Bisfenol A - Bisphenol A

Bisfenol A

Namn
Föredraget IUPAC -namn 4,4 ′-(propan-2,2-diyl) difenol
Andra namn BPA, p , p -Isopropylidenebisfenol, 2,2-Bis (4-hydroxifenyl) propan
Identifierare
CAS-nummer
3D -modell ( JSmol )
ChEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard	100.001.133
EG -nummer
IUPHAR/BPS
KEGG
PubChem CID
RTECS -nummer
UNII
FN -nummer	2924 2430
CompTox Dashboard ( EPA )
InChI InChI = 1S/C15H16O2/c1-15 (2,11-3-7-13 (16) 8-4-11) 12-5-9-14 (17) 10-6-12/h3-10,16- 17H, 1-2H3 Y Nyckel: IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N Y InChI = 1/C15H16O2/c1-15 (2,11-3-7-13 (16) 8-4-11) 12-5-9-14 (17) 10-6-12/h3-10,16- 17H, 1-2H3 Nyckel: IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYAI
LEenden Oc1ccc (cc1) C (c2ccc (O) cc2) (C) C CC (C) (c1ccc (cc1) O) c2ccc (cc2) O
Egenskaper
Kemisk formel	C 15 H 16 O 2
Molmassa	228,291  g · mol −1
Utseende	Vit fast
Densitet	1,20 g/cm³
Smältpunkt	158 till 159 ° C (316 till 318 ° F; 431 till 432 K)
Kokpunkt	360 ° C (680 ° F; 633 K)
Vattenlöslighet	120–300 ppm (21,5 ° C)
Ångtryck	5 × 10 −6 Pa (25 ° C)
Faror
GHS -piktogram
GHS Signalord	Fara
GHS -faroangivelser	H317 , H318 , H335 , H360
GHS skyddsangivelser	P201 , P202 , P261 , P271 , P272 , P280 , P281 , P302+352 , P304+340 , P305+351+338 , P308+313 , P310 , P312 , P321 , P333+313 , P363 , P403+233 , P405 , P501
NFPA 704 (eldiamant)	2 1 0
Flampunkt	227 ° C (441 ° F; 500 K)
självantändningstemperatur	600 ° C (1112 ° F; 873 K)
Relaterade föreningar
Relaterade fenoler	Bisfenol S
Om inte annat anges, ges data för material i deras standardtillstånd (vid 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Y verifiera  ( vad är   ?) YN
Infobox -referenser

Bisfenol A ( BPA ) är en organisk syntetisk förening med den kemiska formeln (CH ₃ ) ₂ C (C ₆ H ₄ OH) ₂ som hör till gruppen av difenylmetan- derivat och bisfenoler , med två hydroxifenyl grupper . Det är ett färglöst fast ämne som är lösligt i organiska lösningsmedel , men dåligt lösligt i vatten (0,344 vikt % vid 83 ° C).

BPA är en föregångare till viktiga plaster , främst vissa polykarbonater och epoxihartser , liksom några polysulfoner och vissa nischmaterial. BPA-baserad plast är klar, seg och flamskyddad. Större tillämpningsområden inkluderar elektronik (t.ex. hölje för elektriska redskap), byggmaterial (t.ex. fönster), bilar (strålkastarkåpor), datalagring (t.ex. CD -skivor). Under 2015 producerades uppskattningsvis 4 miljoner ton BPA-härledd kemikalie, vilket gör den till en av de högsta volymen organiska kemikalier som produceras i världen.

BPA är en xenoöstrogen , som uppvisar östrogen -mimicking, hormon -liknande egenskaper. Även om effekten är mycket svag, väcker genomträngningen av BPA-innehållande material oro. Sedan 2008 har flera regeringar undersökt dess säkerhet, vilket fick några återförsäljare att dra tillbaka polykarbonatprodukter. Sedan dess har BPA-fri plast tillverkats med alternativa bisfenoler som bisfenol S och bisfenol F , men det finns kontroverser om dessa faktiskt är säkrare.

Historia

Bisfenol A rapporterades 1891 av den ryska kemisten Aleksandr Dianin .

År 1934 rapporterade arbetare på IG Farbenindustrie kopplingen av BPA och epiklorhydrin . Under det följande decenniet beskrevs beläggningar och hartser från liknande material av arbetare vid företagen i DeTrey Freres i Schweiz och DeVoe och Raynolds i USA. Detta tidiga arbete låg bakom utvecklingen av epoxihartser, vilket i sin tur motiverade produktionen av BPA. Användningen av BPA utökades ytterligare med upptäckter från Bayer och General Electric om polykarbonatplaster. Dessa plaster uppträdde första gången 1958, tillverkade av Mobay och General Electric och Bayer.

När det gäller kontroversen om hormonstörning testade den brittiska biokemisten Edward Charles Dodds BPA som ett artificiellt östrogen i början av 1930 -talet. Han fann att BPA var 1/37 000 lika effektivt som östradiol. Dodds utvecklade så småningom en strukturellt liknande förening, diethylstilbestrol (DES), som användes som ett syntetiskt östrogenläkemedel hos kvinnor och djur tills det var förbjudet på grund av dess risk att orsaka cancer; förbudet mot användning av DES hos människor kom 1971 och hos djur 1979. BPA användes aldrig som läkemedel.

Användningsområden

Bisfenol A används främst för att tillverka plast, till exempel denna vattenflaska i polykarbonat .

År 2003 var USA: s förbrukning 856 000 ton, varav 75% användes för att göra polykarbonatplast och 21% för epoxihartser.

Mänsklig kontakt

Epoxihartser som härrör från BPA används för att leda vattenrör och som beläggningar på insidan av många mat- och dryckesburkar. BPA används också för att tillverka värmepapper som det som används i försäljningskvitton. I USA används mindre än 5% av det producerade BPA i applikationer för kontakt med livsmedel, men finns kvar i konserveringsindustrin och tryckapplikationer, till exempel försäljningskvitton.

Polykarbonater

Bisfenol A är en föregångare till polykarbonatplaster . Dess reaktion med fosgen utförs under bifasiska förhållanden; saltsyran avlägsnas med vattenbaserad bas:

Uppskattningsvis 3,6 miljoner ton BPA förbrukas årligen för detta ändamål. Dessa polymerer innehåller inte BPA, utan estrar härledda därifrån.

Epoxi- och vinylesterhartser

BPA är en föregångare vid produktion av stora klasser av hartser , särskilt vinylesterhartserna . Denna ansökan börjar vanligtvis med alkylering av BPA med epiklorhydrin .

Typisk " vinylester " härledd från bisfenol A diglycidyleter , ibland kallad BADGE. Friradikalpolymerisation ger en högt tvärbunden polymer.

Specialiserade derivat

BPA är en mångsidig byggsten från vilken många derivat har framställts. Nitrering ger dinitrobisphenol A . Bromering ger tetrabromobisfenol A (TBBPA), som uppvisar brandhämmande egenskaper.

Flera läkemedelskandidater har utvecklats från bisfenol A, inklusive Ralaniten , Ralanitenacetat och EPI-001 .

Hälsoeffekter

Den största exponeringen människor har haft för BPA är via munnen från källor som livsmedelsförpackningar, epoxifoder av metallmat- och dryckesburkar och plastflaskor .

BPAs förmåga att efterlikna effekterna av naturligt östrogen härrör från likheten mellan fenolgrupper på både BPA och östradiol , vilket gör att denna syntetiska molekyl kan utlösa östrogena vägar i kroppen. Vanligtvis är fenolinnehållande molekyler som liknar BPA kända för att utöva svaga östrogena aktiviteter, så det anses också vara en hormonstörande (ED) och östrogen kemikalie. Xenoöstrogener är en annan kategori som kemikalien BPA passar under på grund av dess förmåga att avbryta nätverket som reglerar signalerna som styr reproduktiv utveckling hos människor och djur.

BPA har visat sig binda till båda de nukleära östrogenreceptorerna (ER), ERα och ERβ . Det är 1000- till 2000-faldigt mindre potent än östradiol. BPA kan både efterlikna östrogenets verkan och motverka östrogen, vilket indikerar att det är en selektiv östrogenreceptormodulator (SERM) eller en partiell agonist för ER. Vid höga koncentrationer binder BPA också till och fungerar som en antagonist av androgenreceptorn (AR). Förutom receptorbindning har föreningen visat sig påverka Leydig -cellsteroidogenes , inklusive påverkan av 17a -hydroxylas/17,20 lyas- och aromatasuttryck och störande LH -receptorligandbindning .

År 1997 föreslogs negativa effekter av lågdos-BPA-exponering hos försöksdjur först. Vissa studier har funnit att BPA ökar ångesten hos råttor. Moderna studier började hitta möjliga kopplingar till hälsoproblem som orsakas av exponering för BPA under graviditet och under utveckling. Från och med 2014 pågår forskning och debatter om huruvida BPA ska förbjudas eller inte.

En studie från 2007 undersökte interaktionen mellan bisfenol A och östrogenrelaterad receptor γ (ERR-γ). Denna föräldralösa receptor (endogen ligand okänd) beter sig som en konstitutiv aktivator för transkription. BPA verkar binda starkt till ERR-y ( dissociationskonstant = 5,5 nM), men endast svagt till ER. BPA-bindning till ERR-y bevarar dess basala konstitutiva aktivitet. Det kan också skydda det från avaktivering från SERM 4-hydroxytamoxifen (afimoxifen). Detta kan vara den mekanism genom vilken BPA fungerar som ett xenoöstrogen . Olika uttryck för ERR-y i olika delar av kroppen kan bero på variationer i bisfenol A-effekter. BPA har också visat sig fungera som en agonist för GPER (GPR30).

Enligt European Food Safety Authority "utgör BPA ingen hälsorisk för konsumenter i någon åldersgrupp (inklusive ofödda barn, spädbarn och ungdomar) vid nuvarande exponeringsnivåer". Men 2017 drog Europeiska kemikaliemyndigheten slutsatsen att BPA bör listas som ett ämne som är mycket oroande på grund av dess egenskaper som hormonstörande .

År 2012 förbjöd USA: s Food and Drug Administration (FDA) användning av BPA i nappflaskor .

US Environmental Protection Agency (EPA) har ståndpunkten att BPA inte är ett hälsoproblem. År 2011 kommenterade Andrew Wadge, chefsforskaren för Storbritanniens Food Standards Agency , en amerikansk studie från 2011 om kostexponering av vuxna människor för BPA och säger: "Detta bekräftar andra oberoende studier och lägger till bevis på att BPA absorberas snabbt , avgiftas och elimineras från människor - är därför inte ett hälsoproblem. "

The Endocrine Society sa 2015 att resultaten av pågående laboratorieforskning gav anledning till oro över de potentiella farorna med hormonstörande kemikalier-  inklusive BPA-i miljön, och att utifrån försiktighetsprincipen bör dessa ämnen fortsättningsvis bedömas och tätt reglerad. En granskning av litteraturen från 2016 sa att de potentiella skadorna som orsakas av BPA var ett ämne för vetenskaplig debatt och att ytterligare utredning var en prioritet på grund av sambandet mellan BPA -exponering och negativa hälsoeffekter, inklusive reproduktions- och utvecklingseffekter och metabolisk sjukdom.

I juli 2019 godkände Europeiska unionen ett beslut från Europeiska kemikaliemyndigheten att lista BPA som ett ämne som är mycket oroande , det första steget i förfarandet för begränsningar av dess användning. Beslutet är baserat på oro över BPA: s toxicitet för mänsklig reproduktion.

Miljöpåverkan

Under 2010 rapporterade US Environmental Protection Agency att över en miljon pund BPA släpps ut i miljön årligen. BPA kan släppas ut i miljön genom både urkonsumtion och efterkonsumtion. Vanliga introduktionsvägar från förkonsumentperspektivet till miljön är direkt från tillverkare av plast, päls och färgning, gjuterier som använder BPA i gjutningssand eller transport av BPA och BPA-innehållande produkter. Postkonsument BPA-avfall kommer från utsläpp från kommunala avloppsreningsverk, bevattningsrör som används i jordbruket, havsburen plastskräp, indirekt urlakning från plast, papper och metallavfall på deponier och företag för pappers- eller materialåtervinning. Trots en snabb halveringstid för jord och vatten på 4,5 dagar och en lufthalveringstid på mindre än en dag, gör BPA: s allestädes närvarande det till en viktig förorening . BPA har en låg avdunstningshastighet från vatten och mark, vilket ger problem, trots dess biologiska nedbrytbarhet och låga oro för bioackumulering. BPA har låg flyktighet i atmosfären och ett lågt ångtryck mellan 5,00 och 5,32 Pascal. Vattenlösningar av BPA absorberas vid våglängder större än 250 nm.

BPA stör kvävefixering vid rötterna av baljväxter som är associerade med bakteriesymbionen Sinorhizobium meliloti . BPA påverkar sojabönor med avseende på rottillväxt, nitratproduktion , ammoniumproduktion och nitratreduktas och nitritreduktas . Vid låga doser av BPA förbättrades tillväxten av rötter, mängden nitrat i rötterna ökade, mängden ammonium i rötterna minskade och nitrat- och nitritreduktasaktiviteterna förblev oförändrade. Vid betydligt högre koncentrationer av BPA sågs emellertid motsatta effekter för alla utom en ökning av nitratkoncentrationen och en minskning av nitrit- och nitratreduktasaktiviteter. Kväve är både ett växtnäringsämne, men också grunden för tillväxt och utveckling hos växter.

En studie från 2005 gjord i USA hade funnit att 91–98% av BPA kan tas bort från vatten under behandling på kommunala vattenreningsverk. Ändå visade en metaanalys från 2009 av BPA i ytvattensystemet att BPA finns i ytvatten och sediment i USA och Europa. Enligt Environment Canada 2011, "kan BPA för närvarande hittas i kommunalt avloppsvatten. ... första bedömningen visar att vid låga nivåer kan bisfenol A skada fisk och organismer över tid."

BPA påverkar tillväxt, reproduktion och utveckling hos vattenlevande organismer. Bland sötvattenorganismer verkar fisk vara den mest känsliga arten. Bevis på hormonrelaterade effekter hos fisk, ryggradslösa djur, amfibier och reptiler har rapporterats vid miljömässigt relevanta exponeringsnivåer som är lägre än de som krävs för akut toxicitet. Det finns en utbredd variation i rapporterade värden för endokrina relaterade effekter, men många faller inom intervallet 1μg/L till 1 mg/L.

En granskning från 2009 av mjukgörares biologiska effekter på vilda djur publicerad av Royal Society med fokus på vattenlevande och marklevande ringdjur , blötdjur , kräftdjur , insekter, fisk och amfibier drog slutsatsen att BPA påverkar reproduktionen i alla undersökta djurgrupper, försämrar utvecklingen hos kräftdjur och amfibier och inducerar genetiska avvikelser.

Giftighet

BPA uppvisar mycket låg akut toxicitet, vilket indikeras av dess LD50 på 4 g/kg (mus). I dessa möss minskade viktökningen och uppvisade östrogenliknande egenskaper. Rapporter tyder på att det också är en mindre hudirriterare, men mindre än fenol .

FDA: s nationella centrum för toxikologisk forskning genomförde egna forskningsstudier. I gnagarstudier befanns mängden BPA som överfördes från modern till den ofödda avkomman efter oral administrering vara obetydlig. BPA-administreringsdosen för gnagarna var 100-1000 gånger högre än exponering för människor.

Produktion

Världsproduktionskapaciteten för BPA var 1 miljon ton under 1980 -talet och mer än 2,2 miljoner ton 2009. Det är en kemikalie med hög produktionsvolym . Denna förening syntetiseras genom kondensation av aceton (därav suffixet A i namnet) med två ekvivalenter av fenol . Reaktionen katalyseras av en stark syra, såsom saltsyra (HCl) eller ett sulfonerat polystyrenharts . Industriellt används ett stort överskott av fenol för att säkerställa full kondens; produktblandningen av kumenprocessen (aceton och fenol) kan också användas som utgångsmaterial:

Många ketoner genomgår analoga kondensationsreaktioner.

BPA -ersättare

Oro över hälsoeffekterna av BPA har fått många tillverkare att ersätta BPA med substitut som bisfenol S (BPS) och difenylsulfon . Hälsoproblem har dock tagits upp även om dessa substitut.

Reaktioner

Nitrering ger Dinitrobisphenol A . Brominering ger Tetrabromobisphenol A som har använts i flamskyddande epoximaterial men som alltmer undviks på grund av restriktioner för användning av halogenerade arter i allmänhet.

Identifiering i plast

Vissa plasttyper av typ 7 kan innehålla bisfenol A.

I USA är plastförpackningar uppdelade i sju breda klasser för identifiering av en hartsidentifieringskod . Från och med 2014 finns det inga BPA -märkningskrav för plast i USA "I allmänhet är det mycket osannolikt att plast som är märkt med hartskod 1, 2, 4, 5 och 6 innehåller BPA. Vissa, men inte alla, plast som är märkta med hartskod 7 kan tillverkas med BPA. " Typ 7 är "all" -klassen för alla, och vissa typ 7-plaster, såsom polykarbonat (ibland identifierade med bokstäverna "PC" nära återvinningssymbolen ) och epoxihartser, är tillverkade av bisfenol A-monomer. Typ 3 ( PVC ) kan innehålla bisfenol A som en antioxidant (inte mjukgörare) i "flexibel PVC" mjukad av mjukningsmedel , men inte styv PVC såsom rör, fönsterkarmar och sidospår.

Lagstiftning

Den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten (FDA) har avslutat sitt godkännande av användning av BPA i flaskor och förpackningar för modersmjölksersättning, baserat på övergivande från marknaden, inte säkerhet. Den Europeiska unionen och Kanada har förbjudit BPA används i nappflaskor.

För närvarande i USA finns det 12 stater, förutom Washington, DC, som har restriktioner mot BPA. Dessa stater inkluderar Kalifornien, Connecticut, Delaware, Maine, Maryland, Massachusetts, Minnesota, Nevada, New York, Vermont, Washington och Wisconsin. Varje stats begränsningar skiljer sig något åt, men alla begränsar användningen av BPA på något sätt.

Följande är några exempel på lagstiftning som finns i dessa stater:

• California - Assembly Bill 1319 (2011) förbjuder tillverkning och försäljning av flaskor och koppar med BPA vid påvisbara nivåer över 0,1 delar per miljard om dessa föremål är avsedda att användas av barn 3 år eller yngre. Det kräver att tillverkare använder alternativa giftfria material som inte kategoriseras som cancerframkallande eller reproduktionstoxiska.
• Delaware - Senat Bill 70 (2011) förbjuder försäljning av flaskor och koppar som innehåller BPA om föremålen är avsedda att användas av barn 4 år eller yngre.
• Illinois - Senat Bill 2950 (2011) förbjuder försäljning av tomma behållare som flaskor eller koppar avsedda att lagra mat och dryck för barn som innehåller BPA.
• Maine - House Bill 330 (2011) hjälpte till att bearbeta BPA för att erkännas som en prioriterad kemikalie enligt avdelning 38, § 1691, Maines lag om giftiga kemikalier i produkter som är avsedda att användas av barn. BPA betecknades formellt som ett ämne som måste passera vissa rapporteringskrav för tillverkare av produkter som innehåller BPA, samt godkänna förbud mot försäljning av produkter som rapporteras innehålla BPA.

Se även

• Tetrametylbisfenol F
• Bisfenol S
• Para tertiär butylfenol

Referenser

Vidare läsning