متاکریلونیتریل Methacrylonitrile چیست؟

دسته: مقالات منتشر شده در 24 آذر 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1501

متاکریلونیتریل به چه ماده ای گفته میشود و چگونه ساخته میشود؟

 

متاکریلونیتریل که با نام  2-Methylprop-2-enenitrile نیز شناخته می‌شود و  به صورت اختصاری  نیزMeAN نام دارد, نوعی ماده شیمیایی ترکیبی است و در واقع گونه ای از نیتریل آلیفاتیکهای اشباع نشده نیز به شمار می‌آید و به طور گسترده‌ای در تولید هم بسپارها، جور بسپارها، الاستومرها و پلاستیک ها و همچنین مواد میانجی شیمیایی در تولید اسید ها، امیدها، آمین ها و سایر نیتریل ها به کار برده می شود. علاوه بر آن ماده یاد شده به عنوان جایگزینی برای آکریلونیتریل در تولید پلیمرهای مشابه اکریلونیتریل بوتادین استرین استفاده می شود. متاکریلونیتریل حالتی شفاف و بدون رنگ داشته و در مواردی رنگی زرد مانند و همچنین بویی مشابه بوی بادام تلخ دارد. اگر انسانی متاکریلونیتریل را از طریق تنفس و یا از راه پوست جذب نماید به مسمومیت دچار خواهد شد و در واقع این ماده حالت سمی دارد.

 

قرارگیری در معرض متاکریلونیتریل و قوانین موجود در این حوزه

از آنجایی که ماده یادشده در تولید پوشش بسیاری از وسایل موجود در اطراف انسان به کار برده می شود، بنابراین انسان از طریق پوست می تواند آن را جذب کند. این امکان نیز وجود دارد که فرد در محیط شغلی خود در معرض این ماده قرار گیرد و کمی از آن هم در دود سیگار های فیلترنشده دیده می‌شود. از آنجایی که این ماده سمی می باشد، دپارتمان سلامتی و خدمات انسانی آمریکا میزان مصرف پلیمرهای مشتق شده از متاکریلونیتریل در تولید پوشش های پلیمری و رزینی را به مقدار ۴۱ درصد محدود کرده است. استفاده از ماده شیمیایی یاد شده در تولید بسته بندی های مواد غذایی نیز به مقدار پنج دهم میلی گرم بر اینچ مربع (نسبت به  سطح مواد غذایی) محدود شده است. همچنین فقط می توان از ۵۰ ppm از متاکریلونیتریل را در تولید بخش های پوششی محلول در کلروفرم در بطری های حاوی آب استفاده کرد. موسسه ملی سرطان نیز عنوان کرد که ماده یاد شده باید به میزان بیشتری مورد تحقیق قرار گیرد زیرا امکان قرار گیری انسان در معرض آن بسیار بالا بوده و همچنین خواصی مشابه با نوعی ماده سرطان زا با نام آکریلونیتریل دارد و اطلاعات موجود در حوزه سمیت و احتمال سرطان زایی این ماده کم می باشد.

 

ساختار و واکنش پذیری متاکریلونیتریل چگونه است؟

متاکریلونیتریل نوعی آکریلونیتریل است که دارای گروه های اضافی متیلی به روی زنجیره دوم کربنی خود می باشد. بسپارش این ماده به هیچ نوع کاتالیزوری نیاز ندارد و به سرعت و بدون وجود پایدار کننده ها انجام میگیرد. از آنجایی که در این ماده پیوندهای دوتایی وجود دارد واکنش های بیشتری نیز ممکن است بین مولکولهای زیستی به وجود بیاید.

گروه های اضافی متیل در ماده یاد شده باعث میشوند تا اثرات الکترون کشندگی،  که توسط نیتریل بوجود امده اند، کاهش پیدا کند بنابراین واکنش‌هایی که بار الکتریکی منفی را به روی کربن های آلفا به وجود می‌آورند، با سرعت بیشتری  در آکریلونیتریل ها صورت می‌گیرد. به طور عکس واکنش هایی که بار مثبتی را به روی کربن های یاد شده به وجود می آورند، با سرعت بیشتری در متاکریلونیتریل به عنوان واکنشگر صورت می‌گیرند. در نتیجه در متابولیسم،  این مواد بیشتر با اکریلونیتریل ها ترکیب می شوند تا گلوتاتیون (GSH) و در نهایت با سادگی بیشتری فعال میشوند.

 

ترکیب و سنتز متاکریلونیتریل چگونه صورت میگیرد؟

متاکریلونیتریل به طور معمول از طریق بسپارش امولسیونی و یا محلول به وجود می آید. محصولات تجاری را می توان با استفاده از ۵۰ppm هیدروکویینون مونواتیل اتر پایدار ساخت. بسپارش این ماده در تتراهیدروفوران و به همراه نمک بی سدیم پلی اتیلن اکسید صورت می گیرد. علاوه بر آن می توان ماده یاد شده را به صورت تجاری با استفاده از واکنش فاز بخاری ایزوبوتیلن به همراه آمونیا و اکسیژن در حضور یک کاتالیزگر به وجود آورد. استونیتریل هیدروژن سیانید و آکرولئین همگی به عنوان محصولات جانبی شناخته می شوند. ماده یادشده در تولید هم بسپارها، جور بسپارها، الاستومرها، پوشش ها و همچنین پلاستیک ها به کار برده می شود. همانطور که پیش از این نیز یاد شد، این ماده قابلیت به کارگیری به‌جای آکریلونیتریل در واکنشهای مشابه را نیز دارد. متاکریلونیتریل را میتوان از  دهیدراسیون متاکریلامید و یا از ایزوپروپیلن اکسید و امونیا تولید کرد.

 

واکنشهای متاکریلونیتریل  کدامند؟

این ماده در صورتی می‌تواند بسپارش الکترونی داشته باشند که در معرض کاهش الکترونیکی در کاتودهای فلزی و در یک محیط ارگانیک بدون آب قرار گیرد مانند استونیتریل. در مرحله پایانی ترکیب به دو نوع از پلیمرها می توان دست یافت. نوع اول پلیمری با پوشش دهی فیزیکی و نوع دوم پلیمر پیوند خورده می باشد. مکانیسم موجود برای پلیمر های غیر پیوند خورده را به راحتی می‌توان درک کرد زیرا از طریق شکل گیری آنیون های رادیکالی به وجود می آید که در محیط کم رنگ می شوند و این موضوع نیز ناشی از مکانیسم های پیوندی رادیکال_رادیکال است.

 

سوخت و ساز و یا متابولیسم متاکریلونیتریل چگونه صورت میگیرد؟

روش های متفاوتی برای سوخت و ساز متاکریلونیتریل وجود دارد که در این بخش به آنها اشاره می کنیم: در حالت اول ماده یاد شده می تواند با GSH ترکیب شود و نوعی ماده با نام S-(2-cyanopropyl) GSH را به وجود آورد و در نهایت نیز با N-acetyl-S- (2-cyanopropyl) cysteine (NACPC) متابولیزه شده و توسط ادرار از بدن دفع میشود. به همین دلیل گلوتاتیون پس از قرارگیری در معرض مقادیری از متاکریلونیتریل تخلیه می شود. مصرف خوراکی ۱۰۰ میلی گرم بر کیلوگرم از این ماده در موش های ازمایشگاهی  باعث شد تا بیشترین تخلیه در کبد و در شرایط کنترلی ۳۹ درصدی ایجاد شود. اگر چه این مقدار کمتر از حالتی است که موش ها از آکریلونیتریل استفاده نمایند. این مورد می تواند ناشی از آن باشد که متاکریلو نیتریل ها تا حدودی به گلبول‌های قرمز محدود می‌شوند و به همین دلیل برای ترکیب با GSH ها در دسترس نمی باشند. مطالعاتی که از نشاندار سازی کربنی استفاده می‌کنند نشان می‌دهند که اولین روشی که این ماده از بدن دفع میشود از طریق ادرار و به میزان ۴۳ درصد بوده و ۱۵ درصد بعدی آن نیز از طریق مدفوع و 2.5% از طریق  بازدم از بدن خارج میشود. نکات یاد شده مشخص می سازند که حدود ۴۰ درصد از این ماده بلافاصله از بدن خارج نمی شود و یا به مولکولهای بزرگ محدود می‌شود و یا نوعی ترکیبات غیر قابل دفع را تشکیل می‌دهد. گلبولهای قرمز نیز دارای مقادیر بالایی از رادیواکتیویته می باشند و حدود بیش از نیمی از این ویژگی ها  در گلبولهای قرمز  با پیوند های کووالانسی به هموگلوبین و پروتئین های غشایی محدود میشوند. در روش دوم نیز ماده یاد  شده در کبد و به کمک CYP2E1 (a Cytochrome-P450 enzyme متابولیزه می شود. این مورد پر کاربردترین  آنزیم برای متابولیسم اکسیداتیو است اما ممکن است در این واکنش آنزیم های دیگر نیز از همین نوع مشارکت داشته باشند. به کار گیری آنزیم یادشده منجر به شکل گیری میانجی های اپوکسید می‌شود که خود میزان واکنش پذیری را نشان می دهند.

 

میزان مسمومیت  ناشی از مصرف   متاکریلونیتریل  در انسان ها

احتمال مسمومیت انسان با قرارگیری در معرض این ماده هنوز به طور مشخص مورد بررسی قرار نگرفته است و کمترینمیزان غلظتی که انسان می تواند بوی این ماده را تشخیص دهد حدود ۷ ppm است ولی در اکثر موارد در صورتی بوی این ماده تشخیص داده می‌شود که غلظت آن بین ۱۴ تا ۲۴ ppm  باشد. اگر غلظت این ماده حدود ۲۴  ppm باشد، احتمال وجود حساسیت هایی در ناحیه گلو، چشم و بینی وجود خواهد داشت. هنوز هیچ گزارشی مبنی بر مرگ و میر ناشی از قرارگیری در معرض متاکریلونیتریل وجود ندارد.

 

اثرات متاکریلونیتریل بر روی حیوانات چگونه است؟

اگر حیوانات با تنفس و یا به حالت خوراکی و یا پوستی در معرض این ماده قرار بگیرند ممکن است دچار مرگ شوند و پیش از آن نیز در این موجودات علائمی مانند تشنج و از دست دادن هوشیاری دیده می‌شود. نشانه های حاصل از مصرف خوراکی این ماده در موش های ازمایشگاهی عبارت است از ناهماهنگی و یا بی نظمی عضلات، لرزش، تشنج، اسهال خفیف و همچنین  تنفس نامنظم. این ماده در سطوح مرگ اور می‌تواند بسیار خطرناک باشد و دلیل آن نیز آسیب به سیستم اعصاب مرکزی است.  موارد یاد شده به همراه تمام نشانه‌های مسمومیت در حیواناتی که مورد آزمایش قرار گرفته اند، با مسمومیت ناشی از سیانید سازگاری  دارند. در واقع ماده یاد شده از آن لحاظ با آکریلونیتریل ها متفاوت است زیرا نشانه های مسمومیت ناشی از سیانید را از خود بروز می دهد. تولید سیانید پس از قرارگیری در معرض متاکریلونیتریل هم مورد آزمایش قرار گرفته است و نتایج نشان می دهند که تزریق درون وریدی این ماده در خرگوش ها منجر به تولید سطح بسیار بالایی از سیانید در خون می شود.

علاوه بر آن مقاومت انواع گوناگونی از حیوانات در برابر اثرات منفی این ماده هم با یکدیگر متفاوت است. به عنوان مثال مقدار غلظت مرگ آور ناشی از تنفس این ماده به مدت چهار ساعت برای موش ازمایشگاهی بین ۳۲۸ تا ۷۰۰ و برای خوکچه هندی حدود ۸۸ و برای خرگوش ها ۳۷ ppm می باشد. تنفس این ماده توسط سگ ها نیز می‌تواند منجر به مرگ شده ولی هنوز هیچ میزان غلظت مرگباری برای این موجودات تعیین نشده است.