استخدام
للجليكول والجلسرين تطبيقات عديدة في الصناعة لأنها مذيبات عضوية قابلة للذوبان في الماء تمامًا. تستخدم العديد من هذه المركبات كمذيبات للأصباغ والدهانات والراتنجات والأحبار والمبيدات الحشرية والمستحضرات الصيدلانية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجموعتي الهيدروكسيل المتفاعلين كيميائيًا تجعل الجليكولات مواد وسيطة كيميائية مهمة. من بين الاستخدامات العديدة للجليكول والبولي جليكول ، تشتمل الاستخدامات الرئيسية على كونها مادة مضافة لاكتئاب نقطة التجمد ، وللتزييت والإذابة. تعمل الجليكول أيضًا كإضافات غير مباشرة ومباشرة للأطعمة وكمكونات في تركيبات راتنجات المتفجرات والألكيد ، والضباب المسرحي ومستحضرات التجميل.
البروبيلين غليكول يستخدم على نطاق واسع في المستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل وكمرطب في بعض الأطعمة وكمواد تشحيم. كما أنه يستخدم كسائل لنقل الحرارة في الاستخدامات التي قد يؤدي فيها التسرب إلى ملامسة الطعام ، مثل المبردات لمعدات تبريد منتجات الألبان. كما أنه يستخدم كمذيب في ألوان ونكهات الطعام ، ومضاد للتجمد في مصانع الجعة والمؤسسات ، وكمضاف لطلاء اللاتكس لتوفير استقرار التجميد والذوبان. البروبيلين غليكول، جلايكول الإثيلين و 1,3،XNUMX-بوتانديول هي مكونات سوائل إزالة الجليد من الطائرات. ثلاثي بروبيلين جلايكول و 2,3،XNUMX-بوتانديول هي مذيبات للمواد الصبغية. تُستخدم مركبات البوتانيديول (بوتيلين جلايكول) في إنتاج راتنجات البوليستر.
أثلين كلايكول هو مضاد للتجمد في أنظمة التبريد والتدفئة ، ومذيب في صناعات الطلاء والبلاستيك ، ومكون من سائل إزالة الجليد المستخدم في مدارج المطارات. يتم استخدامه في سوائل الفرامل الهيدروليكية ، والديناميت منخفض التجميد ، وبقع الخشب ، والمواد اللاصقة ، وصباغة الجلود ، والتبغ. كما أنه يعمل كعامل تجفيف للغاز الطبيعي ، ومذيب للأحبار ومبيدات الآفات ، ومكون في المكثفات الإلكتروليتية. ثنائي اثيلين غلايغول مرطب للتبغ والكازين والإسفنج الصناعي والمنتجات الورقية. كما أنها توجد في تركيبات الفلين ، والمواد اللاصقة لربط الكتب ، وسوائل الفرامل ، والورنيش ، ومستحضرات التجميل ، ومحاليل التجمد لأنظمة الرش. يستخدم ثنائي الإيثيلين جلايكول لمانعات تسرب المياه لخزانات الغاز ، كعامل تشحيم وتشطيب للمنسوجات ، ومذيب لأصباغ الحوض ، وعامل تجفيف بالغاز الطبيعي. ثلاثي إيثيلين جلايكول هو مذيب ومواد تشحيم في صباغة وطباعة المنسوجات. كما أنها تستخدم في تطهير الهواء وفي مختلف أنواع البلاستيك لزيادة المرونة. ثلاثي إيثيلين جلايكول مرطب في صناعة التبغ وسيط لتصنيع الملدنات والراتنجات والمستحلبات ومواد التشحيم والمتفجرات.
بعض المقياس لتعدد استخدامات الغليسيرول يمكن الحصول عليها من حقيقة أنه تم المطالبة بحوالي 1,700 استخدام للمركب ومشتقاته. يستخدم الجلسرين في الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل. وهو مذيب ومرطب في منتجات مثل التبغ ومثلجات الحلويات وكريمات البشرة ومعجون الأسنان ، والتي قد تتدهور في حالة التخزين بسبب الجفاف. بالإضافة إلى ذلك ، الجلسرين هو مادة تشحيم تضاف إلى العلكة كمساعدات معالجة ؛ عامل ملدن لجوز الهند الرطب المبشور ؛ ومضاف للحفاظ على النعومة والرطوبة في الأدوية. إنه يعمل على منع الصقيع من الزجاج الأمامي وهو مضاد للتجمد في السيارات وعدادات الغاز والرافعات الهيدروليكية. أكبر استخدام منفرد للجليسرول هو إنتاج راتنجات الألكيد لطلاء الأسطح. يتم تحضيرها عن طريق تكثيف الجلسرين بحمض ثنائي الكربوكسيل أو أنهيدريد (عادة أنهيدريد الفثاليك) والأحماض الدهنية. هناك استخدام رئيسي آخر للجلسرين في إنتاج المتفجرات ، بما في ذلك النتروجليسرين والديناميت.
الغليسيرول
الجلسرين هو كحول ثلاثي الهيدروجين ويخضع لتفاعلات مميزة للكحول. مجموعات الهيدروكسيل لها درجات متفاوتة من التفاعل ، وتلك الموجودة في الموضع 1 و 3 تكون أكثر تفاعلًا من تلك الموجودة في الموضع 2-. باستخدام هذه الاختلافات في التفاعلية وبتغيير نسب المواد المتفاعلة ، من الممكن صنع مشتقات أحادية أو ثنائية أو ثلاثية. يتم تحضير الجلسرين إما عن طريق التحلل المائي للدهون ، أو صناعياً من البروبيلين. المكونات الرئيسية لجميع الزيوت والدهون الحيوانية والنباتية تقريبًا هي الدهون الثلاثية للأحماض الدهنية.
يؤدي التحلل المائي لمثل هذه الجليسريد إلى إنتاج أحماض دهنية حرة وجلسرين. يتم استخدام طريقتين للتحلل المائي - التحلل المائي القلوي (التصبن) والتحلل المائي المحايد (الانقسام). في عملية التصبن ، يتم غلي الدهون مع هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الصوديوم ، مما يؤدي إلى تكوين الجلسرين وأملاح الصوديوم للأحماض الدهنية (الصابون).
في التحلل المائي المحايد ، يتم تحلل الدهون عن طريق دفعة أو عملية شبه مستمرة في الأوتوكلاف عالي الضغط ، أو عن طريق تقنية التيار المعاكس المستمر في عمود الضغط العالي. هناك عمليتان رئيسيتان لتخليق الجلسرين من البروبيلين. في إحدى العمليات ، تتم معالجة البروبيلين بالكلور لإعطاء كلوريد الأليل ؛ يتفاعل هذا مع محلول هيبوكلوريت الصوديوم لإعطاء الجلسرين ثنائي كلوروهيدرين ، والذي منه يتم الحصول على الجلسرين عن طريق التحلل المائي القلوي. في العملية الأخرى ، يتأكسد البروبيلين إلى أكرولين ، والذي يتحول إلى كحول أليل. يمكن معالجة هذا المركب بالهيدروكسيل باستخدام بيروكسيد الهيدروجين المائي لإعطاء الجلسرين مباشرة ، أو معالجته بهيبوكلوريت الصوديوم لإعطاء الجلسرين أحادي كلوروهيدرين ، والذي ، عند التحلل المائي القلوي ، ينتج الجلسرين.
المخاطر
الجلسرين له سمية منخفضة جدا (LD عن طريق الفم50 (فأر) 31.5 جم / كجم) ويعتبر بشكل عام غير ضار في ظل جميع ظروف الاستخدام العادية. ينتج الجلسرين إدرارًا طفيفًا جدًا للبول في الأفراد الأصحاء الذين يتلقون جرعة فموية واحدة تبلغ 1.5 جم / كجم أو أقل. تشمل التأثيرات الضائرة التي تعقب تناول الجلسرين عن طريق الفم صداع خفيف ، ودوخة ، وغثيان ، وقيء ، وعطش ، وإسهال.
عند وجوده كضباب ، فإنه يصنف من قبل المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH) على أنه "مصدر إزعاج جسيمي" ، وعلى هذا النحو TLV من 10 ملغ / م3 تم تعيين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تفاعل الجلسرين يجعله خطيرًا وقابلًا للانفجار عند التلامس مع عوامل مؤكسدة قوية مثل برمنجنات البوتاسيوم وكلورات البوتاسيوم وما إلى ذلك. وبالتالي لا ينبغي تخزينها بالقرب من هذه المواد.
الجليكول ومشتقاته
الجليكولات المهمة تجاريًا هي مركبات أليفاتية تمتلك مجموعتين من الهيدروكسيل ، وهي سوائل لزجة عديمة اللون عديمة الرائحة أساسًا. الإيثيلين جلايكول وداثيلين جلايكول لهما أهمية كبيرة بين الجليكول ومشتقاته. تمت مناقشة سمية وخطر بعض المركبات والمجموعات الهامة في القسم الأخير من هذه المقالة. لم يتم العثور على أي من الجليكولات أو مشتقاتها التي تمت دراستها لتكون مطفرة أو مسرطنة أو ماسخة.
الجليكولات ومشتقاتها عبارة عن سوائل قابلة للاشتعال. نظرًا لأن نقاط الاشتعال الخاصة بها أعلى من درجة حرارة الغرفة العادية ، فإن الأبخرة معرضة للتواجد بتركيزات داخل النطاق القابل للاشتعال أو الانفجار فقط عند التسخين (على سبيل المثال ، الأفران). لهذا السبب لا يمثلون أكثر من خطر حريق معتدل.
تركيب. يتم إنتاج جلايكول الإيثيلين تجاريًا عن طريق أكسدة الهواء للإيثيلين ، متبوعًا بإماهة أكسيد الإيثيلين الناتج. يتم إنتاج ديثيلين جلايكول كمنتج ثانوي لإنتاج الإيثيلين جلايكول. وبالمثل ، يتم إنتاج البروبيلين جليكول و 1,2،2,3-بوتانيديول عن طريق ترطيب أكسيد البروبيلين وأكسيد البوتيلين ، على التوالي. يتم إنتاج 2,3،1,3-بوتانيديول عن طريق ترطيب 1,4،2-إيبوكسيبوتان ؛ يتم إنتاج 1,4-بيوتانيديول عن طريق الهدرجة التحفيزية للألدول باستخدام نيكل راني ؛ يتم إنتاج XNUMX-بيوتانيديول عن طريق تفاعل الأسيتيلين مع الفورمالديهايد ، متبوعًا بهدرجة XNUMX-بيوتين -XNUMX ، XNUMX-ديول الناتج.
مخاطر الجليكولات الشائعة
أثلين كلايكول. سمية الإيثيلين جلايكول عن طريق الفم في الحيوانات منخفضة للغاية. ومع ذلك ، من خلال التجربة السريرية ، تشير التقديرات إلى أن الجرعة المميتة للإنسان البالغ تبلغ حوالي 100 سم3 أو حوالي 1.6 جم / كجم ، مما يشير إلى فاعلية سمية أكبر للإنسان مقارنة بحيوانات المختبر. السمية ناتجة عن المستقلبات ، والتي تختلف باختلاف الأنواع. الآثار النموذجية للإفراط في تناول الإيثيلين جلايكول عن طريق الفم هي التخدير ، والاكتئاب في مركز الجهاز التنفسي ، وتلف الكلى التدريجي.
تم الحفاظ على القردة لمدة 3 سنوات على وجبات تحتوي على 0.2 إلى 0.5 ٪ من الإيثيلين جلايكول دون آثار ضارة واضحة ؛ لم يتم العثور على أورام في المثانة ، ولكن كانت هناك بلورات أكسالات وحجارة. عادةً ما يكون تهيج العين والجلد الأولي خفيفًا استجابةً للإيثيلين جلايكول ، ولكن يمكن امتصاص المادة من خلال الجلد بكميات سامة. تعرض الفئران والجرذان لمدة 8 ساعات / يوم لمدة 16 أسبوعًا لتركيزات تتراوح من 0.35 إلى 3.49 مجم / لتر فشل في إحداث إصابة عضوية. في التركيزات الأعلى ، كان الضباب والقطرات موجودة. وبالتالي ، فإن التعرض المتكرر للبشر للأبخرة في درجة حرارة الغرفة لا ينبغي أن يمثل خطرًا كبيرًا. لا يبدو أن جلايكول الإيثيلين يمثل خطرًا كبيرًا من استنشاق الأبخرة في درجات حرارة الغرفة أو من ملامسة الجلد أو الفم في ظل ظروف صناعية معقولة. ومع ذلك ، يمكن أن ينشأ خطر الاستنشاق الصناعي إذا تم تسخين جلايكول الإيثيلين أو تحريكه بشدة (مما يؤدي إلى حدوث ضباب) ، أو إذا حدث ملامسة الجلد أو ابتلاعه بشكل ملحوظ خلال فترة زمنية طويلة. يرتبط الخطر الصحي الأساسي للإيثيلين جلايكول بتناول كميات كبيرة.
ثنائي اثيلين غلايغول. ديثيلين جلايكول يشبه إلى حد بعيد جلايكول الإيثيلين في السمية ، على الرغم من عدم إنتاج حمض الأكساليك. وهو أكثر سمية للكلى من الإيثيلين جلايكول. عندما يتم تناول جرعات زائدة ، فإن الآثار النموذجية المتوقعة هي إدرار البول ، والعطش ، وفقدان الشهية ، والتخدير ، وانخفاض درجة حرارة الجسم ، والفشل الكلوي ، والموت ، اعتمادًا على شدة التعرض. تعرضت الفئران والجرذان إلى ثنائي إيثيلين جلايكول بمستويات 5 مجم / م3 لمدة 3 إلى 7 أشهر شهدت تغيرات في الجهاز العصبي المركزي والغدد الصماء والأعضاء الداخلية ، وتغيرات مرضية أخرى. على الرغم من أنه لا يمثل قلقًا عمليًا ، عند إطعامه بجرعات عالية للحيوانات ، فقد أدى إيثيلين جلايكول إلى إنتاج حصوات وأورام في المثانة ، وربما تكون ثانوية للحصى. قد تكون هذه بسبب مونو إيثيلين جلايكول الموجود في العينة. كما هو الحال مع الإيثيلين جلايكول ، لا يبدو أن ثنائي إيثيلين جليكول يمثل خطرًا كبيرًا من استنشاق الأبخرة في درجات حرارة الغرفة أو من التلامس الجلدي أو الفموي في ظل ظروف صناعية معقولة.
البروبيلين غليكول. يمثل البروبيلين جلايكول خطورة منخفضة السمية. إنه مسترطب ، وفي دراسة أجريت على 866 شخصًا ، وجد أنه مصدر تهيج أساسي لدى بعض الأشخاص ، ربما بسبب الجفاف. قد يسبب أيضًا تفاعلات حساسية جلدية لدى أكثر من 2٪ من المصابين بالأكزيما. إن التعرض الطويل الأمد للحيوانات للأجواء المشبعة بالبروبيلين غليكول ليس له تأثير قابل للقياس. نتيجة لسميته المنخفضة ، يستخدم البروبيلين غليكول على نطاق واسع في المستحضرات الصيدلانية ، ومستحضرات التجميل ، ومع بعض القيود ، في المنتجات الغذائية.
ثنائي بروبيلين جلايكول سمية منخفضة للغاية. وهو في الأساس غير مهيج للجلد والعينين ، وبسبب انخفاض ضغط البخار وسميته ، فإنه لا يمثل مشكلة استنشاق ما لم يتم تسخين كميات كبيرة في مكان مغلق.
بيوتانيديول. توجد أربعة ايزومرات. كلها قابلة للذوبان في الماء والكحول الإيثيلي والأثير. لديهم تقلبات منخفضة لذا فإن الاستنشاق ليس مصدر قلق في ظل الظروف الصناعية العادية. باستثناء 1,4- أيزومر ، لا تخلق مركبات البوتانيديول أي مخاطر صناعية كبيرة.
في الفئران ، التعرض الفموي الهائل من 1,2،XNUMX-بوتانديول يسبب التخدير العميق وتهيج الجهاز الهضمي. قد يحدث أيضًا نخر احتقاني في الكلى. يُعتقد أن الوفيات المتأخرة ناتجة عن الفشل الكلوي التدريجي ، في حين أن الوفيات الحادة ربما تُعزى إلى التخدير. قد يؤدي ملامسة العين مع 1,2،XNUMX بيوتانيديول إلى إصابة القرنية ، ولكن حتى ملامسة الجلد لفترات طويلة عادة ما تكون غير ضارة فيما يتعلق بالتهيج الأولي وسمية الامتصاص. لم يتم الإبلاغ عن أي آثار ضارة لاستنشاق البخار.
1,3-البيوتانديول هو في الأساس غير سام إلا في الجرعات الفموية الساحقة ، وفي هذه الحالة قد يحدث التخدير.
لا يُعرف سوى القليل عن سمية 2,3،XNUMX-بوتانديول، ولكن من الدراسات القليلة التي تم نشرها على الحيوانات ، يبدو أنها تقع بين 1,2،1,3 و XNUMX،XNUMX بيوتانيديول في السمية.
1,4-البيوتانديول حوالي ثمانية أضعاف سمية الأيزومر 1,2،XNUMX في اختبارات السمية الحادة. يؤدي الابتلاع الحاد إلى تخدير شديد وربما إصابة كلوية. ربما ينتج الموت عن انهيار الجهاز العصبي السمبثاوي والباراسمبثاوي. إنه ليس مصدرًا مهيجًا أوليًا ، ولا يسهل امتصاصه عن طريق الجلد.
طاولات الجليكول والجلسرين
الجدول 1 - المعلومات الكيميائية.
الجدول 2 - المخاطر الصحية.
الجدول 3 - المخاطر الفيزيائية والكيميائية.
الجدول 4 - الخصائص الفيزيائية والكيميائية.