N -metil-2-pirolidonă

N -metil-2-pirolidonă
Imagine ilustrativă a articolului N-metil-2-pirolidonă
Identificare
Numele IUPAC N -metil-2-pirolidonă
N o CAS 872-50-4
N o ECHA 100.011.662
N o EC 212-828-1
PubChem 13387
ChEBI 7307
ZÂMBETE CN1CCCC1 = O
Extract , vizualizare 3D
InChI InChI: vizualizare 3D
InChI = 1S / C5H9NO / c1-6-4-2-3-5 (6) 7 / h2-4H2,1H3
Aspect lichid incolor cu miros caracteristic
Proprietăți chimice
Formula brută C 5 H 9 N O   [izomeri]
Masă molară 99,1311 ± 0,0051  g / mol
C 60,58%, H 9,15%, N 14,13%, O 16,14%,
Proprietăți fizice
T ° fuziune −24  ° C
T ° fierbere 202  ° C
Solubilitate în apă: mare
Parametrul de solubilitate δ 23,6  J 1/2 · cm -3/2 (≤ 20  ° C )
Masa volumică 1,028  g / cm 3
Temperatura de autoaprindere 270  ° C
Punct de aprindere 96  ° C (cupă deschisă)
Limite explozive în aer 0,99 - 3,9  % vol
Presiunea saturată a vaporilor la 25  ° C  : 66  Pa
Termochimie
C p

ecuaţie:
Capacitatea termică a gazului în J · mol -1 · K -1 și temperatura în Kelvin, de la 298 la 1.200 K.
Valori calculate:
102.766 J · mol -1 · K -1 la 25 ° C.

T
(K)
T
(° C)
C p
C p
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 p
C p
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
1.079 805,85 294 914 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
1.200 926,85 315.735 3 185
Precauții
SGH
SGH07: Toxic, iritant, sensibilizant, narcoticSGH08: Sensibilizant, mutagen, cancerigen, reprotoxic
Pericol H315, H319, H360, H315  : Provoacă iritarea pielii
H319  : Provoacă iritarea gravă a ochilor
H360  : Poate dăuna fertilității sau copilului nenăscut (precizați efectul dacă este cunoscut) ( indicați calea de expunere dacă se dovedește în mod concludent că nicio altă cale de expunere nu duce la același pericol)
WHMIS
B3: Lichid combustibilD2B: Material toxic care provoacă alte efecte toxice
B3, D2B, B3  :
Punct de aprindere a lichidului combustibil = 91  ° C cupă închisă (metoda nu este raportată)
D2B  : Material toxic care provoacă alte efecte toxice
Iritarea ochilor la animale

Divulgarea la 1,0% conform criteriilor de clasificare
NFPA 704

Simbol NFPA 704

2 2 0
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

N - metil-2-pirolidona sau 1-metil-2-pirolidona , de obicei prescurtat ca NMP , este limpede galben lichid, higroscopic , polar și ușor miros de amină . Este o amidă ciclică ( lactamă ) adesea utilizată ca solvent organic. „ N -metil-2-pirolidona dizolvă un număr mare de compuși anorganici și organici” . Toxicitatea sa și în special ecotoxicitatea sa (de exemplu pentru larvele de albine), mai ales atunci când sunt utilizate ca adjuvant al pesticidelor , ar fi putut fi subestimate; căutăm alternative.

Proprietăți fizico-chimice

Este un solvent higroscopic , miscibil cu apa și majoritatea solvenților organici (solubilitate medie în hidrocarburi alifatice ). Este o bază slabă  : o soluție apoasă conținând 10% NMP are un pH de 7,7-8.

Molecula este destul de stabilă, dar se oxidează treptat în aer, formând hidroperoxizi (mai rapid în lumină). În prezența acizilor puternici și a bazelor puternice, se poate hidroliza la acidul 4-metilaminobutiric și reacționează cu agenți oxidanți și clorurați. Produsul nu este coroziv pentru metale.

utilizare

Acest compus este utilizat în principal ca solvent datorită proprietăților sale fizice: volatilitate scăzută , stabilitate termică, solvent polar și aprotic . Proprietățile sale toxicologice îl fac un candidat pentru înlocuirea solvenților clorurați , dar prezintă probleme de toxicitate fetală.
Domeniile de utilizare sunt vaste:

Producție și sinteză

Producția acestui solvent are loc în principal din 4-butirolactonă și metilamină la o temperatură de 200  până la  350  ° C și o presiune de 10  MPa .

Toxicologie

Nu există date privind toxicitatea acută la om la data publicării fișei toxicologice INRS ( Institutul Național de Cercetare și Siguranță ) (consultată îndecembrie 2019, actualizat în 2015), iar datele privind toxicitatea cronică sunt rare și nu au precizie sau verificabilitate. Există studii despre șobolan sau iepure; în toate cazurile dozele mici par să nu aibă efect, dar trebuie luate în considerare trei situații de expunere: toxicitate cronică, subcronică sau acută și diferite organe țintă. Recent (2016) s-a confirmat că la animale (nu există date pentru oameni) masculul este mai vulnerabil la acesta decât femela.

Mesnage R. și Antoniou MN (2018) consideră că faptul că nu a luat în considerare toxicitatea acestuia ca adjuvant a contribuit la falsificarea profilului toxicologic al anumitor pesticide. Acum căutăm înlocuitori mai puțin toxici și mai puțin ecotoxici

Toxicitate cronică sau subcronică

Conform datelor toxicologice disponibile, conform INRS, această moleculă vizează în principal două organe: ficatul și testiculele (și timusul și rinichii mai puțin), în timp ce prezintă toxicitate cronică generală, fie prin ingestie, fie prin inhalare. Vaporii sunt iritanti, dar aerosolii sunt mult mai toxici (cu „letalitate, modificări ale plămânilor, ficatului, măduvei osoase și sistemului limfatic […] o expunere de trei luni (numai nas) provoacă iritații respiratorii de la 1000  mg / m 3 și testicul leziuni la 3000  mg / m 3.  ” MNP induce nefropatie progresivă și atrofie testiculară la șobolani masculi.

Expunere acută

Conform datelor toxicologice disponibile, conform INRS, NMP este ușor toxic pentru animale. Efectul său principal este o acțiune iritantă la șobolani:

Genotoxicitate

NMP este slab genotoxic in vitro și zero in vivo , având în vedere cele două teste disponibile (pentru bacteriile din testul Ames; sau în drojdia în care creează aneuploidie  ; in vivo , NMP nu pare a fi clastogen sau aneuploidogen (în chineză) măduva osoasă a hamsterului); nu provoacă micronuclei în măduva șoarecelui.

Cancerogenitate

La șobolani, NMP pare să nu aibă efect cancerigen (prin ingestie sau cale orală), în timp ce prin inhalare induce tumori hepatice la șoareci. NMP nu este cancerigen pe cale orală sau prin inhalare la șobolani;
La șoareci (expuși la 600 - 1.200 - 7.200 ppm ingerate timp de 18 luni), MNP crește (pentru doza mare) riscul de adenoame hepatocelulare (la bărbați și femele) și de carcinom hepatocelular la bărbați, cu un număr crescut de grupuri de celule modificate; NOAEL este de 600  ppm pentru masculi și 1200  ppm pentru femele.

Reprotoxicitate

MNP inhalat, chiar și la o doză de 116 ppm (6 ore / zi, 7 zile / săptămână, de-a lungul a două generații) nu pare să afecteze fertilitatea șobolanilor, dar conform unui studiu din 1999, ingerat la un nivel de 500 mg / săptămână.  kg , scade indicele de fertilitate al masculului și indicele de fertilitate al femelei din prima generație, cu efecte histologice, cum ar fi o reducere a numărului de corpuri lutea la femeie, precum și cu o ștergere a spermatogenezei cu testicul bilateral atrofie la bărbați, aceste efecte nu au fost observate într-un al doilea studiu efectuat la aceleași doze la șobolani din tulpina Sprague-Dawley.

La șobolani și iepuri , prin ingestie și transcutanat, NMP modifică dezvoltarea (apariția malformațiilor etc.) și la șobolani, poate afecta fertilitatea masculină și feminină pe cale orală.
La șoareci (expuși la 600 - 1200 - 7200 ppm ingerate timp de 18 luni), MNP crește (pentru doza mare) riscul de adenoame hepatocelulare (la bărbați și femele) și de carcinoame hepatocelulare la bărbați, de asemenea cu un număr crescut de grupuri de celule deteriorate; NOAEL este de 600  ppm pentru masculi și 1200  ppm pentru femele.

Notă: A fost testat (printre alți solvenți) ca crioprotector de la iepure de spermă congelat pentru inseminarea creșterii iepurilor, fără rezultate concludente.

Tulburări de dezvoltare

Acest produs este considerat acum a fi embriotoxic la șobolanii de laborator , chiar și la doze care nu induc simptome la femele.

Inhalare  : până la 120 ppm sau 494 mg / m 3 , 6 ore / zi, de la a 6- a până la a 20- a zi de gestație, NMP inhalat de animale însărcinate nu pare să dăuneze șobolanului în curs de dezvoltare in utero , împreună cu iepurii expuși la 1000  mg / m 3 (un cap, 6  ore / zi , 7 th a 19 - a  zi de gestație) , fără toxicitate maternă evidentă.

Ingestia  : Picăturile greutății fetale ( de la 250  mg kg -1  d -1 NMP ingerate de mama), embrion-letalitate cu resorbție se observă peste 500  mg kg -1  d -1 ingerate de mama, cu anomalii scheletice sau malformații și osificare redusă a oaselor craniului și vertebrele) și anomaliile externe ( de la 250  mg kg -1  d -1 ingerate): hidropsului, atrezie anal asociat cu o coadă reziduală sau absentă), anomalii viscerale ( de la 500  mg kg -1  d −1 ), cu anomalii cardiovasculare și scheletice (peste 500  mg kg −1  d -1 ), cum ar fi lipsa arcurilor vertebrale și a vertebrei caudale. La iepure, când se observă semne de toxicitate maternă, NMP determină la făt o creștere a resorbțiilor și a malformațiilor cardiovasculare, precum și a oaselor craniului. Vertebrele pre-sacre sunt deformate.

Pasaj percutanat  : în splină, pentru făt, implică resorbții și fetolism, mai puțină osificare și malformații ale scheletului; iepure, semn de toxicitate în primul rând materne fătul are o modificare a scheletului ( 13 e  coasta supranumerar).

Etichete de pericol

Conform INRS (2019), acest produs trebuie identificat, depozitat și transportat cu patru etichete de pericol  :

Interacțiuni

Când este pe piele, NMP promovează și trecerea percutanată a altor substanțe toxice.

Absorbție și toxicocinetică

La om, la șobolani și prin inhalare, absorbție orală sau cutanată, NMP este absorbit rapid și bine înainte de difuzare în organism, fiind metabolizat și excretat (în principal prin urină)., Sub forma a doi metaboliți: 5-hidroxi -NMP și 2-hidroxi- N -metilsuccinimidă . La animale (șobolani de laborator) și oameni, aproximativ 90% din moleculele inhalate trec bariera pulmonară, iar la șobolani, 69-78% din moleculele ingerate. Trecerea percutană in vivo este puțin mai puțin (7,7  mg cm -2  h -1 ) la șobolani decât pentru pielea umană in vitro (17  mg cm -2  h -1 ). La șobolani, concentrația plasmatică maximă este de două ore după intubarea gastrică; una până la două ore după aplicarea pe piele și la 24 de ore după aplicarea pe piele, 80% din doza de NMP este absorbită (mai puțin de 2% este evaporată). Prin linsul pielii, animalul se poate infecta și el singur prin ingestie. Recent (2019) s-a arătat la șobolani că femeia însărcinată elimină eliberează N -etil-2-pirolidonă (NEP) (unul dintre principalii metaboliți ai NMP) mult mai încet din sângele ei, iar formarea / eliminarea metaboliților este mult mai lentă decât la șobolanii care nu sunt gravide; se observă și un pasaj al barierei placentare pentru acesti metaboliți (NEP).

Ecotoxicologie

Acest solvent organic este larg dispersat în mediu ca o componentă frecventă a pesticidelor  ; această moleculă și / sau metaboliții săi (evacuați în urină și excremente și , prin urmare, prezenți în mediu și, eventual, în rețeaua trofică ) ar putea avea efecte semnificative asupra mediului.

NMP este una dintre componentele comune, adesea considerată greșit ca fiind inertă ca o formulare adjuvantă a multor pesticide .

Medicina muncii

Deoarece trecerea percutanată a NMP este importantă și rapidă, este util să se stabilească monitorizarea (prin dozare urinară la sfârșitul turei) a personalului în contact cu acest produs. Dar este, de asemenea, posibil să se testeze 5-HNMP la sfârșitul schimbării plasmei, deoarece acest metabolit specific este bine corelat cu expunerea. De asemenea, este posibil să se măsoare N-metilsuccinimida (MSI) în urină la sfârșitul schimbului și / sau 2-hidroxi-metilsuccinimida (2-HMSI) în sânge și urină la sfârșitul schimbului după săptămâna de lucru: Acești biomarkeri sunt fiabili și reflectă bine contaminarea internă a individului.

Valorile biologice de referință au fost stabilite pentru 5-HNMP urinar.

Pericol de explozie și incendiu

N - metil-2-pirolidona este combustibil lichid sau vapori. Amestecul de vapori cu aer poate fi exploziv. Agenții de stingere recomandați sunt dioxidul de carbon, pulberi chimice și spume pentru lichide polare. Apa pulverizată poate fi utilizată pentru răcirea recipientelor expuse sau care au fost expuse la foc. Respondenții trebuie să fie instruiți în ceea ce privește riscurile chimice, de explozie și de incendiu și să fie echipați cu aparate de respirație autonome și cu costume de protecție speciale.

Praguri

În ceea ce privește sănătatea ocupațională , în Uniunea Europeană , o directivă (2009) a stabilit valorile limită ale expunerii ocupaționale (OELV, actualizare 2015) după cum urmează pentru calitatea aerului la locurile de muncă:

Interdicţie?

Datorită toxicității sale fetale, a fost planificat (la începutul XXI - lea  secol) de a interzice acest produs în industrie.
Fără a aștepta clasificarea toxicologică a acestei molecule în categoria 2 a agenților toxici pentru dezvoltarea fetală (până la a treizecea adaptare la progresul tehnic), mulți producători au înlocuit-o cu N -etil-2-pirolidonă (2687-91-4).

Medicament

Acest solvent ar avea proprietăți interesante împotriva mielomului multiplu și, poate, și a altor tipuri de cancer. Studiile clinice sunt planificate pentru 2014.

Note și referințe

  1. N-METIL-2-PIROLIDONĂ , fișă (e) de securitate a Programului internațional de siguranță chimică , consultată la 9 mai 2009
  2. calculate în masă moleculară de „  masele atomice ale elementelor 2007  “ pe www.chem.qmul.ac.uk .
  3. (în) Yitzhak Marcus, The Properties of Solvents , voi.  4, Anglia, John Wiley & Sons ,1999, 239  p. ( ISBN  0-471-98369-1 )
  4. (în) Carl L. Yaws, Manual de diagrame termodinamice: compuși organici de la C8 la C28 , vol.  2, Huston, Texas, Gulf Pub. Co,1996, 396  p. ( ISBN  0-88415-858-6 )
  5. Număr index 606-021-00-7 în tabelul 3.1 din apendicele VI la Regulamentul CE nr. 1272/2008 (16 decembrie 2008)
  6. „  Metil-1 pirolidinonă-2  ” în baza de date cu produse chimice Reptox a CSST (organizația din Quebec responsabilă de securitatea și sănătatea în muncă), accesată la 25 aprilie 2009
  7. INRS, Fișă toxicologică FT213 (consultată la1 st decembrie 2019)
  8. Fine, JD și Mullin, CA (2017), Metabolismul N-metil-2-pirolidonei la adulți și larve de albine: explorarea diferențelor legate de vârstă în efectele toxice , știința și tehnologia mediului , 51 (19), 11412 -11422
  9. Moreno-Marrodan, C., Liguori, F. și Barbaro, P. (2019), Procese durabile pentru sinteza catalitică a înlocuitorilor chimici mai siguri ai N-metil-2-pirolidonei , Cataliză moleculară , 466, 60- 69 ( rezumat ).
  10. (ro) Albrecht Ludwig Harreus, 2-Pyrrolidone , Wiley-VCH Verlag, col.  „Enciclopedia lui Ullmann de chimie industrială”,15 iunie 2000( DOI  10.1002 / 14356007.a22_457 )
  11. Toxicologia NMP , INRS
  12. Saillenfait, AM, Marquet, F., Sabaté, JP, Ndiaye, D. și Lambert-Xolin, AM (2016), studiu de toxicitate orală cu doză repetată de 4 săptămâni a N-etil-2-pirolidonei în Sprague Dawley șobolani , Toxicologie de reglementare și farmacologie , 81, 275-283 ( rezumat ).
  13. Mesnage R și Antoniou MN (2018), Ignoring toxicitate adjuvantă falsifică profilul de siguranță al pesticidelor comerciale , Frontiers in public health , 5, 361.
  14. Lee Kp și colab. (1987), Toxicitatea N-metil-2-pirolidonei (NMP): studii teratogene, subcronice și de doi ani de inhalare , toxicologie fundamentală și aplicată  ; 9: 222-235.
  15. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B., N-metilpirolidonă (NMP) - Studiu de toxicitate asupra reproducerii cu două generații la șobolani Wistar . Administrarea în dietă. Proiectul BASF nr. 70R0056 / 97008, 1999.
  16. Documentul de evaluare concisă internațională chimică (2001) 35 - N-metil-2-pirolidonă. Geneva: Organizația Mondială a Sănătății (OMS)
  17. 1-metil-2-pirolidonă. REACH , ECHA ( http://www.echa.europa.eu/fr/information-on-chemicals ).
  18. La 1.600 - 5.000 - 15.000 ppm în alimente pentru șobolani sau 10 - 100 ppm, 6 ore / zi, 5 zile / săptămână, timp de doi ani, întotdeauna la șobolani.
  19. HellwigJ, Gembardt C, Hildebrand B. - N-Metilpirolidonă (NMP) (1999), Studiu de toxicitate asupra reproducerii în două generații la șobolani Wistar. Administrarea în dietă , proiectul BASF nr. 70R0056 / 97008.
  20. Thompson SR (1999), Toxicitate de reproducere de două generații cu N-metilpirolidonă (NMP) la șobolani Sprague-Dawley, administrare în dietă , proiectul Hudinkton Life Sciences Laboratory 97-4106; 2192 str.
  21. Saillenfait AM și colab. , Toxicitate pentru dezvoltare a N-metil-2-pirolidonei administrată oral șobolanilor , Toxicologie alimentară și chimică , 2002; 40 (11): 1705-1712
  22. Saillenfait AM și colab. , Toxicitatea pentru dezvoltare a N-metil-2-pirolidonei la șobolani după expunerea la inhalare , Toxicologie alimentară și chimică , 2003; 41 (4): 583-588
  23. Domingo, P., Olaciregui, M., González, N., De Blas, I. și Gil, L. (2019), Efectul glicerolului, n, n-dimetilformamidei și n-metil-2-pirolidonei asupra spermei de iepure stocat la 4 ° C și 16 ° C , Reproducerea animalelor , 16 (4), 887-894.
  24. Bury, D., Saillenfait, AM, Marquet, F., Käfferlein, HU, Brüning, T. și Koch, HM (2019), Toxicocinetica N-etil-2-pirolidonei și a metaboliților săi în sânge, urină și lichid amniotic al șobolanilor după administrare orală , Arhive de toxicologie , 93 (4), 921-929.
  25. Li, H., Jiang, Z., Cao, X., Su, H., Shao, H., Jin, F., ... și Wang, J. (2018), SPE / GC - Determinarea MS a 2- Pirolidonă, N-metil-2-pirolidonă și N-etil-2-pirolidonă în formulări lichide de pesticide , Chromatographia , 81 (2), 359-364 ( rezumat ).
  26. Santoro C., Mohidin AF, Grasso LL, Seviour T, Palanisamy K, Hinks J, ... și Marsili E (2016), Concentrațiile sub-toxice de compuși organici volatili inhibă respirația extracelulară a celulelor Escherichia coli cultivate în sisteme bioelectrochimice anodice , Bioelectrochimie , 112, 173-177 ( rezumat )
  27. Fine, JD, Mullin, CA, Frazier, MT și Reynolds, RD (2017), Reziduuri de câmp și efecte ale regulatorului de creștere a insectelor novaluron și principalul său coformulant N-metil-2-pirolidonă asupra reproducerii albinelor și dezvoltare , Journal of economic entomology , 110 (5), 1993-2001, rezumat .
  28. Mesnage R. și Antoniou MN (2018), Ignorarea toxicității adjuvantului falsifică profilul de siguranță al pesticidelor comerciale , Frontiers in Public Health , 5, 361.
  29. INRS, N-metil-2-pirolidonă, risc de incendiu și explozie
  30. INRS, N-metil-2-pirolidonă; ajutor tehnic pentru memorie Valori limită de expunere profesională la agenți chimici , ED nr. 984.
  31. Întrebarea Toxicitatea N-etilpirolidonei , p. 514, în Garnier R. (2008), [Carcinogenicity of butylglycol] , Archives des Maladies Professionnelle et de l'Environnement, 69 (3), 513.
  32. Soluție anti-cancer: solventul industrial ar putea reprograma celulele canceroase , Huffington Post
  33. (în) Solvent comun Poate fi un nou instrument anti-cancer
  34. oficial