Die chemische Struktur von Ketonen ist durch das Vorhandensein einer Carbonylgruppe (-C=O) gekennzeichnet, die an zwei Kohlenstoffatome gebunden ist. Ketone werden durch die allgemeine Formel R-CO-R' dargestellt, wobei R und R' üblicherweise Alkyl- oder Arylgruppen sind. Zwischen verschiedenen Ketonen besteht eine beträchtliche Ähnlichkeit in den Verfahren, die für ihre Herstellung verwendet werden, und auch in ihren Eigenschaften – sowohl biologisch als auch chemisch.
Verwendet
Ketone werden durch katalytische Dehydrierung oder Oxidation sekundärer Alkohole hergestellt. In der petrochemischen Industrie werden sie meist durch Hydratisierung von Olefinen gewonnen. Sie werden weithin als industrielle Lösungsmittel für Farbstoffe, Harze, Gummis, Teere, Lacke, Wachse und Fette verwendet. Sie fungieren auch als Zwischenprodukte in chemischen Synthesen und als Lösungsmittel bei der Gewinnung von Schmierölen. Ketone werden als Lösungsmittel bei der Herstellung von Kunststoffen, Kunstseide, Sprengstoffen, Kosmetika, Parfums und Pharmazeutika verwendet.
Das Lösungsmittel Aceton wird in der Farben-, Lack-, Gummi-, Kunststoff-, Farbstoff-, Sprengstoff- und Fotoindustrie eingesetzt. Es wird auch bei der Herstellung von Schmierölen und der Herstellung von Kunstseide und Kunstleder verwendet. In der chemischen Industrie ist Aceton ein Zwischenprodukt bei der Herstellung vieler Chemikalien wie Keten, Essigsäureanhydrid, Methylmethacrylat, Isophoron, Chloroform, Jodoform und Vitamin C.
Die Hauptverwendung von Methyl-Ethyl Ketone (MEK) ist für das Auftragen von Schutzlacken und Klebstoffen, was seine hervorragenden Eigenschaften als Lösungsmittel widerspiegelt. Es wird auch als Lösungsmittel bei der Magnetbandherstellung, beim Entparaffinieren von Schmieröl und in der Lebensmittelverarbeitung verwendet. Es ist ein häufiger Bestandteil von Lacken und Klebstoffen und Bestandteil vieler organischer Lösungsmittelmischungen.
Mesityloxid, Methylbutylketon (MBK) und Methylisobutylketon (MIBK) werden als Lösungsmittel in der Farben-, Lack- und Lackindustrie verwendet. 4-Methyl-3-penten-2-on ist Bestandteil von Farben- und Lackentfernern und Lösungsmittel für Lacke, Tinten und Emaille. Es wird auch als Insektenschutzmittel, als Lösungsmittel für Nitrozellulose-Vinyl-Harze und Gummis, als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Methylisobutylketon und als Aromastoff verwendet. Methylbutylketon ist ein mittelstark verdunstendes Lösungsmittel für Nitrocellulose-Acrylate und Alkyd-Lacke. Methylisobutylketon ist ein Vergällungsmittel für Reinigungsalkohol und ein Lösungsmittel für Nitrozellulose, Lacke und Firnisse sowie Schutzbeschichtungen. Es wird bei der Herstellung von Methylamylalkohol, bei der Uranextraktion aus Spaltprodukten und beim Entparaffinieren von Mineralölen verwendet.
Die halogenierten Ketone werden in Tränengas verwendet. Chloraceton, hergestellt durch Chlorierung von Aceton, wird auch als Pestizid und in Kupplern für die Farbfotografie verwendet. Bromaceton, hergestellt durch Behandlung von wässrigem Aceton mit Brom und Natriumchlorat bei 30 bis 40 °C, wird in der organischen Synthese verwendet. Die alicyclischen Ketone Cyclohexanon und Isophoron werden als Lösungsmittel für eine Vielzahl von Verbindungen verwendet, darunter Harze und Nitrocellulose. Außerdem ist Cyclohexanon ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Adipinsäure für Nylon. Die aromatischen Ketone Acetophenon und Benzochinon sind Lösungsmittel und chemische Zwischenprodukte. Acetophenon ist ein Duftstoff in Parfums, Seifen und Cremes sowie ein Aromastoff in Lebensmitteln, alkoholfreien Getränken und Tabakwaren. Benzochinon ist ein Gummibeschleuniger, ein Gerbstoff in der Lederindustrie und ein Oxidationsmittel in der Fotoindustrie.
Gefahren
Ketone sind brennbare Substanzen, und die flüchtigeren Mitglieder der Reihe können bei normalen Raumtemperaturen in ausreichender Menge Dämpfe entwickeln, um mit Luft explosive Gemische zu bilden. Obwohl bei typischen industriellen Expositionen die Atemwege der Hauptaufnahmeweg sind, werden einige Ketone leicht durch die intakte Haut aufgenommen. Normalerweise werden die Ketone schnell ausgeschieden, zum größten Teil in die ausgeatmete Luft. Ihr Metabolismus beinhaltet im Allgemeinen eine oxidative Hydroxylierung, gefolgt von einer Reduktion zum sekundären Alkohol. Ketone besitzen narkotische Eigenschaften, wenn sie in hohen Konzentrationen eingeatmet werden. In niedrigeren Konzentrationen können sie Übelkeit und Erbrechen hervorrufen und reizen Augen und Atemwege. Sensorische Schwellen entsprechen noch geringeren Konzentrationen. Diese physiologischen Eigenschaften werden in den ungesättigten Ketonen und in den höheren Mitgliedern der Reihe tendenziell verstärkt.
Zusätzlich zur Depression des Zentralnervensystems (ZNS) können Auswirkungen auf das periphere Nervensystem, sowohl sensorisch als auch motorisch, aus einer übermäßigen Exposition gegenüber Ketonen resultieren. Sie sind auch mäßig reizend für die Haut, wobei das reizendste wahrscheinlich Methyl-n-Amylketon.
Aceton ist sehr flüchtig und kann in hohen Konzentrationen in großen Mengen eingeatmet werden. Es kann über die Lunge ins Blut aufgenommen und im ganzen Körper verteilt werden. Geringe Mengen können über die Haut aufgenommen werden.
Typische Symptome nach hoher Acetonbelastung sind Narkose, leichte Hautreizung und stärker ausgeprägte Schleimhautreizung. Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen erzeugt ein Gefühl der Unruhe, gefolgt von fortschreitendem Kollaps, begleitet von Benommenheit und periodischer Atmung, und schließlich Koma. Übelkeit und Erbrechen können ebenfalls auftreten und werden manchmal von blutigem Erbrechen gefolgt. In einigen Fällen weisen Albumin sowie rote und weiße Blutkörperchen im Urin auf die Möglichkeit einer Nierenschädigung hin, und in anderen Fällen kann aufgrund der hohen Urobilinspiegel und des berichteten frühen Auftretens von Bilirubin auf eine Leberschädigung geschlossen werden. Je länger die Exposition, desto niedriger sind Atemfrequenz und Puls; diese Änderungen sind ungefähr proportional zur Acetonkonzentration. Chronische Vergiftungen durch längere Exposition gegenüber niedrigen Acetonkonzentrationen sind selten; bei wiederholter Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen wurden jedoch Kopfschmerzen, Benommenheit, Schwindel, Halsreizungen und Husten beklagt.
1-Brom-2-propanon (Bromaceton) ist giftig und reizt Haut und Schleimhäute stark. Es sollte in einem belüfteten Bereich gelagert und möglichst in geschlossenen Systemen verwendet werden. Behälter sollten verschlossen und deutlich gekennzeichnet sein. Personen, die möglicherweise seinen Dämpfen ausgesetzt sind, sollten gasdichte Chemikalienschutzbrillen und Atemschutzgeräte tragen. Es wird in einigen Ländern als gefährlicher Abfall eingestuft, wodurch besondere Anforderungen an die Handhabung gestellt werden.
2-Chloracetophenon ist ein starkes Augenreizmittel, das Tränenfluss verursacht. Akute Exposition kann zu dauerhaften Schäden an der Hornhaut führen. Die Wirkungen dieser Chemikalie scheinen in erster Linie solche Reizwirkungen zu sein. Beim Erhitzen zersetzt es sich in giftigen Dämpfen.
Cyclohexanon. Hohe Dosen bei Versuchstieren führten zu degenerativen Veränderungen in Leber, Niere und Herzmuskel; wiederholte Verabreichung auf der Haut verursachte Katarakte; Cyclohexanon erwies sich auch gegenüber Hühnereiern als embryotoxisch; Bei Personen, die viel niedrigeren Dosen ausgesetzt sind, scheinen die Wirkungen jedoch hauptsächlich die eines mäßigen Reizstoffs zu sein.
1-Chlor-2-propanon (Chloraceton) ist eine Flüssigkeit, deren Dampf stark tränend wirkt und Haut und Atemwege reizt. Seine Wirkung als Augenreizmittel und Tränenflussmittel ist so groß, dass es als Kampfgas verwendet wurde. Eine Konzentration von 0.018 mg/l reicht aus, um Tränenfluss zu erzeugen, und eine Konzentration von 0.11 mg/l wird normalerweise nicht länger als 1 Minute aufrechterhalten. Bei der Handhabung und Lagerung sind die gleichen Vorsichtsmaßnahmen wie bei Chlor zu beachten.
Diaceton hat reizende Eigenschaften für Augen und obere Atemwege; bei höheren Konzentrationen verursacht es Aufregung und Schläfrigkeit. Längere Exposition kann zu Leber- und Nierenschäden und Blutveränderungen führen.
Hexafluoraceton [CAS 684-16-2] ist ein sehr reizendes Gas, insbesondere für die Augen. Die Exposition gegenüber relativ hohen Konzentrationen führt zu Atembeschwerden und Bindehautblutungen. Eine Reihe von experimentellen Studien haben nachteilige Auswirkungen auf das männliche Fortpflanzungssystem gezeigt, einschließlich einer Beeinträchtigung der Spermatogenese. Auch Veränderungen der Leber, der Nieren und des lymphopoetischen Systems wurden beobachtet. Die reizenden Eigenschaften dieser Substanz erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung.
Isophoron. Neben starker Reizung von Augen, Nase und Schleimhäuten kann diese Chemikalie das zentrale Nervensystem beeinträchtigen und bei einer exponierten Person ein Erstickungsgefühl hervorrufen. Die anderen Anzeichen von Wirkungen auf das ZNS können Schwindel, Müdigkeit und Rausch sein. Wiederholte Exposition bei Versuchstieren verursachte toxische Wirkungen auf Lunge und Nieren; einmalige Exposition gegenüber hohen Dosen kann Narkose und Lähmung des Atemzentrums hervorrufen.
Mesityloxid ist sowohl bei Kontakt mit der Flüssigkeit als auch in der Dampfphase ein starkes Reizmittel und kann Hornhautnekrose verursachen. Kurze Exposition hat narkotische Wirkungen; Längerer oder wiederholter Kontakt kann Leber, Nieren und Lunge schädigen. Es wird leicht durch die intakte Haut aufgenommen.
Methylamylketon ist ein Reizstoff für die Haut und erzeugt in hohen Konzentrationen Narkose, scheint aber nicht neurotoxisch zu sein.
Methylbutylketon (MBK). Fälle von peripherer Neuropathie wurden der Exposition gegenüber diesem Lösungsmittel in einer Fabrik für beschichtete Stoffe zugeschrieben, in der Methyl-n-Butylketon wurde an Druckmaschinen durch Methylisobutylketon ersetzt, bevor neurologische Fälle entdeckt wurden. Dieses Keton hat zwei Metaboliten (5-Hydroxy-2-Hexanon und 2,5-Hexandion) gemeinsam n-Hexan, das auch als Erreger peripherer Neuropathien angesehen wird und an anderer Stelle in diesem Dokument diskutiert wird Enzyklopädie. Zu den Symptomen der peripheren Neuropathie gehörten Muskelschwäche und anormale elektromyographische Befunde. Frühe Anzeichen einer Vergiftung können Kribbeln, Taubheitsgefühl und Schwäche in den Füßen sein.
2-Methylcyclohexanon. Bei Kontakt ist es ein starkes Reizmittel für Augen und Haut; beim Einatmen reizt es die oberen Atemwege. Wiederholte Exposition kann Nieren, Leber und Lunge schädigen. Methylcyclohexanon reagiert heftig mit Salpetersäure.
Methyl-Ethyl Ketone (MEK). Eine kurze Exposition von Arbeitern gegenüber 500 ppm MEK in der Luft hat Übelkeit und Erbrechen hervorgerufen; bei etwas niedrigeren Konzentrationen traten Halsreizungen und Kopfschmerzen auf. Bei hohen Konzentrationen gab es einige Berichte über eine neurologische Beteiligung, wobei die beschriebene Neuropathie symmetrisch und schmerzlos war und sensorische Läsionen überwogen; es kann die oberen oder unteren Gliedmaßen betreffen; In einigen Fällen wurden die Finger nach dem Eintauchen der bloßen Hände in die Flüssigkeit betroffen. Dermatitis wurde sowohl nach Eintauchen in die Flüssigkeit als auch nach Kontakt mit konzentrierten Dämpfen berichtet.
Methylisobutylketon (MIBK) teilt die irritierenden ZNS-Wirkungen vieler anderer Ketone. Bei hohen Konzentrationen können sich Arbeiter schwindelig fühlen, Kopfschmerzen entwickeln und müde werden.
Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen
Es sollten die für brennbare Stoffe empfohlenen Maßnahmen angewendet werden. Arbeitspraktiken und industrielle Hygienetechniken sollten die Verflüchtigung von Ketonen in der Arbeitsraumluft minimieren, um sicherzustellen, dass die Expositionsgrenzwerte nicht überschritten werden.
Darüber hinaus sollten, soweit möglich, Ketone mit neurotoxischen Eigenschaften (wie Methylethylketon und Methyl-n-Butylketon) sollten durch Produkte mit geringerer Toxizität ersetzt werden. Vorbereitende und regelmäßige ärztliche Untersuchungen werden empfohlen, mit besonderem Augenmerk auf das ZNS und das periphere Nervensystem, das Atmungssystem, die Augen, die Nieren- und die Leberfunktion. Eine elektrodiagnostische Untersuchung mit Elektromyographie und Nervenleitgeschwindigkeit ist insbesondere bei methylexponierten Arbeitern sinnvoll.n-Butylketon.
Ketone Tabellen
Tabelle 1 - Chemische Informationen.
Tabelle 2 - Gesundheitsrisiken.
Tabelle 3 - Physikalische und chemische Gefahren.
Tabelle 4 - Physikalische und chemische Eigenschaften.