Los nitrocompuestos aromáticos son un grupo de compuestos orgánicos encabezados por el nitrobenceno (C6H5NO2) y derivados del benceno y sus homólogos (tolueno y xileno), naftaleno y antraceno mediante la sustitución de uno o más átomos de hidrógeno por un grupo nitro (NO2). El grupo nitro puede reemplazarse junto con halógeno y ciertos radicales alquilo en casi cualquier posición del anillo.
Los nitrocompuestos de gran importancia industrial incluyen nitrobenceno, los mono- y dinitrotoluenos, trinitrotolueno (TNT), tetrilo, mononitroclorobencenos, nitroanilinas, nitroclorotoluenos, nitronaftaleno, dinitrofenol, ácido pícrico (trinitrofenol) y dinitrocresol. Se ha documentado suficiente experiencia sobre estos compuestos para proporcionar un resumen de sus propiedades tóxicas y las medidas de control de exposición requeridas para evitar daños a los seres humanos.
Un número mucho mayor de compuestos de este grupo corresponde a aquellos derivados que en ningún caso han sido fabricados en cantidades suficientes para permitir una evaluación completa del peligro; estos derivados incluyen los dinitroclorobencenos, dicloronitrobencenos, nitroxilenos, nitrotoluidinas, nitrocloroanilinas, nitroanisoles, nitrofenetoles y nitroanisidinas.
Usos
Los nitrocompuestos aromáticos tienen pocos usos directos distintos de la formulación de explosivos o como disolventes. El mayor consumo implica la reducción a derivados de la anilina utilizados en la fabricación de tintes, pigmentos, insecticidas, textiles (poliamida resistente al calor-”Nomex”), plásticos, resinas, elastómeros (poliuretano), productos farmacéuticos, reguladores del crecimiento vegetal, aditivos para combustibles, y aceleradores de caucho y antioxidantes.
El dinitrotoluenos se utilizan en síntesis orgánicas, tintes, explosivos y como aditivos propulsores. nitrotoluenos se emplean en la fabricación de colorantes, explosivos, toluidinas y ácidos nitrobenzoicos. También se utilizan en algunas formulaciones de detergentes, agentes de flotación y en la industria de neumáticos. Los nitrotoluenos se emplean en la síntesis de agentes de protección solar y en la producción de inhibidores de gasolina. 2,4,6-trinitrotolueno es un explosivo militar e industrial. nitrobenceno se utiliza en la fabricación de anilina. Actúa como solvente para éteres de celulosa y como ingrediente en ceras para metales, pisos y zapatos, y jabones. El nitrobenceno también se usa para refinar aceites lubricantes y en la producción de isocianatos, pesticidas, productos químicos para el caucho y productos farmacéuticos.
En la industria del cuero, m-nitrofenol es un fungicida y p-nitrofenol es un intermediario químico para conservantes de cuero. 2,4-Dinitrofenol es útil en la fabricación de reveladores fotográficos y sirve como conservante de madera e insecticida. 2-nitro-p-fenilendiamina y 4-amino-2-nitrofenol son componentes de productos de tintes permanentes para el cabello y tintes para pieles.
p-nitrosodifenilamina actúa como acelerador de la vulcanización del caucho y como inhibidor de la polimerización durante la fabricación de monómeros vinílicos. Ácido pícrico tiene numerosos usos en las industrias del cuero, textil y del vidrio. Se encuentra en explosivos, colorantes, germicidas, fungicidas, baterías eléctricas y combustible para cohetes. El ácido pícrico también se utiliza para grabar cobre y como producto químico intermedio. tetrilo se emplea como agente detonante intermediario para otros explosivos de gran potencia menos sensibles y como carga de refuerzo para dispositivos militares.
Peligros
Salud
El peligro agudo para la salud más destacado de los nitrocompuestos aromáticos es la cianosis, y la manifestación crónica es la anemia. Los nitrocompuestos liposolubles se absorben muy rápidamente a través de la piel intacta. Una cierta cantidad se excreta sin cambios a través de los riñones, pero la mayor parte se reduce a nitroso cianogénico y derivados de la hidroxilamina, que a su vez se degradan a la orto- y para -Análogos de aminofenol y excretados en la orina. Tres de cada cuatro casos de cianosis exhibirán la clásica apariencia azul o gris cenicienta, pero solo un tercio de las víctimas se quejará de síntomas de anoxia (dolor de cabeza, fatiga, náuseas, vértigo, dolor en el pecho, entumecimiento, dolor abdominal, dolor, palpitaciones, afonía, nerviosismo, falta de aire y comportamiento irracional). Se requieren análisis de sangre y orina para su confirmación. Los cuerpos de Heinz pueden detectarse en los glóbulos rojos. La metahemoglobinemia se analiza con más detalle en otra parte de este Enciclopedia.
El potencial cianogénico está profundamente alterado tanto por la naturaleza como por la posición de los grupos sustituyentes en el anillo de benceno. Además del potencial cianogénico, los nitroclorobencenos como clase también son irritantes para la piel. Los dinitroclorobencenos producen dermatitis por sensibilidad en la mayoría de las personas incluso después de un contacto leve. Los dicloronitrobencenos poseen una toxicidad intermedia.
Los efectos crónicos a largo plazo son más insidiosos y solo pueden detectarse a partir de registros médicos bien documentados. Los análisis de sangre bimensuales revelarán la aparición de anemia durante varios años, incluso en ausencia de cianosis detectable o excreción urinaria significativamente elevada.
El 2,4-dinitrotolueno afecta las enzimas metabolizadoras de fármacos en los microsomas hepáticos y se ha demostrado que es un hepatocarcinógeno en la rata. No hay datos disponibles en cuanto a su potencial cancerígeno para los humanos.
Se aislaron 1- y 2-nitronaftilamina como metabolitos urinarios de 1- y 2-nitronaftaleno, respectivamente, en ratas. Esto tiene implicaciones importantes para la posible carcinogenicidad de los nitronaftalenos.
Dinitrofenol (DNP) es un veneno agudo que interrumpe el metabolismo celular en todos los tejidos al alterar el proceso esencial de fosforilación oxidativa. Si no es fatal, los efectos son rápida y completamente reversibles. La exposición puede ocurrir por la inhalación de vapores, polvos o aerosoles de soluciones de DNP. Penetra en la piel intacta pero, como es un tinte amarillo brillante, la contaminación de la piel se reconoce fácilmente. Ha ocurrido envenenamiento sistémico tanto durante la producción como durante el uso. El DNP sólido es explosivo y también se han producido accidentes durante la producción y el uso. Se debe tener cuidado al manipularlo.
El envenenamiento resulta primero en sudoración excesiva, una sensación de calor con debilidad y fatiga. En casos severos, hay respiración rápida y taquicardia incluso en reposo, y puede haber un aumento de la temperatura corporal. La muerte, si se produce, es súbita y rigor mortis se produce casi de inmediato. El DNP ejerce sus efectos tóxicos mediante una alteración general del metabolismo celular que genera la necesidad de consumir cantidades excesivas de oxígeno para sintetizar el nucleótido de adenina esencial requerido para la supervivencia celular en el cerebro, el corazón y los músculos. Si la producción de calor es mayor que la pérdida de calor, puede resultar en una hipertermia fatal. Los efectos son más severos en los lugares de trabajo calurosos.
El DNP se reduce fácilmente a aminofenol, mucho menos tóxico, pero no inocuo, que se excreta en la orina de esta forma. Dado que el DNP se metaboliza y excreta rápidamente y que el envenenamiento no produce cambios estructurales en los tejidos, no se producen efectos crónicos o acumulativos de pequeñas dosis absorbidas durante períodos prolongados. El envenenamiento puede confirmarse al encontrar DNP o aminofenol en la orina mediante la prueba de Derrien. No se desarrolla metahemoglobinemia.
dinitrobenceno es una sustancia química potente con efectos multisistémicos (afectando mínimamente el sistema nervioso central (SNC), la sangre, el hígado, el sistema cardiovascular y los ojos). Puede causar anemia severa y es un inductor de metahemoglobinemia.
nitrobenceno puede ser absorbido por el cuerpo a través del sistema respiratorio o la piel (p. ej., de zapatos teñidos de negro con un tinte que contiene nitrobenceno, o de la contaminación de la ropa usada por los trabajadores empleados en la producción de nitrobenceno). El efecto tóxico sobresaliente del nitrobenceno es su capacidad para causar metahemoglobinemia. El inicio es insidioso y la cianosis aparece solo cuando el nivel de metahemoglobina en la sangre alcanza el 15% o más. En una etapa posterior, puede ocurrir hipotensión, dolor de cabeza, náuseas, vértigo, entumecimiento de las extremidades, debilidad general severa y alteraciones corticales si la metahemoglobinemia es severa. El nitrobenceno también es un veneno del sistema nervioso central que, en algunos casos, provoca excitación y temblores seguidos de depresión grave, inconsciencia y coma. El examen de la orina de las personas expuestas revela la presencia de nitro y aminofenoles, cuyas cantidades corren paralelas al nivel de metahemoglobinemia. La exposición repetida puede ir seguida de insuficiencia hepática hasta atrofia amarilla, ictericia hemolítica y anemia de diversos grados, con presencia de cuerpos de Heinz en los glóbulos rojos. El nitrobenceno también puede producir dermatitis debido a una irritación o sensibilización primaria.
Ácido pícrico y derivados. Los derivados del ácido pícrico de importancia industrial son los picratos metálicos (hierro, níquel, bario, cromo, plomo y potasio) y las sales de amoníaco y guanidina. Algunas de las sales metálicas (bario, plomo o potasio) se han utilizado como componentes de mezclas detonantes y de refuerzo en bombas, minas y proyectiles. Pueden producirse efectos tóxicos por contacto con la piel, inhalación o ingestión del polvo de ácido pícrico o sus sales. El contacto con la piel también puede producir enfermedades de la piel. Varias de sus sales metálicas también presentan riesgos de incendio y explosión.
Tras la ingestión de unos pocos gramos de ácido pícrico, que tiene un sabor intensamente amargo, pueden aparecer gastroenteritis aguda, hepatitis tóxica, nefritis, hematuria y otros síntomas urinarios. La piel y las conjuntivas se vuelven amarillas, principalmente debido al ácido pero en parte a la ictericia. Puede desarrollarse visión amarilla. La muerte, si se produce, se debe a lesiones renales y anuria. En raras ocasiones, la ictericia y el coma con convulsiones preceden a la muerte. Se produce dolor de cabeza y vértigo con náuseas y vómitos y erupciones en la piel después de la absorción desde la superficie del cuerpo.
En la industria, particularmente en la fabricación de explosivos, el principal problema de salud ha sido la aparición de enfermedades de la piel, siendo rara la intoxicación sistémica. Se ha informado que el ácido pícrico es un irritante de la piel distinto en forma sólida, pero en solución acuosa irrita solo la piel hipersensible; provoca una dermatitis de sensibilización similar a la que produce el picrato de amonio. La cara suele estar afectada, especialmente alrededor de la boca y los costados de la nariz. Hay edema, pápulas, vesículas y finalmente descamación. El endurecimiento ocurre como con el tetrilo y el trinitrotolueno. Los trabajadores que manipulan ácido pícrico o sus sales tienen la piel y el cabello teñidos de un color amarillento.
Los animales de experimentación severamente expuestos al polvo de picrato de amonio durante períodos de hasta 12 meses revelaron lesiones que sugerían lesiones definidas en ciertos tejidos. El polvo de ácido pícrico puede causar no sólo irritación de la piel sino también de la mucosa nasal. La inhalación de altas concentraciones de polvo ha provocado inconsciencia temporal seguida de debilidad, mialgia, anuria y posteriormente poliuria. Los efectos del ácido pícrico en los ojos incluyen irritación, lesión de la córnea, efectos visuales extraños (p. ej., apariencia amarilla de los objetos) y coloración amarilla de los tejidos.
El ácido pícrico y sus derivados inflamables y explosivos deben almacenarse en pequeñas cantidades en un área fresca y ventilada lejos de peligros agudos de incendio y materiales oxidantes potentes y, preferiblemente, en un edificio aislado o separado.
tetrilo. Los peligros de explosión encontrados en la producción de tetrilo son básicamente los mismos que los de otros productos de la industria de explosivos, aunque el tetrilo, al ser relativamente estable, no puede considerarse entre los explosivos más peligrosos.
Durante la fabricación de tetrilo, los trabajadores pueden estar expuestos a óxidos de nitrógeno y vapores ácidos en caso de que se produzcan fugas en los reactores de nitración. Puede haber exposición a cantidades apreciables de polvo de tetrilo durante la fabricación del refuerzo y las operaciones de manipulación subsiguientes, especialmente en el mezclado, pesaje, prensado de tabletas, desempolvado y en la carga y montaje de dispositivos explosivos no automatizados. Las principales manifestaciones de exposición son irritación de las mucosas, tinción y decoloración de la piel y el cabello, dermatitis y, en casos de exposición prolongada y grave, intoxicación sistémica por inhalación y absorción cutánea.
En la exposición inicial, el tetrilo produce una irritación aguda de las membranas mucosas nasal y faríngea. A los pocos días, las manos, la cara, el cuero cabelludo y el cabello de los trabajadores expuestos se tiñen de color amarillento. Bajo una exposición severa, las conjuntivas se ven afectadas y casi siempre inyectadas en sangre; El edema palpebral y periorbitario no es infrecuente. Durante las primeras 2 a 3 semanas de exposición, los trabajadores pueden desarrollar una dermatitis en forma de eritema, particularmente en la región del cuello, el pecho, la espalda y la superficie interna de los antebrazos. Después de unos días el eritema puede retroceder, dejando una descamación moderada. Los trabajadores que pueden continuar trabajando a pesar de la dermatitis desarrollan una tolerancia o se endurecen ante el tetril. Sin embargo, con exposición severa, o en sujetos con mala higiene personal o piel muy clara, la dermatitis puede extenderse a otras partes del cuerpo y volverse papular, vesicular y eccematosa.
Después de solo 3 a 4 días de exposición a altas concentraciones de polvo, los trabajadores pueden quejarse de dolores de cabeza seguidos de hemorragias nasales periódicas. La irritación de las vías respiratorias superiores no suele extenderse a los bronquios porque, debido a su gran tamaño, los cristales de tetril no suelen llegar tan lejos; sin embargo, se han observado tos seca y espasmos bronquiales. La diarrea y los trastornos menstruales pueden ocurrir ocasionalmente.
Muchos de los trastornos causados por el tetrilo se deben a la acción irritante de los cristales. En algunos casos, la dermatitis es alérgica; en muchos casos se han sugerido mecanismos como la liberación local de histamina.
Después de una exposición severa y prolongada, el tetril causa envenenamiento crónico con trastornos digestivos (como pérdida de apetito, dolor abdominal, vómitos), pérdida de peso, hepatitis crónica, irritación del sistema nervioso central con insomnio, reflejos exagerados y excitación mental. Se han notificado casos de leucocitosis con ligera anemia ocasional. Ha habido informes de trastornos menstruales también. Los experimentos con animales indican daño en los túbulos renales.
El trinitrotolueno, comúnmente conocido como TNT, también es un inductor de metahemoglobina. Durante la Primera Guerra Mundial se descubrió que los trabajadores que participaban en la fabricación de municiones desarrollaron efectos hepáticos graves y anemia, con al menos el 25% de los aproximadamente 500 casos informados que terminaron en muertes. También se observaron efectos adversos durante la Segunda Guerra Mundial. Presumiblemente, las condiciones han mejorado, de modo que la exposición es mucho más limitada y entonces no debería ocurrir un envenenamiento manifiesto. También se han informado irregularidades menstruales, problemas del tracto urinario y cataratas.
Fuego y explosión
Los nitrocompuestos aromáticos son inflamables y los di- y trinitroderivados son explosivos en condiciones favorables (calor y choque). Las bombas que funcionan contra una válvula de descarga cerrada o una línea obstruida han producido suficiente calor por fricción con mononitrotolueno y nitroclorobencenos para producir explosiones. Aparte del nitrobenceno, los nitrocompuestos aromáticos no deben calentarse en condiciones alcalinas. Los dinitrocompuestos pueden formar sales de nitrolio sensibles a los golpes y se han producido incendios al calentar carbonato de potasio en
o-nitrotolueno.
Debe evitarse el contacto con agentes reductores fuertes, como sulfuro de sodio, polvo de zinc, hidrosulfito de sodio e hidruros metálicos, y agentes oxidantes fuertes, como bicromatos, peróxidos y cloratos, durante el almacenamiento y el tránsito. Aquellos derivados que contienen átomos de cloro reactivos requieren un cuidado especial en el almacenamiento y tránsito. Los procesos de reducción química deben prever la adición del compuesto nitro al sistema reductor (reducción de hierro ácido, sulfuro alcalino, etc.) en pequeños incrementos a una velocidad que evite el sobrecalentamiento o la acumulación de un exceso de compuesto nitro.
Aunque se reconocen los peligros inherentes a los ácidos nítrico y sulfúrico concentrados, se debe tener precaución al desechar el ácido mixto gastado que contiene componentes orgánicos que son muy inestables durante el almacenamiento o el calentamiento. El producto terminado debe lavarse a fondo y neutralizarse para evitar la corrosión metálica y la descomposición espontánea.
Medidas de Seguridad y Salud
Un programa de salud eficaz para prevenir el deterioro de la salud debido a la exposición a nitrocompuestos aromáticos requiere medidas de control de la exposición y supervisión médica. Los requisitos mínimos son el análisis del trabajo para garantizar los procedimientos de manipulación adecuados, el diseño adecuado del equipo tanto para la operación como para el mantenimiento, y la ventilación adecuada con control de la contaminación del aire. Se prefieren los sistemas totalmente cerrados. Cuando corresponda, el análisis del aire puede ser útil; pero, en general, los resultados han sido engañosos debido a la baja presión de vapor de los derivados del nitrobenceno y la contaminación de las superficies donde se produce el contacto con la piel. Sin embargo, la niebla de las cargas calientes, las líneas con fugas, las operaciones de vapor, las zanjas de drenaje calientes, etc., no pueden ignorarse como fuentes de exposición grave de la piel y contaminación del entorno de trabajo.
Las medidas de protección necesarias en orden ascendente de eficacia son la protección respiratoria, la rotación de puestos de trabajo, la limitación del tiempo de exposición, el uso de ropa protectora y la protección de todo el cuerpo. La protección respiratoria tiene una aplicación limitada, ya que la absorción por la piel es el principal problema. El equipo de protección debe seleccionarse cuidadosamente para asegurar la impermeabilidad a los productos químicos en uso.
Un alto nivel de higiene personal, en particular, una ducha tibia con abundante agua y jabón aplicada enérgicamente al final del turno, minimizará la exposición crónica que priva al trabajador de una tolerancia limitada a los agentes cianogénicos. Debido al potencial cancerígeno que se sospecha para los humanos del 1- y 2-nitronaftaleno, la exposición ocupacional a estos compuestos debe mantenerse en el nivel más bajo posible.
Cuando sea posible, el ácido pícrico y sus derivados peligrosos deben ser reemplazados por sustancias que sean inocuas o menos dañinas. Cuando esto no sea posible, el proceso debe modificarse, aislarse o encerrarse; deberían emplearse técnicas de manipulación automática o mecánica, ventilación por extracción local y métodos húmedos para reducir al mínimo las concentraciones atmosféricas; y debe evitarse el contacto directo con los productos químicos.
Tablas de nitrocompuestos aromáticos
Tabla 1 - Información química.
Tabla 2 - Riesgos para la salud.
Tabla 3 - Riesgos físicos y químicos.
Tabla 4 - Propiedades físicas y químicas.