته متابولیسم حلالها شامل دو فاز است که توسط سیستم مونواکسیژنایز وابسته سیتوکروم p450 می باشد :فاز شامل ایجاد گروه قطبی یا نمایان کردن گروه قطبی بوسیله واکنشهای هیدرولیک –اکسید اتیو واحیا می باشد وفاز دوم شامل کنژوگه کردن با  اسید گلوکورونیک وسولفات وگلوتاتیون می باشد (گلوتاتین :ترکیبی است که در بافتهای حیوانات وگیاهان به عنوان اکسیژن شناخته می شود .)

کبد اصلی ترین ارگان متابولیک است . اما  محلهای دیگر متابولیسم p-450  کلیه ها ، ریه ، پوست ،اپیتلیوم بینی می باشد .دفع حلال بدون تغییر بطور کلی از ریه ها رخ می دهد .دفع متا بولیت ها عمدتاا از ادرار است

در بعضی موارد متا بولیتهای فرار باز دم دفع می شوند .بیشتر حلالهای چربی دوست فاز چند جانبه ای از حذف را نشان میدهند :یک حذف سریع از خون تا قسمتهای چربی و سپس یک حذف اهسته از محلهای ذخیره چربی .

تحریک تنفس و اثرات التهابی حلالهای اروماتیک :

سمیت حلالها بر روی منطقه تنفسی بستگی به طبیعت شیمیایی وفیزیکی حلال ، غلظت حلال استنشاق شده و اثرات فزاینده حلاها در در حالت مخلوط دارد .سمیت تنفسی بیشتر در تماس با تراز بالا مشاهده می شود ولیکن مطالعاتی نشان داده اند که اسیب ریوی  محدود به تماس با دوز بالا نیست ومی تواند در غلظتهای حلالهایی مخلوط در زیر استاندارد  OSHA PEL  رخ دهد. بیشتر حلالها شامل حلالهای اروماتیک محرک غشا مخاطی هستند و بنابراین محرک ناحیه فوقانی وتحتانی تنفسی هستند. اگر چه به طور کلی پذیرفته شده که مواجهه با تراز بالای حلالهای الی باعث اثر بر روی CNS  و ایجاد اثرات سمی در ریه می شود مطالعاتی نشان می دهند که مواجهه ترازهای کم همچنین می تواند منجر به علائم تنفسی مثل کوتاهی تنفس ،سرفه و فشار روی سینه شوند و هر مواجهه با غلظتهای بالا و کم با حلالهای اروماتیک می تواند باعث ایجاد پاسخ بالای برونشیولها شوند که با علائم خس خس سینه ، سرفه، کوتاه شدن تنفس در فعالیتها و یا تنفس هوای سرد و محرکها مشخص می شود.

زایلن ها مثالی برای مواد شمیایی الی محرک فرار هستند که همچنین باعث اثرات روی CNS  واثرات محرک موضعی روی چشم و بینی   وگلو می شود.

 

جذب پوستی و سمیت

جذب پوستی حلال به متغیرهایی مثل غلظت حلال ،مدت تماس ،ضخامت ،شرایط ،میزان عروق پوستی و سطح در معرض مرتبط است . سوختگی ،اسیب ها و دانه های پوستی و افزایش دمای پوست بدلیل افزایش جریان خون به پوست جذب حلال را افزایش می دهد . متغیر دیگری که جذب را افزایش می دهد وضعیت هیدراسیون پوست است .

هرچه که پوست بیشتر هیدراته شود مثل فرو بردن در اب ویا عرق کردن ،جذب مواد شیمیایی از بین سد پوست راحتر می شود .تغییرات جذب همچنین به محلهای اناتومیک هم بستگی دارد .برای مثال در کف دسته وکف پاها در مقاسه با دیگر قسمتهای بدن مثل پوست سر ،گردن وشکم یک سد پوستی نسبت به جذب وجود دارد .

مطالعات نشان داده اند که ترکیب حلالهایا حلالهای چند تایی در ماده واسط اب احتمال بیشتری دارند (شانس بیشتری دارند )که نسبت به حلالهای خلص به اسانی جذب می شوند .

جذب پوستی می تواند نماینده یک راه تماس مهم برای بعضی حلالهای الی باشند وممکن است نماینده 30تا 90درصد جذب روزنه کلی حلالهای الی از واسطه های الی باشند .جذب تولوئن از پوست اهسته است مثلا در یک مطالعه میزان جذب تولوئن 14تا23 mg/cm²/h  درافراد مورد مطالعه بود .

ثابت شده است که اتیل بنزن جذب پوستی مشابه ای دارد که این مقدار بستگی به غلظت که در تماس با پوست قرار می گیرد داردجذب پوستی استیرن مایع 9تا15 mg/cm²/h   بود وبصورت خطی با غلظت استیرن تغییر می کند .میزان جذب زایلن مایع از 4تا10 mg/cm²/h  بود.

شاخصهای تماس بیولوژیکی

شاخصهای تماس بیولوژیکی (BEI ) ها به عنوان رفرنسی برای ارزیابی پتانسیل خطرات سلامتی مواد شیمیایی می باشند .انهاترازهای متابولیتهای احتملی یافت شده در خون وادرار را در کارگر سالم ماجهه با مواد شیمیایی را نشان می دهند .BEIها نماینده مرزها مرز اشکاری بین مواجهه خطرناک وبی خطر نمی باشد.

انها توسط تغییرات بیولژیکی افراد تاثیر می پذیرند .  BEI ها مواجه 8ساعته ،6روز در هفته را نشان می دهد و نباید برای تعین وجود اثرات بد یا تشخیص بیماریهای شغلی بکار روند.

دربعضی موارد مواجه حلالهای الی اروماتیک می توانند توسط تشخیص محصولات متابولیکی در خون و ادرار تعیین شوند .

تماس همزمان اتانول و دیگر حلالها می تواند دفع متابولیت ادراری را کاهش دهد وسبب افزایش تراز حلالهای خون شود .بنابراین این عوامل باید در تغییر پایش بیولوژیکی مد نظر قرار گیرند .فعالیتهای فیزیکی همچنین دفع متابولیتها را توسط افزایش جذب بخار تحت تاثیر قرار می دهد .

در هیدروکربنهای اروماتیک با افزایش شمار حلقه های بنزنی (حلقه  اروماتیک )  حلالیت انها ،موجود بودن زیستی انها وتبدیل انها به یک ماده شیمیایی ساده تر کاهش می یابد .

مرجع