N- metyl-2-pyrrolidon

N- metyl-2-pyrrolidon
Illustrasjonsbilde av varen N-metyl-2-pyrrolidon
Identifikasjon
IUPAC-navn N- metyl-2-pyrrolidon
N o CAS 872-50-4
N o ECHA 100.011.662
N o EC 212-828-1
PubChem 13387
ChEBI 7307
SMIL CN1CCCC1 = O
PubChem , 3D-visning
InChI InChI: 3D-visning
InChI = 1S / C5H9NO / c1-6-4-2-3-5 (6) 7 / h2-4H2,1H3
Utseende fargeløs væske med en karakteristisk lukt
Kjemiske egenskaper
Brute formel C 5 H 9 N O   [Isomerer]
Molarmasse 99,1311 ± 0,0051  g / mol
C 60,58%, H 9,15%, N 14,13%, O 16,14%,
Fysiske egenskaper
T ° fusjon −24  ° C
T ° kokende 202  ° C
Løselighet i vann: høy
Løselighetsparameter δ 23,6  J 1/2 · cm -3/2 (≤ 20  ° C )
Volumisk masse 1,028  g / cm 3
Selvantennelsestemperatur 270  ° C
Flammepunkt 96  ° C (åpen kopp)
Eksplosjonsgrenser i luft 0,99 - 3,9  % vol
Mettende damptrykk ved 25  ° C  : 66  Pa
Termokjemi
C s

ligning:
Varmekapasiteten til gassen i J · mol -1 · K -1 og temperatur i Kelvin, fra 298 til 1200 K.
Beregnede verdier:
102,766 J · mol -1 · K -1 ved 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C s
C s
298 24,85 102.702 1.036
358 84,85 127,399 1.285
388 114,85 138 995 1.402
418 144,85 150,086 1,514
448 174,85 160 673 1.621
478 204,85 170.760 1.723
508 234,85 180 352 1 819
538 264,85 189.459 1 911
568 294,85 198.090 1.998
598 324,85 206,259 2,081
628 354,85 213 983 2.159
658 384,85 221 280 2 232
688 414,85 228 170 2 302
718 444,85 234 676 2367
749 475,85 241.025 2,431
T
(K)
T
(° C)
C s
C s
779 505,85 246.835 2,490
809 535,85 252 347 2.546
839 565,85 257,596 2.599
869 595,85 262,617 2 649
899 625,85 267,448 2,698
929 655,85 272 131 2,745
959 685,85 276,708 2,791
989 715,85 281,225 2 837
1.019 745,85 285.731 2 882
1.049 775,85 290.276 2 928
1.079 805,85 294914 2 975
1.109 835,85 299.700 3 023
1.139 865,85 304,692 3.074
1.169 895,85 309.952 3 127
1200 926,85 315.735 3 185
Forholdsregler
SGH
SGH07: Giftig, irriterende, sensibiliserende, narkotiskSGH08: Sensibilisator, mutagen, kreftfremkallende, reproduksjonstoksisk
Fare H315, H319, H360, H315  : Forårsaker hudirritasjon
H319  : Forårsaker alvorlig øyeirritasjon
H360  : Kan skade fruktbarheten eller det ufødte barnet (angi effekt hvis kjent) (oppgi eksponeringsvei hvis det er endelig bevist at ingen annen eksponeringsvei fører til samme fare)
WHMIS
B3: Brennbar væskeD2B: Giftig materiale som forårsaker andre toksiske effekter
B3, D2B, B3  : Brennbart flytende
flammepunkt = 91  ° C lukket kopp (metode ikke rapportert)
D2B  : Giftig materiale som forårsaker andre toksiske effekter
Øyeirritasjon hos dyr

Informasjon om 1,0% i henhold til klassifiseringskriterier
NFPA 704

NFPA 704 Symbol

2 2 0
Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt.

Den N -metyl-2-pyrrolidon eller 1-metyl-2-pyrrolidon , vanligvis forkortet som NMP , er en klar, gul væske, hygroskopisk , polar , og liten lukt av amin . Det er et syklisk amid ( laktam ) som ofte brukes som et organisk løsningsmiddel . " N- metyl-2-pyrrolidon løser opp et stort antall uorganiske og organiske forbindelser" . Dets toksisitet og spesielt dens økotoksisitet (for bie larver for eksempel), særlig når de brukes som hjelpestoff av plantevernmidler , kunne ha vært under; vi ser etter alternativer.

Fysisk-kjemiske egenskaper

Det er et hygroskopisk løsningsmiddel , blandbart med vann og de fleste organiske løsemidler (gjennomsnittlig løselighet i alifatiske hydrokarboner ). Det er en svak base  : en vandig løsning som inneholder 10% NMP har en pH på 7,7-8.

Molekylet er ganske stabilt, men oksiderer gradvis i luften og danner hydroperoksider (raskere i lys). I nærvær av sterke syrer og sterke baser kan den hydrolysere til 4-metylaminosmørsyre og reagerer med oksiderende og klorerte midler. Produktet er ikke etsende for metaller.

bruk

Denne forbindelsen brukes hovedsakelig som løsningsmiddel på grunn av dets fysiske egenskaper: lav flyktighet , termisk stabilitet, polært og aprotisk løsningsmiddel . Dens toksikologiske egenskaper gjør det til en kandidat for erstatning av klorerte løsemidler , men det utgjør problemer med fostertoksisitet.
Bruksområdene er enorme:

Produksjon og syntese

Produksjonen av dette løsningsmidlet foregår hovedsakelig fra 4-butyrolakton og metylamin ved en temperatur på 200  til  350  ° C og et trykk på 10  MPa .

Toksikologi

Ingen data om akutt toksisitet hos mennesker er tilgjengelig på datoen for publisering av det toksikologiske arket INRS ( National Research and Safety Institute ) (konsultert idesember 2019, oppdatert 2015), og data om kronisk toksisitet er sparsomme og mangler presisjon eller verifiserbarhet. Studier på rotte eller kanin eksisterer; i alle tilfeller ser det ut til at de lave dosene ikke har noen effekt, men tre eksponeringssituasjoner skal vurderes: kronisk, subkronisk eller akutt toksisitet og forskjellige målorganer. Det ble nylig (2016) bekreftet at hos dyr (ingen data for mennesker) er hannen mer sårbar for den enn hunnen.

Mesnage R. og Antoniou MN (2018) anser at å ikke ta hensyn til dets toksisitet som et hjelpestoff, har bidratt til å forfalske den toksikologiske profilen til visse plantevernmidler. Vi ser nå etter mindre giftige og mindre økotoksiske erstatninger

Kronisk eller subkronisk toksisitet

I henhold til de tilgjengelige toksikologiske dataene, ifølge INRS, retter dette molekylet seg hovedsakelig mot to organer: leveren og testiklene (og thymus og nyre mindre), mens den viser generell kronisk toksisitet, enten ved inntak eller ved innånding. Dampene er irriterende, men aerosolene er mye mer giftige (med “dødelighet, endringer i lungene, leveren, benmargen og lymfesystemet […], en tre måneders eksponering (nese alene) forårsaker irritasjon i luftveiene fra 1000  mg / m 3 og testikkel lesjoner ved 3000  mg / m 3.  ” MNP induserer progressiv nefropati og testikkelatrofi hos hannrotter.

Akutt eksponering

I henhold til tilgjengelige toksikologiske data, ifølge INRS, er NMP litt giftig for dyr. Hovedeffekten er en irriterende virkning hos rotter:

Genotoksisitet

NMP er svakt genotoksisk in vitro og null in vivo , med tanke på de to tilgjengelige testene (for bakterier i Ames-testen; eller i gjær der det skaper aneuploidi  ; in vivo ser NMP ikke ut til å være klastogen eller aneuploidogen (på kinesisk hamster benmarg ); det ikke forårsaker mikrokjerne i musemargen.

Kreftfremkallende

Hos rotter ser det ut til at NMP ikke har noen kreftfremkallende effekt (ved inntak eller oral vei), mens det ved innånding induserer levertumorer hos mus. NMP er ikke kreftfremkallende oralt eller ved innånding hos rotter;
Hos mus (utsatt for 600 - 1200 - 7200 ppm inntatt i 18 måneder) øker MNP (for høy dose) risikoen for hepatocellulære adenomer (hos menn og kvinner) og for hepatocellulært karsinom hos menn, med også et økt antall grupper av endrede celler; den NOAEL er 600  ppm for hanner og 1200  ppm for kvinner.

Reprotoksisitet

Inhalert MNP, selv i en dose på 116 ppm (6 t / d, 7 d / uke, over to generasjoner), ser ikke ut til å påvirke fruktbarheten hos rotter, men ifølge en studie fra 1999 inntatt på et nivå på 500 mg / uke.  kg reduserer fertilitetsindeksen til hannen og fertilitetsindeksen til hunnen fra første generasjon, med histologiske effekter som reduksjon i antall corpora lutea hos hunnen, samt med en sletting av spermatogenese med bilateral testikkel atrofi hos menn, ble disse effektene ikke observert i en andre studie utført i samme doser hos rotter av Sprague-Dawley-stammen.

Hos rotter og kaniner , ved inntak og transkutant, endrer NMP utvikling (utseende av misdannelser osv.), Og hos rotter kan det påvirke fertiliteten hos hanner og hunner via oral vei.
Hos mus (utsatt for 600 - 1200 - 7200 ppm inntatt i 18 måneder) øker MNP (for høy dose) risikoen for hepatocellulære adenomer (hos menn og kvinner) og for hepatocellulære karsinomer hos menn, også med et økt antall grupper av skadede celler; den NOAEL er 600  ppm for hanner og 1200  ppm for kvinner.

Merk: Det har blitt testet (blant andre løsningsmidler) som kryobeskyttende middel fra sædkanin frosset for inseminering av kaninavl, uten avgjørende resultater.

Utviklingsforstyrrelser

Dette produktet anses nå å være embryotoksisk hos laboratorierotter , selv i doser som ikke induserer symptomer hos hunnen.

Innånding  : opp til 120 ppm eller 494 mg / m 3 , 6 timer / dag, fra 6 th til 20 th dag av svangerskapet, NMP pustes inn av drektige dyr synes ikke å skade den utviklende rotte i livmoren , sammen med kaniner utsatt for 1000  mg / m 3 (ett hode og 6  timer / dag , 7 th til 19 th  dag i svangerskapet) uten åpenbar toksisitet hos moren.

Svelging  : Fostervekt faller (fra 250  mg kg -1  d -1 NMP inntatt av moren), embryo-dødelighet med resorpsjoner er observert over 500  mg kg -1  d -1 inntatt av moren, med skjelettavvik eller misdannelser og redusert ossifikasjon av bein i hodeskallen og ryggvirvlene) og ytre anomalier (fra 250  mg kg -1  d -1 inntatt): hydrops, anal atresia assosiert med en gjenværende eller fraværende hale), viscerale abnormiteter (fra 500  mg kg -1  d −1 ), med kardiovaskulære og skjelettabnormiteter (over 500  mg kg −1  d −1 ) som mangel på ryggbuer og kaudal vertebra. Når det observeres tegn på maternell toksisitet hos kaninen, forårsaker NMP hos fosteret en økning i resorpsjoner og kardiovaskulære misdannelser, så vel som i hodeskallen. De pre-sakrale ryggvirvlene er deformert.

Perkutan passasje  : i milten, for fosteret, involverer det resorpsjoner og fetolisme, mindre ossifikasjon og misdannelser i skjelettet; kanin, hovedsakelig mors giftighet for fosteret har en endring av skjelettet ( 13 e  supernumerary coast).

Fareetiketter

Ifølge INRS (2019) av dette produktet, skal være identifisert, lagres og transporteres med fire fare etiketter  :

Interaksjoner

Når den er på huden, fremmer NMP også den perkutane passasjen av andre giftige stoffer.

Absorpsjon og toksikokinetikk

Hos mennesker som hos rotter, og enten ved innånding, oral eller kutan absorpsjon, absorberes NMP raskt og godt før det diffunderer inn i kroppen, metaboliseres og skilles ut (hovedsakelig via urinen)., I form av to metabolitter: 5-hydroksy -NMP og 2-hydroksy- N- metylsuccinimid. Hos dyr (laboratorierotter) og mennesker passerer omtrent 90% av inhalerte molekyler lungebarrieren, og hos rotter er 69-78% av inntatt molekyler. Den perkutane passasjen in vivo er litt mindre (7,7  mg cm -2  t -1 ) hos rotter enn for menneskelig hud in vitro (17  mg cm -2  t -1 ) Hos rotter er maksimal plasmakonsentrasjon to timer etter gastrisk intubasjon; en til to timer etter hud påføring, og 24 timer etter påføring på huden absorberes 80% av dosen av NMP (mindre enn 2% fordampes). Ved å slikke huden kan dyret også smitte seg ved inntak. Det har nylig (2019) vært vist hos rotter som den gravide hunnen eliminerer frigjør N- etyl-2-pyrrolidon (NEP) (en av de viktigste metabolittene i NMP) mye saktere fra blodet hennes og dannelse / eliminering av metabolitter er mye tregere enn hos ikke-gravide rotter; en passering av morkaken observeres også for disse metabolittene (NEP).

Økotoksikologi

Dette organiske løsningsmidlet er vidt spredt i miljøet som en hyppig komponent av plantevernmidler  ; dette molekylet og / eller dets metabolitter (evakuert i urinen og utskillelsen , og derfor tilstede i miljøet og muligens i næringsnettet ) kan ha betydelige miljøeffekter.

NMP er en av de vanlige komponentene, ofte feilaktig betraktet som inert som en adjuvansformulering av mange plantevernmidler .

Yrkesmedisin

Siden den perkutane passeringen av NMP er viktig og rask, er det nyttig å sette opp overvåking (ved urindosering ved slutten av skiftet) av personell som er i kontakt med dette produktet. Men det er også mulig å analysere 5-HNMP ved slutten av plasmaskiftet fordi denne spesifikke metabolitten er godt korrelert med eksponering. Det er også mulig å måle N-metylsuccinimid (MSI) i urinen ved slutten av skiftet og / eller 2-hydroksy-metylsuccinimid (2-HMSI) i blodet og urinen på slutten av skiftet etter arbeidsuken: Disse biomarkørene er pålitelige og gjenspeiler godt individets indre forurensning.

Biologiske referanseverdier er etablert for 5-HNMP i urin.

Eksplosjons- og brannfare

Den N -metyl-2-pyrrolidon er flytende eller damp-brennstoffet. Blanding av damp med luft kan være eksplosiv. Slokkemidlene som anbefales er karbondioksid, kjemiske pulver og skum for polære væsker. Vannspray kan brukes til å avkjøle beholdere som er utsatt for eller som har blitt utsatt for brann. Respondenter må være opplært i kjemikalie- og eksplosjons- og brannrisiko, og utstyrt med selvstendig pusteapparat og spesielle beskyttelsesdrakter.

Terskler

Når det gjelder bedriftshelse , i EU , fastsatte et direktiv (2009) grenseverdier for eksponering på arbeidsplassen (OELV, 2015-oppdatering) som følger for luftkvaliteten på arbeidsplasser:

Forbud?

På grunn av sin fostertoksisitet ble det planlagt (i begynnelsen av XXI th  århundre) å forby dette produktet i bransjen.
Uten å vente på den toksikologiske klassifiseringen av dette molekylet i kategori 2 av giftige stoffer for fosterutvikling (ved den trettiende tilpasning til teknisk utvikling), har mange produsenter erstattet det med N- etyl-2-pyrrolidon (2687-91-4).

Medisin

Dette løsningsmidlet vil ha interessante egenskaper mot myelomatose og kanskje også andre kreftformer. Kliniske studier er planlagt i 2014.

Merknader og referanser

  1. N-METHYL-2-PYRROLIDONE , sikkerhetsark (er) til det internasjonale programmet for kjemisk sikkerhet , konsultert 9. mai 2009
  2. beregnede molekylmasse fra atomvekter av elementene 2007  "www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (in) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , vol.  4, England, John Wiley & Sons ,1999, 239  s. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  4. (i) Carl L. yaws, Handbook of Thermodynamic diagrammer: Organic Compounds C8 til C28 , vol.  2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,1996, 396  s. ( ISBN  0-88415-858-6 )
  5. Indeksnummer 606-021-00-7 i tabell 3.1 i vedlegg VI til EF-forskrift nr. 1272/2008 (16. desember 2008)
  6. Methyl-1 pyrrolidinone-2  " i databasen over kjemikalier Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen som er ansvarlig for arbeidsmiljø og helse), åpnet 25. april 2009
  7. INRS, Toksikologisk ark FT213 (konsultert på1 st desember 2019)
  8. Fine, JD og Mullin, CA (2017), Metabolism of N-Methyl-2-Pyrrolidone in Honey Bee Adults and Larvene: Exploring Age Related Differences in Toxic Effects , Environmental Science & Technology , 51 (19), 11412 -11422
  9. Moreno-Marrodan, C., Liguori, F. og Barbaro, P. (2019), Bærekraftige prosesser for katalytisk syntese av tryggere kjemiske erstatninger av N-metyl-2-pyrrolidon , Molekylær katalyse , 466, 60- 69 ( sammendrag ).
  10. (en) Albrecht Ludwig Harreus, 2-Pyrrolidone , Wiley-VCH Verlag, koll.  "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry",15. juni 2000( DOI  10.1002 / 14356007.a22_457 )
  11. Toxicology of NMP , INRS
  12. Saillenfait, AM, Marquet, F., Sabaté, JP, Ndiaye, D. og Lambert-Xolin, AM (2016), 4-ukers oral oral toksisitetsstudie av N-etyl-2-pyrrolidon i Sprague Dawley rotter , Regulatory Toxicology and Pharmacology , 81, 275-283 ( abstrakt ).
  13. Mesnage R og Antoniou MN (2018), ignorerer adjuvant toksisitet forfalsker sikkerhetsprofilen av kommersielle plantevernmidler , Frontiers i folkehelse , 5, 361.
  14. Lee Kp et al. (1987), Toxicity of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP): teratogene, subkroniske og to-årige inhalasjonsstudier , grunnleggende og anvendt toksikologi  ; 9: 222-235.
  15. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B., N-metylpyrrolidon (NMP) - To- Generation Reproduksjon toksisitetsstudie på Wistar-rotter . Administrasjon i dietten. BASF-prosjekt nr. 70R0056 / 97008, 1999.
  16. Concise International Chemical (2001) Assessment Document 35 - N-Methyl-2-Pyrrolidone. Genève: Verdens helseorganisasjon (WHO)
  17. 1-metyl-2-pyrrolidon. REACH , ECHA ( http://www.echa.europa.eu/fr/information-on-chemicals ).
  18. Ved 1.600 - 5.000 - 15.000 ppm i rottefôr eller 10 - 100 ppm, 6 t / d, 5 d / uke, i to år, alltid hos rotter.
  19. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B. - N-metylpyrrolidon (NMP) (1999), som består av to Generation Reproduction toksisitetsstudie på Wistar-rotter. Administrasjon i dietten , BASF-prosjekt nr. 70R0056 / 97008.
  20. Thompson SR (1999), To generasjons reproduksjonstoksisitet med N-metylpyrrolidon (NMP) i Sprague-Dawley rotter, administrering i dietten , Hudinkton Life Sciences Laboratory prosjekt 97-4106; 2192 s.
  21. Saillenfait AM et al. , Utviklingstoksisitet for N-metyl-2-pyrrolidon administrert oralt til rotter , Food and Chemical Toxicology , 2002; 40 (11): 1705-1712
  22. Saillenfait AM et al. , Utviklingstoksisitet av N-metyl-2-pyrrolidon hos rotter etter eksponering for innånding , Food and Chemical Toxicology , 2003; 41 (4): 583-588
  23. Domingo, P., Olaciregui, M. Gonzalez, N., De Blas, I. og Gil, L. (2019), Effect of glycerol, N, N-dimetylformamid og N-metyl-2-pyrrolidon på kanin sperm lagret ved 4 ° C og 16 ° C , reproduksjon av dyr , 16 (4), 887-894.
  24. Bury, D., Saillenfait, AM, Marquet, F., Käfferlein, HU, Brüning, T. og Koch, HM (2019), toksikokinetikk for N-etyl-2-pyrrolidon og dets metabolitter i blod, urin og fostervann fra rotter etter oral administrasjon , Archives of toxicology , 93 (4), 921-929.
  25. Li, H., Jiang, Z., Cao, X., Su, H., Shao, H., Jin, F.,… og Wang, J. (2018), SPE / GC - MS Bestemmelse av 2- Pyrrolidon, N-metyl-2-pyrrolidon og N-etyl-2-pyrrolidon i flytende plantevernmidler , Chromatographia , 81 (2), 359-364 ( abstrakt ).
  26. Santoro C., Mohidin AF, Grasso LL, Seviour T, Palanisamy K, Hinks J, ... og Marsili E (2016), Sub-toksiske konsentrasjoner av flyktige organiske forbindelser hemmer ekstracellulær respirasjon av Escherichia coli-celler dyrket i anodiske bioelektrokjemiske systemer , Bioelektrokjemi , 112, 173-177 ( sammendrag )
  27. Fine, JD, Mullin, CA, Frazier, MT og Reynolds, RD (2017), feltrester og effekter av insektvekstregulator novaluron og dets viktigste hjelpemiddel N-metyl-2-pyrrolidon på reproduksjon av honningbi og utvikling , Journal of Economic Entomology , 110 (5), 1993-2001, abstrakt .
  28. Mesnage R. og Antoniou MN (2018), Ignorering av adjuvant toksisitet forfalsker sikkerhetsprofilen til kommersielle plantevernmidler , Frontiers in Public Health , 5, 361.
  29. INRS, N-metyl-2-pyrrolidon, fare for brann og eksplosjon
  30. INRS, N-metyl-2-pyrrolidon; teknisk minnehjelp Yrkesmessige eksponeringsgrenser for kjemiske stoffer , ED nr. 984.
  31. Spørsmålstoksisitet av N-etylpyrrolidon , s. 514, i Garnier R. (2008), [Carcinogenicity of butylglycol] , Archives des Maladies Professionnelle et de l'Environnement, 69 (3), 513.
  32. Antikreftløsning: industrielt løsemiddel kan omprogrammere kreftceller , Huffington Post
  33. (in) Common Solvent Kan være et nytt verktøy mot kreft
  34. Offisiell kunngjøring