La structure chimique des cétones est caractérisée par la présence d'un groupe carbonyle (-C=O) lié à deux atomes de carbone. Les cétones sont représentées par la formule générale R-CO-R', où R et R' sont généralement des groupes alkyle ou aryle. Une similitude considérable existe entre les différentes cétones dans les méthodes utilisées pour leur production ainsi que dans leurs propriétés, tant biologiques que chimiques.
Les usages
Les cétones sont produites par déshydrogénation catalytique ou oxydation d'alcools secondaires. Dans l'industrie pétrochimique, ils sont généralement obtenus par hydratation d'oléfines. Ils sont largement utilisés comme solvants industriels pour les colorants, les résines, les gommes, les goudrons, les laques, les cires et les graisses. Ils agissent également comme intermédiaires dans les synthèses chimiques et comme solvants dans l'extraction des huiles lubrifiantes. Les cétones sont utilisées comme solvants dans la production de plastiques, de soie artificielle, d'explosifs, de cosmétiques, de parfums et de produits pharmaceutiques.
Le solvant acétone est utilisé dans les industries de la peinture, de la laque et du vernis, du caoutchouc, des plastiques, des colorants, des explosifs et de la photographie. Il est également utilisé dans la production d'huiles lubrifiantes et la fabrication de soie artificielle et de cuir synthétique. Dans l'industrie chimique, l'acétone est un intermédiaire dans la production de nombreux produits chimiques, tels que le cétène, l'anhydride acétique, le méthacrylate de méthyle, l'isophorone, le chloroforme, l'iodoforme et la vitamine C.
L'utilisation majeure de méthyle éthyle cétone (MEK) est destiné à l'application de revêtements protecteurs et d'adhésifs, ce qui reflète ses excellentes caractéristiques en tant que solvant. Il est également utilisé comme solvant dans la production de bandes magnétiques, le déparaffinage des huiles lubrifiantes et la transformation des aliments. C'est un ingrédient courant dans les vernis et les colles, et un composant de nombreux mélanges de solvants organiques.
Oxyde de mésityle, méthylbutylcétone (MBK) et méthyl isobutyl cétone (MIBK) sont utilisés comme solvants dans les industries de la peinture, du vernis et de la laque. 4-méthyl-3-pentène-2-one est un composant des décapants pour peintures et vernis et un solvant pour les laques, les encres et les émaux. Il est également utilisé comme insectifuge, solvant pour les résines et les gommes de nitrocellulose-vinyle, intermédiaire dans la préparation de la méthylisobutylcétone et agent aromatisant. La méthylbutylcétone est un solvant à évaporation moyenne pour les acrylates de nitrocellulose et les revêtements alkydes. La méthyl isobutyl cétone est un dénaturant pour l'alcool à friction et un solvant pour la nitrocellulose, les laques et vernis et les revêtements protecteurs. Il est utilisé dans la fabrication d'alcool méthylamylique, dans l'extraction de l'uranium des produits de fission et dans le déparaffinage des huiles minérales.
Les cétones halogénées sont utilisées dans les gaz lacrymogènes. La chloroacétone, produite par la chloration de l'acétone, est également utilisée comme pesticide et dans les coupleurs pour la photographie couleur. La bromoacétone, produite en traitant de l'acétone aqueuse avec du brome et du chlorate de sodium à 30 à 40 °C, est utilisée en synthèse organique. Les cétones alicycliques cyclohexanone et isophorone sont utilisés comme solvants pour une variété de composés, y compris les résines et la nitrocellulose. De plus, la cyclohexanone est un intermédiaire dans la fabrication de l'acide adipique pour le nylon. Les cétones aromatiques acétophénone et benzoquinone sont des solvants et des intermédiaires chimiques. L'acétophénone est un parfum dans les parfums, les savons et les crèmes ainsi qu'un agent aromatisant dans les aliments, les boissons non alcoolisées et le tabac. La benzoquinone est un accélérateur de caoutchouc, un agent de tannage dans l'industrie du cuir et un agent oxydant dans l'industrie de la photographie.
Dangers
Les cétones sont des substances inflammables et les membres les plus volatils de la série sont capables de dégager des vapeurs en quantité suffisante à des températures ambiantes normales pour former des mélanges explosifs avec l'air. Bien que dans les expositions industrielles typiques, les voies respiratoires soient la principale voie d'absorption, un certain nombre de cétones sont facilement absorbées par la peau intacte. Habituellement, les cétones sont rapidement excrétées, pour la plupart dans l'air expiré. Leur métabolisme implique généralement une hydroxylation oxydative, suivie d'une réduction en alcool secondaire. Les cétones possèdent des propriétés narcotiques lorsqu'elles sont inhalées à des concentrations élevées. À des concentrations plus faibles, ils peuvent provoquer des nausées et des vomissements et sont irritants pour les yeux et le système respiratoire. Les seuils sensoriels correspondent à des concentrations encore plus faibles. Ces propriétés physiologiques ont tendance à être améliorées dans les cétones insaturées et dans les membres supérieurs de la série.
En plus de la dépression du système nerveux central (SNC), des effets sur le système nerveux périphérique, à la fois sensoriel et moteur, peuvent résulter d'une exposition excessive aux cétones. Ils sont également modérément irritants pour la peau, le plus irritant étant probablement le méthyl-n-amylcétone.
Acétone est très volatil et peut être inhalé en grande quantité lorsqu'il est présent à des concentrations élevées. Il peut être absorbé dans le sang par les poumons et diffusé dans tout le corps. De petites quantités peuvent être absorbées par la peau.
Les symptômes typiques après une exposition à des niveaux élevés d'acétone comprennent la narcose, une légère irritation de la peau et une irritation plus prononcée des muqueuses. L'exposition à de fortes concentrations produit une sensation d'agitation, suivie d'un collapsus progressif accompagné de stupeur et de respirations périodiques, et enfin de coma. Des nausées et des vomissements peuvent également survenir et sont parfois suivis de vomissements sanglants. Dans certains cas, l'albumine et les globules rouges et blancs dans l'urine indiquent la possibilité de lésions rénales, et dans d'autres, des lésions hépatiques peuvent être présumées à partir des taux élevés d'urobiline et de l'apparition précoce de bilirubine signalée. Plus l'exposition est longue, plus la fréquence respiratoire et le pouls sont faibles; ces changements sont à peu près proportionnels à la concentration d'acétone. Les cas d'intoxication chronique résultant d'une exposition prolongée à de faibles concentrations d'acétone sont rares ; cependant, en cas d'exposition répétée à de faibles concentrations, des plaintes ont été reçues concernant des maux de tête, de la somnolence, des vertiges, une irritation de la gorge et de la toux.
1-Bromo-2-propanone (bromoacétone) est toxique et extrêmement irritant pour la peau et les muqueuses. Il doit être stocké dans une zone ventilée et, dans la mesure du possible, utilisé dans des systèmes fermés. Les récipients doivent être maintenus fermés et clairement étiquetés. Le personnel potentiellement exposé à ses vapeurs doit porter des lunettes de sécurité chimiques étanches aux gaz et un équipement de protection respiratoire. Il est classé dans certains pays comme un déchet dangereux, ce qui nécessite des exigences de manipulation particulières.
2-chloroacétophénone est un puissant irritant des yeux, induisant des larmoiements. Une exposition aiguë peut entraîner des dommages permanents à la cornée. Les effets de ce produit chimique semblent être principalement des effets irritants. En chauffant, il se décompose en fumées toxiques.
Cyclohexanone. Des doses élevées chez des animaux de laboratoire ont produit des modifications dégénératives du foie, des reins et du muscle cardiaque; l'administration répétée sur la peau produisait des cataractes ; la cyclohexanone s'est également avérée embryotoxique pour les œufs de poule ; cependant, chez les personnes exposées à des doses beaucoup plus faibles, les effets semblent être principalement ceux d'un irritant modéré.
1-chloro-2-propanone (chloroacétone) est un liquide dont la vapeur est un puissant lacrymogène et est irritante pour la peau et les voies respiratoires. Ses effets irritants pour les yeux et lacrymogènes sont si importants qu'il a été utilisé comme gaz de guerre. Une concentration de 0.018 mg/l est suffisante pour produire un larmoiement, et une concentration de 0.11 mg/l ne sera normalement pas supportée plus de 1 min. Les mêmes précautions doivent être respectées lors de la manipulation et du stockage que celles applicables au chlore.
Diacétone a des propriétés irritantes pour les yeux et les voies respiratoires supérieures; à des concentrations plus élevées, il provoque de l'excitation et de la somnolence. Une exposition prolongée peut entraîner des dommages au foie et aux reins et des changements sanguins.
Hexafluoroacétone [CAS 684-16-2] est un gaz très irritant, particulièrement pour les yeux. L'exposition à des concentrations relativement élevées provoque une insuffisance respiratoire et des hémorragies conjonctivales. Un certain nombre d'études expérimentales ont démontré des effets néfastes sur le système reproducteur masculin, y compris une altération de la spermatogenèse. Des modifications du foie, des reins et du système lymphopoïétique ont également été observées. Les propriétés irritantes de cette substance nécessitent des précautions particulières de manipulation.
L'isophorone. En plus d'une forte irritation des yeux, du nez et des muqueuses, ce produit chimique peut affecter le système nerveux central et provoquer chez une personne exposée une sensation d'étouffement. Les autres signes d'effets sur le SNC peuvent être des étourdissements, de la fatigue et de l'ébriété. L'exposition répétée chez les animaux de laboratoire a provoqué des effets toxiques sur les poumons et les reins; une exposition unique à des doses élevées peut provoquer une narcose et une paralysie du centre respiratoire.
Oxyde de mésityle est fortement irritant tant au contact du liquide qu'en phase vapeur, et peut provoquer une nécrose de la cornée. Une courte exposition a des effets narcotiques; des expositions prolongées ou répétées peuvent endommager le foie, les reins et les poumons. Il est facilement absorbé par la peau intacte.
Méthyl amyl cétone est un irritant pour la peau et produit une narcose à des concentrations élevées, mais ne semble pas être neurotoxique.
Méthylbutylcétone (MBK). Des cas de neuropathie périphérique ont été attribués à l'exposition à ce solvant dans une usine de tissus enduits où le méthyl-n- la butylcétone avait été remplacée par la méthylisobutylcétone dans les imprimeries avant que des cas neurologiques ne soient détectés. Cette cétone a deux métabolites (5-hydroxy-2-hexanone et 2,5-hexanedione) en commun avec n-hexane, qui a également été considéré comme un agent causal des neuropathies périphériques et est discuté ailleurs dans ce Encyclopédie. Les symptômes de la neuropathie périphérique comprenaient une faiblesse musculaire et des résultats électromyographiques anormaux. Les premiers signes d'intoxication peuvent inclure des picotements, des engourdissements et une faiblesse des pieds.
2-méthylcyclohexanone. Au contact, c'est un puissant irritant pour les yeux et la peau; par inhalation, il est irritant pour les voies respiratoires supérieures. Une exposition répétée peut endommager les reins, le foie et les poumons. La méthylcyclohexanone réagit violemment avec l'acide nitrique.
Méthyle éthyle cétone (MEK). Une courte exposition des travailleurs à 500 ppm de MEK dans l'air a provoqué des nausées et des vomissements ; une irritation de la gorge et des maux de tête ont été ressentis à des concentrations un peu plus faibles. À des concentrations élevées, il y a eu quelques rapports d'atteinte neurologique, avec la neuropathie rapportée symétrique et indolore avec des lésions sensorielles prédominantes ; il peut impliquer les membres supérieurs ou inférieurs ; dans certains cas, les doigts ont été touchés suite à l'immersion des mains nues dans le liquide. Des dermatites ont été signalées à la fois après immersion dans le liquide et après exposition à des vapeurs concentrées.
Méthylisobutylcétone (MIBK) partage à la fois les effets irritants sur le SNC de nombreuses autres cétones. À des concentrations élevées, les travailleurs peuvent se sentir étourdis, développer des maux de tête et être fatigués.
Mesures de sécurité et de santé
Les mesures recommandées pour les substances inflammables doivent être appliquées. Les pratiques de travail et les techniques d'hygiène industrielle doivent minimiser la volatilisation des cétones dans l'air de la salle de travail afin de s'assurer que les limites d'exposition ne sont pas dépassées.
De plus, dans la mesure du possible, les cétones aux propriétés neurotoxiques (telles que la méthyléthylcétone et la méthyl-n-butylcétone) doivent être remplacés par des produits moins toxiques. Des examens médicaux préalables et périodiques sont recommandés, avec une attention particulière pour le SNC et le système nerveux périphérique, le système respiratoire, les yeux, les reins et la fonction hépatique. Un examen électrodiagnostique avec électromyographie et vitesse de conduction nerveuse est particulièrement approprié pour les travailleurs exposés au méthyl-n-butylcétone.
Tableaux des cétones
Tableau 1 - Informations chimiques.
Tableau 2 - Dangers pour la santé.
Tableau 3 - Dangers physiques et chimiques.
Tableau 4 - Proprietes physiques et chimiques.