脂肪族炭化水素は、炭素と水素の化合物です。 それらは、飽和または不飽和の開鎖、分岐または非分岐分子である可能性があり、命名法は次のとおりです。
- パラフィン (またはアルカン) - 飽和炭化水素
- オレフィン (またはアルケン) - XNUMX つ以上の二重結合結合を持つ不飽和炭化水素
- アセチレン (またはアルキン) - XNUMX つ以上の三重結合結合を持つ不飽和炭化水素
一般式はCnH2n + 2 パラフィンの場合、CnH2n オレフィンの場合、およびCnH2n-2 アセチレン用。
小さな分子は室温で気体です (C1 Cへ4）。 分子のサイズが大きくなり、構造が複雑になるにつれて、粘度が増加する液体になります (C5 Cへ16)、そして最終的に高分子量の炭化水素は室温 (C 以上) で固体です。16).
工業的に重要な脂肪族炭化水素は、主に炭化水素の複雑な混合物である石油に由来します。 それらは、原油のクラッキング、蒸留、分留によって生成されます。
シリーズの中で最も低いメンバーであるメタンは、天然ガスの 85% を占めており、石油鉱床の近くにあるポケットや貯留層から直接採取することができます。 大量のペンタンは、天然ガスの分別凝縮によって生成されます。
あなたが使用します
飽和炭化水素は、業界で燃料、潤滑油、溶剤として使用されています。 アルキル化、異性化、脱水素化のプロセスを経た後、塗料、保護コーティング、プラスチック、合成ゴム、樹脂、殺虫剤、合成洗剤、およびさまざまな石油化学製品の合成の出発物質としても機能します。
燃料、潤滑剤、および溶剤は、多くの異なる炭化水素を含む可能性のある混合物です。 天然ガス 都市ガスとして古くからガス状で流通していました。 現在は大量に液化され、冷蔵輸送され、そのまま導入されるか都市ガス供給システムに再導入されるまで冷蔵液体として保管されます。 液化石油ガス （LPG）、主に プロパン & ブタン、圧力下または冷蔵液体として輸送および保管され、都市ガスの供給にも使用されます。 それらは燃料として直接使用され、多くの場合、硫黄を含まない燃料が不可欠な高品位の冶金作業、オキシプロパンの溶接と切断、および気体燃料の産業需要が公共の供給に負担をかける状況で使用されます. これらの目的のための貯蔵設備のサイズは、約 2 トンから数千トンまでさまざまです。 液化石油ガスは、多くのタイプのエアロゾルの推進剤としても使用されます。 ヘプタン 上向き、モーター燃料および溶媒として使用されます。 イソブタン ガソリンの揮発性を制御するために使用され、計器校正液の成分です。 イソオクタン 燃料のオクタン価の標準参照燃料であり、 オクタン アンチノックエンジン燃料に使用されます。 ガソリンの成分であることに加え、 ノナン 生分解性洗剤の成分です。
主な用途は、 ヘキサン 革またはプラスチックから履物を製造するための接着剤、セメント、接着剤の溶剤として使用されます。 家具の組み立てにおける接着剤の溶剤、壁紙の接着剤、皮革および人工皮革からのハンドバッグおよびスーツケースの製造における接着剤の溶剤として、レインコートの製造において、自動車のタイヤの再生において使用されてきました。そして植物油の抽出において。 多くの用途で、ヘキサンは ヘプタン の毒性のため、 n-ヘキサン。
すべての場合を列挙することはできません。 作業環境に存在する可能性があります。 石油由来の炭化水素をベースにした揮発性溶剤やグリースリムーバーでは、その存在が疑われるというのが一般的なルールとして進められるかもしれません。 ヘキサン 繊維、家具、皮革産業の洗浄剤としても使用されています。
合成のための中間体の出発物質として使用される脂肪族炭化水素は、高純度の個々の化合物または比較的単純な混合物であり得る。
危険
火と爆発
最初はガス状メタン用、後に LPG 用の大規模な貯蔵設備の開発は、これらの物質の大量の漏洩が発生した場合の危険性を強調した、大規模で壊滅的な影響を与える爆発に関連しています。 ガスと空気の可燃性混合物は、通常の安全目的で十分と見なされる距離をはるかに超えて広がる可能性があり、その結果、可燃性混合物は、指定された危険ゾーンのかなり外側で、家庭の火または自動車エンジンによって着火する可能性があります。 したがって、蒸気は非常に広い範囲に着火する可能性があり、混合物を介した炎の伝播は爆発的な暴力に達する可能性があります. これらのガス状炭化水素の使用中に、小規模ではあるが深刻な火災や爆発が数多く発生しています。
液体炭化水素が関係する最大の火災は、大量の液体が流出して発火の可能性がある工場の一部に向かって流れた場合、または広い表面に広がって急速に蒸発した場合に発生しました。 悪名高い Flixborough (英国) の爆発は、シクロヘキサンの漏洩が原因であるとされています。
健康被害
シリーズの最初の 50,000 つのメンバーであるメタンとエタンは、薬理学的に「不活性」であり、「単純窒息剤」と呼ばれるガスのグループに属します。 これらのガスは、全身に影響を与えることなく、吸入空気中で高濃度に耐えることができます。 空気中に通常存在する酸素を希釈または排除するのに十分なほど濃度が高い場合、生成される影響は酸素欠乏または窒息によるものです. メタンには警告臭がありません。 密度が低いため、メタンは換気の悪い場所に蓄積して、窒息するような雰囲気を作り出す可能性があります。 濃度が 5 ppm 未満のエタン (XNUMX%) は大気中で、それを吸う人に全身的な影響を与えることはありません。
薬理学的に、エタンより上の炭化水素は、中枢神経系抑制剤として知られる大きなクラスの全身麻酔薬とグループ化することができます。 これらの炭化水素の蒸気は、粘膜を軽度に刺激します。 刺激の強さはペンタンからオクタンに増加します。 一般に、アルカンの毒性は、アルカンの炭素数が増加するにつれて増加する傾向があります。 さらに、直鎖アルカンは分岐異性体よりも毒性が高いです。
流動パラフィン炭化水素は脂肪溶媒であり、主な皮膚刺激物質です。 繰り返しまたは長時間の皮膚接触は、皮膚を乾燥させて脱脂させ、炎症や皮膚炎を引き起こします. 液体炭化水素が肺組織に直接接触すると (誤嚥)、化学性肺炎、肺水腫、および出血が起こります。 n-ヘキサンまたは以下を含む混合物による慢性中毒 n-ヘキサンは多発性神経障害を伴うことがあります。
プロパンは、濃度 10,000 ppm (1%）。 100,000 ppm の濃度 (10%) 目、鼻、気道に目立った刺激はありませんが、数分でわずかなめまいが生じます。 ブタンガスは眠気を引き起こしますが、10 ppm (10,000%).
ペンタンは、室温および圧力で液体であるシリーズの中で最も低いメンバーです。 人間の研究では、10 ppm (5,000%) 粘膜刺激または他の症状を引き起こさなかった。
ヘプタンは、6 ppm (1,000%) に 0.1 分間、4 ppm (2,000%) に 0.2 分間暴露した男性に軽度のめまいを引き起こしました。 4 ppm (5,000%) のヘプタンに 0.5 分間曝露すると、著しいめまい、まっすぐ歩けない、陽気さ、協調運動障害が引き起こされました。 これらの全身作用は、粘膜刺激の訴えがなくても生じた. この濃度のヘプタンに 15 分間暴露すると、何人かの個人では制御不能な陽気さを特徴とする中毒状態が生じ、他の人では暴露後 30 分間続く昏迷が生じました。 これらの症状は、汚染されていない大気に入った瞬間に頻繁に強まったり、最初に気づいたりしました。 これらの個人はまた、ヘプタンへの暴露後数時間、食欲不振、わずかな吐き気、およびガソリンに似た味を訴えました.
6,600 ～ 13,700 ppm (0.66 ～ 1.37%) の濃度のオクタンは、30 ～ 90 分以内にマウスに麻酔を引き起こしました。 13,700 ppm (1.37%) 未満の濃度への暴露による死亡や痙攣はありませんでした。
アルカン混合物では成分が相加的な毒性効果を持っている可能性が高いため、米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、総アルカンの限界値を維持することを推奨しています (C5 Cへ8) の 350 mg/m3 時間加重平均、15 分間の上限値 1,800 mg/m3. n-ヘキサンは、その神経毒性のために別個に考えられています。
n-ヘキサン
n-ヘキサンは、一般式 C の飽和直鎖脂肪族炭化水素 (またはアルカン) です。nH2n + 2 低沸点の一連の炭化水素の 40 つ (XNUMX ～
90 °C) さまざまなプロセス (分解、改質) によって石油から得られます。 これらの炭化水素は、XNUMX ～ XNUMX 個の炭素原子を持つアルカンとシクロアルカンの混合物です。
(n-ペンタン、 n-ヘキサン、 n-ヘプタン、イソペンタン、シクロペンタン、2-メチルペンタン、
3-メチルペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン)。 それらの分別蒸留は、さまざまな程度の純度の可能性がある単一の炭化水素を生成します。
ヘキサンは、60 ～
70℃。 最も一般的に付随する異性体は、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2,3-ジメチルブタン、2,2-ジメチルブタンです。 用語 テクニカルヘキサン 商業的使用においては、 n-ヘキサンおよびその異性体だけでなく、XNUMX ～ XNUMX 個の炭素原子を持つ他の脂肪族炭化水素 (ペンタン、ヘプタンおよびそれらの異性体) も含まれます。
以下を含む、XNUMX個の炭素原子を有する炭化水素 n-ヘキサンは、次の石油誘導体に含まれています: 石油エーテル、ガソリン (ガソリン)、ナフサとリグロイン、およびジェット機の燃料。
露出 n-ヘキサンe 職業または非職業に起因する可能性があります-職業上の原因。 職業分野では、接着剤、セメント、接着剤、またはグリース除去液の溶剤を使用することで発生する可能性があります。 の n-これらの溶媒のヘキサン含有量はさまざまです。 履物およびゴム用接着剤の接着剤では、重量で溶剤の 40 ～ 50% になる場合があります。 ここで言及されている用途は、過去に職業病を引き起こした用途であり、場合によってはヘキサンがヘプタンに置き換えられています。 職業被ばく n-ヘキサンは、燃料貯蔵庫や自動車修理工場でのガソリンの煙の吸入によっても発生する可能性があります。 しかし、この形態の職業被ばくの危険性は非常にわずかです。 n-ヘキサン 高いオクタン価が必要なため、自動車用ガソリンは 10% 未満に維持されています。
非職業暴露は、主に接着剤やガソリンのにおいを嗅ぐ練習をしている子供や麻薬中毒者の間で見られます. ここで n-ヘキサン含有量は、接着剤の職業値から 10 までさまざまです。% ガソリンで以下。
危険
n-ヘキサン 吸入または皮膚からの XNUMX つの方法のいずれかで体内に浸透する可能性があります。 どちらにしても吸収は遅いです。 実際の濃度の測定 n-平衡状態で吐き出された呼気中のヘキサンは、肺から血液への一部の通過を示しています。 n-5.6 から 15% のヘキサン吸入。 皮膚からの吸収は非常に遅いです。
n-ヘキサンには、他の液体脂肪族炭化水素について前述したのと同じ表皮効果があります。 ヘキサンは、気管気管支樹に飲み込んだり吸引したりすると気化する傾向があります。 その結果、肺胞の空気が急速に希釈され、その酸素含有量が著しく低下し、窒息とその結果としての脳損傷または心停止が生じる可能性があります。 より高級な同族体（オクタン、ノナン、デカンなど）およびそれらの混合物（ケロシンなど）の吸引後に発生する刺激性肺病変は、ヘキサンでは問題にならないようです。 急性または慢性の影響は、ほとんどの場合、吸入によるものです。 ヘキサンはペンタンの XNUMX 倍の急性毒性があります。 高濃度の n-ヘキサンの蒸気は、約 5,000 ppm の濃度に短時間暴露した後のめまいまたはめまいから、約 30,000 ppm の濃度の動物で観察される痙攣および昏睡までの範囲に及ぶ。 ヒトでは、2,000 ppm (0.2%) は 10 分間の曝露で症状を引き起こしません。 880 ppm に 15 分間暴露すると、ヒトの目と上気道に刺激を与える可能性があります。
明らかな急性症状を引き起こさない用量に長時間さらされた後、慢性的な影響が生じ、曝露が終了するとゆっくりと消失する傾向があります。 1960 年代後半から 1970 年代前半にかけて、有機溶剤を含む溶剤の混合物に暴露した労働者の間で、感覚運動および感覚性多発神経障害が発生したことに注意が向けられました。 n-主に 500 ～ 1,000 ppm の範囲の濃度でより高いピークを示しますが、場合によっては 50 ppm の低濃度でも症状を引き起こす可能性があります。 場合によっては、筋萎縮や、視覚障害や顔面のしびれなどの脳神経障害が観察されました。 約 50% が除神経と神経の再生を示し、うずき、しびれ、四肢の脱力感、主に脚が訴えられました。 つまずきがしばしば観察された。 アキレス腱反射が消失しました。 触覚と熱覚が低下した。 伝導時間は、腕と脚の運動神経と感覚神経で減少しました。
病気の経過は一般的に非常に遅いです。 最初の症状が現れた後、最初に影響を受けた領域の運動障害の悪化と、それまで健全であった領域への拡大を通じて、臨床像の悪化がしばしば観察されます。 この劣化は、曝露が止まった後、数か月間発生する可能性があります。 伸展は通常、下肢から上肢に向かって行われます。 非常に深刻なケースでは、呼吸筋の機能不全を伴う上行性運動麻痺が現れます。 回復には1年から2年かかる場合があります。 回復は一般的に完全ですが、腱反射、特にアキレス腱の反射の減少は、明らかに完全に健康な状態でも持続する可能性があります。
中枢神経系の症状 (視覚機能または記憶の欠陥) は、中毒の深刻なケースで観察されています。 n-ヘキサン 視核と視床下部構造の路の変性に関連しています。 これらは永続的な場合があります。
臨床検査に関しては、最も一般的な血液学的および血液化学的検査では特徴的な変化は見られません。 これは尿検査にも当てはまり、筋力低下を伴う重度の麻痺の場合にのみクレアチン尿の増加を示します.
脊髄液の検査は、タンパク質含有量の増加というまれなケースを除いて、マノメトリックまたは定性的な特徴的な所見につながりません. 神経系だけが特徴的な変化を示しているようです。 通常、脳波計の測定値 (EEG) は正常です。 しかし、病気の深刻なケースでは、不整脈、広範囲または皮質下の不快感や刺激を検出することができます。 最も有用なテストは、筋電図検査 (EMG) です。 調査結果は、遠位神経のミエリンおよび軸索の病変を示しています。 運動伝導速度 (MCV) と敏感な伝導速度 (SCV) が減少し、遠位潜時 (LD) が変更され、感覚電位 (SPA) が減少します。
他の末梢性多発ニューロパシーとの鑑別診断は、麻痺の対称性、感覚喪失の極めてまれ性、脳脊髄液に変化がないこと、そして何よりも、脳脊髄液への曝露があったという知識に基づいています。溶剤含有 n-ヘキサンおよび同じ職場からの同様の症状を持つ複数のケースの発生。
実験的に、テクニカルグレード n-ヘキサンは、250 ppm 以上の濃度で 1 年間の曝露後にマウスに末梢神経障害を引き起こしました。 代謝調査は、モルモットで n-ヘキサンとメチル ブチル ケトン (MBK) は、同じ神経毒性化合物 (2-ヘキサンジオールと 2,5-ヘキサンジオン) に代謝されます。
上記の臨床症状の根底にある神経の解剖学的変化は、実験動物であろうと病気の人間であろうと、筋生検によって観察されています。 最初の説得力 n-実験的に再現されたヘキサン多発神経炎は、1976 年に Schaumberg と Spencer によるものです。神経の解剖学的変化は、軸索変性によって表されます。 この軸索変性とその結果生じる線維の脱髄は、特に長い線維の末梢で始まり、ニューロンは変性の兆候を示さないが、中心に向かって発達する傾向がある. 解剖学的画像は病理学に固有のものではありません n-ヘキサンは、産業用および非産業用の両方の毒物による一連の神経疾患に共通しているためです.
非常に興味深い側面 n-ヘキサン毒物学は、物質の活性代謝物の同定と、他の炭化水素の毒物学との関係にあります。 そもそも、神経病理は以下によってのみ引き起こされることが確立されているようです n-ヘキサンであり、上記の異性体または純粋な異性体によるものではありません n-ペンタンまたは n-ヘプタン。
図1は、の代謝経路を示しています n-ヘキサンとメチル n-人間のブチルケトン。 XNUMX つの化合物には共通の代謝経路があり、MBK は n-ヘキサン。 神経病理は、2-ヘキサノール、2,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオンで再現されています。 さらに、臨床経験および動物実験によって示されているように、MBK が神経毒でもあることは明らかです。 の中で最も有毒な n-問題のヘキサン代謝物は 2,5-ヘキサンジオンです。 間の接続のもうXNUMXつの重要な側面 n-ヘキサンの代謝と毒性は、メチルエチルケトン (MEK) の神経毒性において示されている相乗効果です。 n-ヘキサンと MBK。 MEK 自体は、動物にもヒトにも神経毒性はありません。 n-ヘキサンまたは MBK は、これらの物質のみによって引き起こされる同様の病変よりも早く発生します。 この説明は、MEK の代謝干渉活性に見られる可能性が最も高いと考えられます。 n-ヘキサンおよび MBK を上記の神経毒性代謝物に変換します。
図 1. n-ヘキサンとメチル-n-ブチル ケトンの代謝経路
欠落
安全衛生対策
上記の観察から明らかなように、 n-工業用溶媒中の MBK または MEK を含むヘキサンは避ける必要があります。 可能な限り代用 ヘプタン ヘキサン用.
発効中のTLVについて n-ヘキサンの場合、144 mg/ml (40 ppm) の濃度に暴露された労働者では EMG パターンの変化が観察されましたが、これは暴露されていない労働者には見られませんでした。 n-ヘキサン。 暴露された労働者の医学的モニタリングは、化学物質の濃度に関するデータを熟知していることに基づいています。 n-大気中および臨床観察、特に神経学的分野でのヘキサン。 尿中の 2,5-ヘキサンジオンの生物学的モニタリングは、暴露の最も有用な指標ですが、MBK は交絡因子になります。 必要に応じて、 n-シフト終了時の呼気中のヘキサンは、暴露を確認することができます。
シクロパラフィン（シクロアルカン）
シクロパラフィンは、各分子中の炭素原子の XNUMX つ以上が環構造に結合し、これらの環炭素原子のそれぞれが XNUMX つの水素原子またはアルキル基に結合している脂環式炭化水素です。 this のメンバーは、一般式 C を持っていますnH2n. これらのシクロパラフィンの誘導体には、メチルシクロヘキサン (C6H11CH3）。 労働安全衛生の観点から、これらの中で最も重要なのはシクロヘキサン、シクロプロパン、メチルシクロヘキサンです。
シクロヘキサン ペンキやワニスのリムーバーに使用されます。 ラッカー、樹脂、合成ゴム、香水業界の油脂、ワックスの溶剤として。 アジピン酸、ベンゼン、塩化シクロヘキシル、ニトロシクロヘキサン、シクロヘキサノールおよびシクロヘキサノンの製造における化学中間体として。 また、分析化学における分子量測定にも使用できます。 シクロプロパン 全身麻酔薬として機能します。
危険
これらのシクロパラフィンとその誘導体は可燃性の液体であり、それらの蒸気は通常の室温で空気中で爆発的な濃度を形成します。
それらは、吸入および摂取によって毒性作用を引き起こす可能性があり、皮膚に対して刺激性および脱脂作用があります. 一般に、シクロパラフィンは麻酔薬および中枢神経抑制薬ですが、急性毒性は低く、体からほぼ完全に排出されるため、慢性中毒の危険性は比較的わずかです。
シクロヘキサン. シクロヘキサンの急性毒性は非常に低いです。 マウスでは、空気中の 18,000 ppm (61.9 mg/l) のシクロヘキサン蒸気に暴露すると、5 分で震え、15 分で平衡が乱れ、25 分で完全な横臥が生じた。 ウサギでは、6分で震えが起こり、15分で平衡が乱れ、30分で完全な横臥が起こりました。 50 mg/L (6 ppm) の濃度に 1.46 時間、434 時間暴露した後、ウサギの組織に毒性の変化は見られなかった。 300 ppm は臭気によって検出可能であり、目や粘膜にやや刺激性がありました。 シクロヘキサン蒸気は短時間の弱い麻酔を引き起こしますが、ヘキサンより強力です。
動物実験では、シクロヘキサンはその XNUMX 員環芳香族類似体であるベンゼンよりもはるかに害が少なく、特にベンゼンのように造血系を攻撃しないことが示されています。 造血組織に有害な影響が事実上ないのは、少なくとも部分的には、シクロヘキサンとベンゼンの代謝の違いによるものと考えられています。 シクロヘキサンの XNUMX つの代謝物 (シクロヘキサノンとシクロヘキサノール) が決定されており、前者は部分的にアジピン酸に酸化されています。 ベンゼンの毒性の特徴であるフェノール誘導体はいずれも、シクロヘキサンに曝露された動物の代謝物として発見されておらず、これがベンゼンの代替溶媒としてシクロヘキサンが提案されている.
メチルシクロヘキサン 毒性はシクロヘキサンに似ていますが、シクロヘキサンよりも低いです。 ウサギを 1,160 ppm に 10 週間繰り返し暴露しても影響はなく、3,330 ppm ではわずかな腎臓と肝臓の損傷しか観察されなかった。 370 ppm での長期暴露はサルに無害であると思われた。 産業暴露またはメチルシクロヘキサンによるヒトの中毒による毒性影響は報告されていません。
動物研究では、血流に入るこの物質の大部分が硫酸およびグルクロン酸と結合し、硫酸塩またはグルクロニド、特にグルクロニドとして尿中に排泄されることが示されています。 トランス-4-メチルシクロヘキサノール.
飽和および脂環式炭化水素の表
表1 - 化学情報。
表2 - 健康被害。
表3 - 物理的および化学的危険。
表4 - 物理的及び化学的性質。