Compostos epóxi são aqueles que consistem em anéis oxirânicos (um ou mais). Um anel oxirano é essencialmente um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de carbono. Estes irão reagir com grupos amino, hidroxila e carboxila, bem como ácidos inorgânicos para produzir compostos relativamente estáveis.
Uso
Compostos epóxi têm encontrado amplo uso industrial como intermediários químicos na fabricação de solventes, plastificantes, cimentos, adesivos e resinas sintéticas. Eles são comumente usados em várias indústrias como revestimentos de proteção para metal e madeira. Os compostos alfa-epóxi, com o grupo epóxi (COC) na posição 1,2, são os mais reativos dos compostos epóxi e são usados principalmente em aplicações industriais. As resinas epóxi, quando convertidas por agentes de cura, produzem materiais termoendurecíveis altamente versáteis usados em uma variedade de aplicações, incluindo revestimentos de superfície, eletrônicos (compostos de envasamento), laminação e união de uma ampla variedade de materiais.
óxidos de butileno (1,2-epoxibutano e 2,3-epoxibutano) são utilizados para a produção de butileno glicóis e seus derivados, bem como para a fabricação de agentes tensoativos. Epicloridrina é um intermediário químico, inseticida, fumigante e solvente para tintas, vernizes, esmaltes e lacas. Também é usado em material de revestimento de polímero no sistema de abastecimento de água e em matéria-prima para resinas de alta resistência à umidade para a indústria de papel. Glicidol (ou 2,3-epoxipropanol) é um estabilizador para óleos naturais e polímeros vinílicos, um agente nivelador de corantes e um emulsificante.
1,2,3,4-Diepoxibutano. Estudos de inalação de curto prazo (4 horas) com ratos causaram lacrimejamento, turvação da córnea, respiração difícil e congestão pulmonar. Experimentos em outras espécies animais demonstraram que diepoxibutano, como muitos dos outros compostos epóxi, pode causar irritação nos olhos, queimaduras e bolhas na pele e irritação no sistema pulmonar. Em humanos, a exposição “menor” acidental causou inchaço das pálpebras, irritação do trato respiratório superior e irritação ocular dolorosa 6 horas após a exposição.
Aplicação cutânea de D,L- e do meso- formas de 1,2,3,4-diepoxibutano produziram tumores de pele, incluindo carcinomas de células escamosas, em camundongos. Os isômeros D e L produziram sarcomas locais em camundongos e ratos por injeção subcutânea e intraperitoneal, respectivamente.
Vários compostos epóxi são empregados nas indústrias de cuidados com a saúde e alimentos. Óxido de etileno é usado para esterilizar instrumentos cirúrgicos e equipamentos hospitalares, tecidos, produtos de papel, lençóis e instrumentos de limpeza. É também um fumigante para alimentos e têxteis, um propulsor de foguetes e um acelerador de crescimento para folhas de tabaco. O óxido de etileno é usado como intermediário na produção de etileno glicol, filme e fibra de poliéster tereftalato de polietileno e outros compostos orgânicos. Guaiacol é um agente anestésico local, antioxidante, expectorante estimulante e um intermediário químico para outros expectorantes. É usado como agente aromatizante para bebidas não alcoólicas e alimentos. Óxido de propilenoou 1,2-epoxipropano, tem sido usado como fumigante para a esterilização de produtos alimentícios embalados e outros materiais. É um intermediário altamente reativo na produção de polióis de poliéter, que, por sua vez, são utilizados para fazer espumas de poliuretano. O produto químico também é usado na produção de propileno glicol e seus derivados.
Vinilciclohexeno dióxido é usado como diluente reativo para outros diepóxidos e para resinas derivadas de epicloridrina e bisfenol A. Seu uso como monômero para a preparação de poliglicóis contendo grupos epóxido livres ou para polimerização em uma resina tridimensional tem sido investigado.
Furfural é usado em testes de triagem para urina, refino de solventes de óleos de petróleo e fabricação de vernizes. É um agente aromatizante sintético, um solvente para algodão nitrado, um constituinte de cimentos de borracha e um agente umectante na fabricação de rodas abrasivas e lonas de freio. Álcool furfurílico também é um agente aromatizante, bem como um propelente líquido e solvente para corantes e resinas. É usado em selantes e cimentos resistentes à corrosão e núcleos de fundição. Tetraidrofurano é usado em histologia, síntese química e na fabricação de artigos para embalagem, transporte e armazenamento de alimentos. É um solvente para óleos gordos e borracha não vulcanizada. Diepoxibutano tem sido usado para evitar a deterioração de alimentos, como agente de cura de polímeros e para reticulação de fibras têxteis.
Riscos
Existem numerosos compostos epóxi em uso hoje. Os específicos comumente usados são discutidos individualmente abaixo. Existem, no entanto, certos perigos característicos compartilhados pelo grupo. Em geral, a toxicidade de um sistema de resina é uma interação complicada entre as toxicidades individuais de seus vários ingredientes componentes. Os compostos são conhecidos sensibilizadores da pele, e aqueles com maior potencial de sensibilização são os de menor peso molecular relativo. O baixo peso molecular também está geralmente associado ao aumento da volatilidade. Foram relatadas dermatite epóxi alérgica tardia e imediata e epóxi dermatite irritante. A dermatite geralmente se desenvolve primeiro nas mãos entre os dedos e pode variar em gravidade de eritema a erupção bolhosa acentuada. Outros órgãos-alvo afetados adversamente pela exposição ao composto epóxi incluem o sistema nervoso central (SNC), os pulmões, os rins, os órgãos reprodutivos, o sangue e os olhos. Também há evidências de que certos compostos epóxi têm potencial mutagênico. Em um estudo, 39 dos 51 compostos epóxi testados induziram uma resposta positiva no Ames/Salmonella ensaio. Outros epóxidos demonstraram induzir trocas de cromátides-irmãs em linfócitos humanos. Estudos em animais que analisam exposições associadas a epóxidos e cânceres estão em andamento.
Deve-se notar que alguns dos agentes de cura, endurecedores e outros agentes de processamento usados na produção dos compostos finais também têm toxicidades associadas. Um em particular, 4,4-metilenodianilina (MDA), está associado à hepatotoxicidade e a danos na retina do olho e é conhecido por ser um carcinógeno animal. Outro é o anidrido trimelítico (TMA). Ambos são discutidos em outra parte deste capítulo.
Um composto epóxi, epicloridrina, foi relatado como causador de um aumento significativo de câncer pulmonar em trabalhadores expostos. Este produto químico é classificado como um produto químico do Grupo 2A, provavelmente cancerígeno para os seres humanos, pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC). Um estudo epidemiológico de longo prazo com trabalhadores expostos à epicloridrina em duas instalações da Shell Chemical Company nos Estados Unidos demonstrou um aumento estatisticamente significativo (p < 05) nas mortes por câncer respiratório. Como os outros compostos epóxi, a epicloridrina é irritante para os olhos, pele e trato respiratório dos indivíduos expostos. Evidências em humanos e animais demonstraram que a epicloridrina pode induzir danos graves à pele e envenenamento sistêmico após contato dérmico prolongado. Foi relatado que exposições à epicloridrina a 40 ppm por 1 h causaram irritação nos olhos e na garganta por 48 h, e a 20 ppm causaram queimação temporária dos olhos e passagens nasais. Foi relatada esterilidade induzida por epicloridrina em animais, assim como danos hepáticos e renais.
A injeção subcutânea de epicloridrina produziu tumores em camundongos no local da injeção, mas não produziu tumores em camundongos pelo ensaio de pintura da pele. Estudos de inalação com ratos mostraram um aumento estatisticamente significativo no câncer nasal. A epicloridrina induziu mutações (substituição de pares de bases) em espécies microbianas. Foram relatados aumentos nas aberrações cromossômicas encontradas nos glóbulos brancos de trabalhadores expostos à epicloridrina. A partir de 1996, a Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) estabeleceu um TLV de 0.5 ppm, sendo considerado um carcinógeno A3 (cancerígeno animal).
1,2-Epoxibutano e isómeros (óxidos de butileno). Esses compostos são menos voláteis e menos tóxicos que o óxido de propileno. Os principais efeitos adversos documentados em humanos foram irritação dos olhos, passagens nasais e pele. Em animais, no entanto, problemas respiratórios, hemorragia pulmonar, nefrose e lesões nas cavidades nasais foram observados em exposições agudas a concentrações muito altas de 1,2-epoxibutano. Nenhum efeito teratogênico consistente foi demonstrado em animais. A IARC determinou que há evidências limitadas para a carcinogenicidade do 1,2-epoxibutano em animais experimentais.
Quando 1,2-epoxipropano (óxido de propileno) é comparado ao óxido de etileno, outro composto epóxi comumente usado na esterilização de materiais cirúrgicos/hospitalares, o óxido de propileno é considerado muito menos tóxico para humanos. A exposição a este produto químico foi associada a efeitos irritantes nos olhos e na pele, irritação do trato respiratório e depressão do SNC, ataxia, estupor e coma (estes últimos efeitos foram demonstrados significativamente apenas em animais). Além disso, foi demonstrado que o 1,2-epoxipropano atua como um agente alquilante direto em vários tecidos e, portanto, aumenta a possibilidade de potencial carcinogênico. Vários estudos em animais também implicaram fortemente a carcinogenicidade do composto. Os principais efeitos adversos que até agora foram definitivamente demonstrados em humanos envolvem queimaduras ou bolhas na pele quando ocorre contato prolongado com produto químico não volatilizado. Foi demonstrado que isso ocorre mesmo com baixas concentrações de óxido de propileno. Queimaduras da córnea atribuídas ao produto químico também foram relatadas.
Dióxido de vinilciclohexeno. A irritação produzida pelo composto puro após a aplicação na pele de coelho assemelha-se ao edema e vermelhidão das queimaduras de primeiro grau. A aplicação cutânea de dióxido de vinilciclohexeno em camundongos produz um efeito carcinogênico (carcinomas de células escamosas ou sarcomas); a administração intraperitoneal em ratos causou efeitos análogos (sarcomas da cavidade peritoneal). A substância provou ser mutagênica em Salmonella typhimurium AT 100; também produziu um aumento significativo nas mutações nas células do hamster chinês. Deve ser tratado como uma substância com potencial cancerígeno, e controles de engenharia e higiene apropriados devem estar em vigor.
Na experiência industrial, o dióxido de vinilciclohexeno demonstrou ter propriedades irritantes para a pele e causar dermatite: uma vesiculação severa de ambos os pés foi observada em um trabalhador que calçou sapatos contaminados pelo composto. Lesão ocular também é um perigo definitivo. Estudos sobre efeitos crônicos não estão disponíveis.
2,3-Epóxipropanol. Com base em estudos experimentais com camundongos e ratos, descobriu-se que o glicidol causa irritação nos olhos e nos pulmões. O LC50 para uma exposição de camundongos de 4 horas foi de 450 ppm, e para uma exposição de ratos de 8 horas foi de 580 ppm. No entanto, em concentrações de 400 ppm de glicidol, os ratos expostos por 7 ha por dia durante 50 dias não mostraram evidência de toxicidade sistêmica. Após as primeiras exposições, observou-se leve irritação ocular e desconforto respiratório.
Óxido de etileno (ETO) é um produto químico altamente perigoso e tóxico. Reage exotermicamente e é potencialmente explosivo quando aquecido ou colocado em contato com hidróxidos de metais alcalinos ou superfícies catalíticas altamente ativas. Portanto, quando em uso em áreas industriais, é melhor que seja rigidamente controlado e confinado a processos fechados ou automatizados. A forma líquida do óxido de etileno é relativamente estável. A forma de vapor, em concentrações tão baixas quanto 3%, é muito inflamável e potencialmente explosiva na presença de calor ou chama.
Existe uma riqueza de informações sobre os possíveis efeitos deste composto na saúde humana. O óxido de etileno é um irritante respiratório, cutâneo e ocular. Em altas concentrações, também está associado à depressão do sistema nervoso central. Alguns indivíduos expostos a altas concentrações do produto químico descreveram um gosto estranho na boca após a exposição. Os efeitos tardios de altas exposições agudas incluem dor de cabeça, náusea, vômito, falta de ar, cianose e edema pulmonar. Sintomas adicionais que foram relatados após exposições agudas incluem sonolência, fadiga, fraqueza e falta de coordenação. A solução de óxido de etileno pode causar uma queimadura característica na pele exposta em qualquer lugar de 1 a 5 horas após a exposição. Essa queimadura geralmente progride de vesículas para bolhas coalescentes e descamação. As feridas na pele geralmente se resolvem espontaneamente, resultando em aumento da pigmentação no local da queimadura.
Exposições prolongadas crônicas ou moderadas ao óxido de etileno estão associadas à atividade mutagênica. Sabe-se que atua como agente alquilante em sistemas biológicos, ligando-se ao material genético e a outros sítios doadores de elétrons, como a hemoglobina, e causando mutações e outros danos funcionais. O ETO está associado a danos cromossômicos. A capacidade do DNA danificado de se reparar foi prejudicada pela exposição baixa, mas prolongada, ao ETO em um estudo de sujeitos humanos expostos. Alguns estudos relacionaram a exposição ao ETO com o aumento da contagem absoluta de linfócitos em trabalhadores expostos; no entanto, estudos recentes não apóiam essa associação.
O potencial carcinogênico do óxido de etileno foi demonstrado em vários modelos animais. A IARC classificou o óxido de etileno como um conhecido carcinógeno humano do Grupo 1. Leucemia, mesotelioma peritoneal e certos tumores cerebrais foram associados à inalação prolongada de ETO em ratos e macacos. Estudos de exposição em camundongos relacionaram exposições por inalação a cânceres de pulmão e linfomas. Tanto o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional dos EUA (NIOSH) quanto a Administração de Saúde e Segurança Ocupacional dos EUA (OSHA) concluíram que o óxido de etileno é um carcinógeno humano. O primeiro conduziu um estudo em larga escala com mais de 18,000 trabalhadores expostos ao ETO durante um período de 16 anos e determinou que os indivíduos expostos tinham taxas de câncer de sangue e linfa maiores do que o esperado. Estudos subsequentes descobriram que nenhuma taxa aumentada desses cânceres foi associada a trabalhadores expostos. Um dos maiores problemas com esses estudos, e uma possível razão para sua natureza contraditória, tem sido a incapacidade de quantificar com precisão os níveis de exposição. Por exemplo, grande parte da pesquisa disponível sobre os efeitos carcinogênicos humanos do ETO foi feita usando operadores de esterilizadores hospitalares expostos. Indivíduos que trabalharam nesses empregos antes da década de 1970 provavelmente experimentaram maior exposição ao gás ETO devido à tecnologia e à falta de medidas de controle local em vigor na época. (As salvaguardas no uso de ETO em ambientes de cuidados de saúde são discutidas no Estabelecimentos e serviços de saúde capítulo deste volume.)
O óxido de etileno também foi associado a efeitos reprodutivos adversos em animais e humanos. Mutações letais dominantes em células reprodutivas resultaram em taxas mais altas de morte embrionária na prole de camundongos e ratos machos e fêmeas expostos ao ETO. Alguns estudos associaram a exposição ao óxido de etileno ao aumento das taxas de aborto espontâneo em humanos.
Efeitos adversos neurológicos e neuropsiquiátricos resultantes da exposição ao óxido de etileno foram relatados em animais e humanos. Ratos, coelhos e macacos expostos a 357 ppm de ETO durante um período de 48 a 85 dias desenvolveram comprometimento da função sensorial e motora, perda de massa muscular e fraqueza dos membros posteriores. Um estudo descobriu que os trabalhadores humanos expostos ao ETO demonstraram senso vibratório prejudicado e reflexos tendinosos profundos hipoativos. A evidência de funcionamento neuropsiquiátrico prejudicado em humanos expostos a níveis baixos, mas prolongados, de óxido de etileno é incerta. Alguns estudos e um crescente corpo de evidências anedóticas sugerem que o ETO está ligado à disfunção do SNC e ao comprometimento cognitivo - por exemplo, pensamento nublado, problemas de memória e tempos de reação lentos em certos tipos de testes.
Um estudo de indivíduos expostos ao óxido de etileno em ambiente hospitalar sugeriu uma associação entre essa exposição e o desenvolvimento de catarata ocular.
Um risco adicional associado à exposição ao óxido de etileno é o potencial para a formação de etileno clorohidrina (2-cloroetanol), que pode ser formado na presença de umidade e íons cloreto. Etileno cloroidrina é um veneno sistêmico grave, e a exposição ao vapor causou fatalidades humanas.
Tetraidrofurano (THF) forma peróxidos explosivos quando exposto ao ar. Explosões também podem ocorrer quando o composto é colocado em contato com ligas de lítio-alumínio. Seu vapor e peróxidos podem causar irritação das membranas mucosas e da pele, e é um narcótico forte.
Embora dados limitados estejam disponíveis sobre as experiências industriais com THF, é interessante notar que os investigadores que estiveram envolvidos em experimentos com animais com este composto reclamaram de fortes dores de cabeça occipitais e embotamento após cada experimento. Os animais submetidos a doses letais de tetrahidrofurano entraram rapidamente em narcose, acompanhada de hipotonia muscular e desaparecimento dos reflexos corneanos, seguida de coma e morte. Doses tóxicas únicas causaram vertigem, irritação das membranas mucosas com fluxo abundante de saliva e muco, vômitos, queda acentuada da pressão arterial e relaxamento muscular, seguido de sono prolongado. Geralmente, os animais se recuperaram dessas doses e não apresentaram evidências de alterações biológicas. Após exposições repetidas, os efeitos incluíram irritação das membranas mucosas, que pode ser seguida de alteração renal e hepática. Bebidas alcoólicas potencializam o efeito tóxico.
Medidas de Segurança e Saúde
Os principais objetivos das medidas de controle para os compostos epóxi devem ser reduzir o potencial de inalação e contato com a pele. Sempre que possível, o controle na fonte de contaminação deve ser implementado com fechamento da operação e/ou aplicação de exaustão local. Onde tais controles de engenharia não forem suficientes para reduzir as concentrações no ar a níveis aceitáveis, os respiradores podem ser necessários para evitar irritação pulmonar e sensibilização em trabalhadores expostos. Os respiradores preferidos incluem máscaras de gás com recipientes de vapor orgânico e filtros de partículas de alta eficiência ou respiradores com suprimento de ar. Todas as superfícies do corpo devem ser protegidas contra contato com compostos epóxi através do uso de luvas, aventais, protetores faciais, óculos e outros equipamentos e roupas de proteção, conforme necessário. Roupas contaminadas devem ser removidas o mais rápido possível e as áreas afetadas da pele lavadas com água e sabão.
Chuveiros de segurança, lava-olhos e extintores de incêndio devem estar localizados em áreas onde quantidades apreciáveis de compostos epóxi estão em uso. Instalações para lavagem das mãos, água e sabão devem ser disponibilizadas aos funcionários envolvidos.
Os potenciais perigos de incêndio associados aos compostos epóxi sugerem que não sejam permitidas chamas ou outras fontes de ignição, como fumar, nas áreas onde os compostos são armazenados ou manuseados.
Os trabalhadores afetados devem, conforme necessário, ser removidos de situações de emergência e, se os olhos ou a pele tiverem sido contaminados, devem ser lavados com água. Roupas contaminadas devem ser imediatamente removidas. Se a exposição for grave, é aconselhável hospitalização e observação por 72 horas para o início tardio de edema pulmonar grave.
Quando os compostos epóxi, como o óxido de etileno, são extremamente voláteis, devem ser tomadas precauções rigorosas para evitar incêndio e explosão. Essas salvaguardas devem incluir o controle de fontes de ignição, incluindo eletricidade estática; a disponibilidade de extintores de espuma, dióxido de carbono ou pó químico seco (se for usada água em grandes incêndios, a mangueira deve estar equipada com um bico de nebulização); o uso de vapor ou água quente para aquecer o óxido de etileno ou suas misturas; e armazenamento longe de calor e oxidantes fortes, ácidos fortes, álcalis, cloretos anidros ou ferro, alumínio ou estanho, óxido de ferro e óxido de alumínio.
Procedimentos de emergência adequados e equipamentos de proteção devem estar disponíveis para lidar com derramamentos ou vazamentos de óxido de etileno. Em caso de derramamento, o primeiro passo é evacuar todo o pessoal, exceto os envolvidos nas operações de limpeza. Todas as fontes de ignição na área devem ser removidas ou desligadas e a área bem ventilada. Pequenas quantidades de líquido derramado podem ser absorvidas em um pano ou papel e evaporar em um local seguro, como uma capela de exaustão química. O óxido de etileno não deve entrar em um espaço confinado, como um esgoto. Os trabalhadores não devem entrar em espaços confinados onde o óxido de etileno foi armazenado sem seguir os procedimentos operacionais adequados projetados para garantir que concentrações tóxicas ou explosivas não estejam presentes. Sempre que possível, o óxido de etileno deve ser armazenado e utilizado em sistemas fechados ou com exaustão local adequada.
Todas as substâncias com propriedades cancerígenas, como óxido de etileno e dióxido de vinilciclohexeno, devem ser manuseadas com extremo cuidado para evitar o contato com a pele dos trabalhadores ou sua inalação durante a produção e uso. A prevenção do contato também é promovida projetando-se o local de trabalho e a planta de processo de forma a evitar qualquer vazamento do produto (aplicação de uma leve pressão negativa, processo hermeticamente fechado e assim por diante). As precauções são discutidas mais detalhadamente em outras partes deste enciclopédia.
Tabelas de compostos epóxi
Mesa 1 - Informações químicas.
Mesa 2 - Riscos para a saúde.
Tabela 3- Perigos físicos e químicos.
Mesa 4 - Propriedades físicas e químicas.