El benzotricloruro (BTC), también conocido como α, α, α-triclorotolueno, fenilcloroformo o (triclorometil) benceno, es un compuesto orgánico con la fórmula C 6 H 5 CCl 3 . El benzotricloruro es un hidrocarburo clorado, viscoso, inestable, incoloro (a amarillento) con un olor penetrante. El benzotricloruro se usa ampliamente como intermedio químico para productos de varias clases, es decir, tintes y agentes antimicrobianos . [1]
Nombres | |||
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Nombre IUPAC preferido (Triclorometil) benceno | |||
Otros nombres Tricloruro de tolueno Fenilcloroformo alfa, alfa, alfa-Triclorotolueno PhCCl3 | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.002.395 | ||
Número CE |
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KEGG | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII | |||
un numero | 2226 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
C 7 H 5 Cl 3 | |||
Masa molar | 195.48 | ||
Apariencia | Líquido claro | ||
Densidad | 1,3756 g / ml | ||
Punto de fusion | −5,0 ° C (23,0 ° F; 268,1 K) | ||
Punto de ebullición | 220,8 ° C (429,4 ° F; 493,9 K) | ||
0,05 g / L | |||
Solubilidad | disolventes orgánicos | ||
Peligros | |||
Pictogramas GHS | |||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
H302 , H315 , H318 , H331 , H335 , H350 | |||
P201 , P202 , P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P281 , P301 + 312 , P302 + 352 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P308 + 313 , P310 , P311 , P312 , P321 , P330 , P332 + 313 , P362 , P403 + 233 , P405 , P501 | |||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
punto de inflamabilidad | 97,22 ° C (207,00 ° F; 370,37 K) | ||
420 ° C (788 ° F; 693 K) | |||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Historia
El benzotricloruro está clasificado como una sustancia extremadamente peligrosa en los Estados Unidos, según se define en la Sección 302 de la Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a la Información de la Comunidad de los EE. UU. (42 USC 11002) y, por lo tanto, su uso está sujeto a una lista de requisitos de notificación por parte de las empresas. o instituciones que lo sintetizan, almacenan o utilizan en grandes cantidades. En 2018, los estados miembros de la UE aprobaron una propuesta de la Comisión Europea para restringir el uso de sustancias cancerígenas, mutágenas y para la reproducción (CMR) en ropa, textiles y calzado. En 2015, la Comisión publicó una lista preliminar de 286 CMR que propuso restringir. El benzotricloruro se incluyó en este documento como un compuesto tóxico y cancerígeno. [2]
Según la clasificación y etiquetado armonizados (CLP00) aprobados por la Unión Europea (UE), esta sustancia es tóxica si se inhala, provoca lesiones oculares graves, puede provocar cáncer, provoca irritación cutánea, es nociva si se ingiere y puede provocar irritación respiratoria. [3]
Según Web of Science, este compuesto y los procesos de fabricación relacionados con él se han discutido a fondo en la literatura científica desde 1954.
Estructura y reactividad
El benzotricloruro se hidroliza rápidamente en presencia de agua en ácido benzoico y ácido clorhídrico con una vida media de aproximadamente 2,4 minutos, lo que hace que el compuesto sea inestable en presencia de agua. [4] En otras reacciones químicas, BTC reacciona en el carbono α clorado , por ejemplo, en reacciones de sustitución. BTC es un líquido poco soluble en agua, de transparente a amarillento con un olor penetrante. La síntesis de BTC se realiza mediante cloración por radicales libres de tolueno . El BTC se utiliza como intermedio en la síntesis de cloruro de benzoílo , benzotrifluoruro y 2,4-dihidroxibenzofenona que, a su vez, también son intermediarios en otras reacciones. Estos compuestos se utilizan además para sintetizar los productos químicos necesarios en la industria farmacéutica ( peróxido de benzoilo ), la síntesis de pesticidas, tintes y compuestos que absorben los rayos UV que se utilizan a menudo en pinturas y plásticos para evitar la degradación por la luz solar . [4]
Algunos ejemplos de reacciones no relacionadas con el benzotricloruro son: El benzotricloruro puede reaccionar con resorcinol para formar 2,4-dihidroxibenzofenona, que se utiliza en filtros solares como absorbente de rayos UV [5]
- C 6 H 5 CCl 3 + resorcinol → 2,4-dihidroxibenzofenona: [6]
También se puede hidrolizar parcialmente a cloruro de benzoílo : [7]
- C 6 H 5 CCl 3 + H 2 O → C 6 H 5 C (O) Cl + 2 HCl
También es posible la transformación en benzotrifluoruro , un precursor de plaguicidas: [8]
- C 6 H 5 CCl 3 + 3 KF → C 6 H 5 CF 3 + 3 KCl
Preparación
El benzotricloruro se produce mediante la cloración por radicales libres de tolueno , catalizada por iniciadores ligeros o radicales como el peróxido de dibenzoilo . Se observan dos intermedios:
- C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 → C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl
- C 6 H 5 CH 2 Cl + Cl 2 → C 6 H 5 CHCl 2 + HCl
- C 6 H 5 CHCl 2 + Cl 2 → C 6 H 5 CCl 3 + HCl
Después de la síntesis, se comprueba la pureza del producto y se descarta el cloruro de benzal .
Metabolismo
En un experimento con ratas con [14C] -benzotricloruro radiomarcado , se administró una dosis única de 40 mg / kg de peso corporal. Se determinó que la vida media de absorción de BTC del tracto gastrointestinal era de 3 horas. La concentración en sangre alcanzó su punto máximo a las 4 h alcanzando 6.5 ppm, esta disminuyó a 2.6 ppm después de 24 h. La eliminación de la vida media en sangre fue de 22 h. La eliminación tuvo lugar en un 90% a través de la orina y en un 10% a través de las heces. Después de 72 horas, el 1,5% de la dosis todavía estaba presente en el tejido. Los niveles de concentración más altos estuvieron presentes en hígado, riñón y grasa. [4]
BTC se metaboliza rápidamente por hidrólisis a ácido benzoico y ácido clorhídrico . Este ácido benzoico se metaboliza primero en benzoil-CoA, que se metaboliza en ácido hipúrico reemplazando CoA con glicina . Luego, este ácido hipúrico se excreta. [9] El 90% del BTC se recuperó de la orina de rata como ácido hipúrico, mientras que también estaban presentes pequeñas cantidades de ácido benzoico (0,7%) y ácido fenilacético (0,8%). También estaban presentes en la orina cuatro metabolitos no identificados (5,5%). [4]
Toxicidad
Signos de toxicidad
Varios síntomas están relacionados con la exposición probada al benzotricloruro (BTC) en ratas: irritación de los ojos, la piel y el tracto respiratorio. En condiciones de oclusión, la piel de conejo expuesta a BTC mostró irritación. A continuación, se informó irritación ocular severa en conejos, luego de administrar 0.1 mL de BTC. Esta irritación ocular duró hasta 7 días. Finalmente, varios estudios en ratas sobre los efectos tóxicos agudos indican que el sistema respiratorio se irritará después de la inhalación o la absorción oral de BTC. [4]
Los efectos de la inhalación repetida, estimados con experimentos en ratas, incluyen los siguientes. BTC puede provocar bronquitis y bronconeumonía , disminución del aumento de peso y jadeo. Microscópicamente, en ratas puede ocurrir inflamación y metaplasia escamosa de las células que recubren el epitelio nasal, traqueal, bronquial y bronquiolar. Histopatológicamente, es probable que se produzca una mayor incidencia de células inflamatorias portales que se infiltran en el hígado y también es probable que se produzca una proliferación de los conductos biliares . [10]
La toxicidad de BTC en mamíferos fue evaluada por Chu I. et al. (1984) mediante el seguimiento de varias características en ratas durante 28 días después de la ingesta oral de BTC. La tasa de crecimiento y el consumo de alimentos no se vieron afectados por el tratamiento. No se produjeron muertes durante estos ensayos. [11]
Toxicidad animal
Toxicidad aguda
Inhalación
La inhalación de 1147 mg / m 3 de benzotricloruro (BTC) durante 3 horas resultó en la muerte de 1 de cada 6 ratas macho (después de 3 días). Por otro lado, la inhalación de 995 mg / m 3 de BTC durante 3 horas resultó en la muerte de 4 de cada 6 ratas hembras en 13 días. Sin embargo, la reducción de la duración de la exposición a sólo una hora con una concentración justo por encima de 800 mg / m 3 dio como resultado que no murieran ratas machos o hembras. Las ratas tratadas tenían las membranas mucosas orales y orales irritadas, mientras que el comportamiento y la respiración se alteraron hasta por 13 días. [4]
Dérmico
De cada 10 ratas hembras, 1 murió después de estar expuesta a 5000 mg / kg de peso corporal de BTC. Esto indica que la dosis letal media , el valor LD 50 , es superior a 5000 mg / kg de peso corporal. Las ratas mostraron sedación desde el día 1 hasta el día 8-10. [4]
Oral
Al estudiar 15 ratas macho y 15 hembras por grupo de dosis, después de recibir una dosis oral, se encontró una DL 50 de 2188 mg / kg de peso corporal y una DL 50 de 1590 mg / kg de peso corporal para machos y hembras, respectivamente. Se observó dificultad para respirar, poliuria , orina sanguínea y actividad reducida, que duraron desde 15 minutos después de la ingestión hasta 7-9 días. Las ratas fallecidas tenían tractos intestinales vacíos y estómagos punteados de blanco. [12] [4] Por otra parte, la administración del compuesto puro resultó en una LD macho 50 de 1.249 mg / kg de peso corporal. Los síntomas en estas ratas macho incluían: ojos sangrientos, ataxia , calambres, diuresis , pérdida de peso. [4] Otro estudio encontró una LD 50 de 770 mg / kg (macho) y 702 mg / kg (hembra) después de la administración de estas ratas con cloruro de benzoilo en aceite de maíz. Además de los mismos síntomas descritos anteriormente, en la necropsia se encontró congestión pulmonar, timo con focos rojos y región urogenital teñida de amarillo e intestinos llenos de líquido. [13]
Toxicidad por dosis repetidas
Inhalación
Se han evaluado los efectos tóxicos de la exposición repetida a benzotricloruro para inhalación, exposición dérmica e ingestión oral. Después de la exposición repetida a una concentración de 12,8 mg / m 3 dos veces por semana durante 30 minutos, durante 12 meses en ratones, se observó bronquitis grave y neumonía bronquial . [14] Después de una exposición de 5,1 mg / m 3 durante 6 horas al día, 5 días a la semana durante 4 semanas, no se observaron efectos adversos en ratas. [13] Tenga en cuenta que los tiempos de exposición se asemejan a una semana laboral de 5 días (aunque con solo 30 horas).
Dérmico
Después de la administración dérmica en conejos entre 50-200 mg / kg de peso vivo por día (5 días a la semana, 3 semanas) se observó irritación de la piel hasta la necrosis , lo que sugiere que es un irritante dérmico. [4]
Oral
Después de alimentar a las ratas con 0,048-53 mg / kg de peso corporal durante 28 días, sólo se observó un cambio microscópico leve en la estructura del riñón y la tiroides, incluso con la dosis más baja. [11] Los datos presentados en este estudio sugieren que BTC posee un orden bajo de toxicidad oral en la rata. [11]
Mutagenicidad y carcinogenicidad.
Inhalación
Se demostró potencial genotóxico en bacterias y sistema de células de mamíferos, la formación de micronúcleos se produjo en las células de la médula ósea. También se observó claramente un aumento real de la incidencia de cáncer: el mismo estudio que encontró bronquitis después del uso respiratorio a largo plazo, encontró que el 81% de los ratones tenían adenomas pulmonares (8% en el control), 27% adenomas cutáneos (0% en el control), 11% malignos linfomas (0% en control). [14] Estudios similares también mostraron una carcinogenicidad significativa. [4] Esto muestra que, aunque la inhalación a largo plazo daña los pulmones, también aumenta el riesgo de cáncer, que es un riesgo que requiere una regulación más estricta.
Dérmico
Todos los estudios dérmicos y orales mostraron un aumento significativo del cáncer de pulmón, junto con un aumento significativo del cáncer de piel y del estómago, respectivamente. [15] La investigación, después de la sospecha de carcinogenicidad en fábricas productoras de cloruro de benzoilo, en ratones ICR también mostró una incidencia significativa de tumores: cáncer de piel (68%) y tumores pulmonares (58%) después de aplicar 2,3 microlitros / animal dos veces por semana durante 50 semanas. [dieciséis]
Oral
En los seres humanos, solo unos pocos casos de cáncer de pulmón están relacionados con el cloruro de benzoilo o el benzotricloruro, aunque el tabaquismo también podría haber influido. [17] Tanto el tesauro del NCI como los informes sobre carcinógenos del NPT clasifican al BTC como "razonablemente previsible que sea un carcinógeno humano", basándose en pruebas limitadas de carcinogenicidad de estudios en humanos y pruebas suficientes de carcinogenicidad en estudios en animales de experimentación. [18] [19]
Efectos acuáticos
Se probaron Daphnia magna (un crustáceo planctónico), se encontró una CE50 de 24 h de 50 mg / L. Los efectos tóxicos se atribuyeron a la formación de HCl , ya que el benzotricloruro se disocia rápidamente en ácido benzoico y HCl, mucho menos tóxicos , al exponerse al agua. La compensación de la disminución del pH en el agua por el HCl anuló los efectos tóxicos, lo que sugiere que la acidificación del agua es la razón de la baja toxicidad de la vida acuática. [20] El ácido benzoico tiene una CE50 de> 100 mg / L para la vida acuática, es fácilmente biodegradable y no se acumula, por lo que no se considera tóxico para la vida acuática.
Fertilidad
No se realizaron estudios extensos sobre los efectos sobre la fertilidad. Dado que el potencial carcinogénico por sí solo ya justifica amplias restricciones, no se necesitan restricciones adicionales para afectar la fertilidad, aunque las propiedades genotóxicas sugieren que la fertilidad podría verse afectada. [4]
Mecanismo de toxicidad
Parte de la toxicidad del benzotricloruro puede explicarse por su hidrólisis a ácido benzoico , cuyo metabolismo posterior puede causar efectos tóxicos. La formación de benzoil-CoA puede reducir los niveles de acetil-CoA , lo que dificulta los procesos que requieren acetil-CoA, como la gluconeogénesis a través de la piruvato carboxilasa . [21] Los niveles de ATP hepático también se reducen en un 70-80%, en dosis de 720-1440 mg / kg de ácido benzoico por inyección intraperitoneal , al reducir la disponibilidad de acetil-CoA para la producción de ATP, lo que puede tener una amplia gama de consecuencias para los afectados. células. [21] La toxicidad del amoniaco puede ser amplificada por el ácido benzoico, ya que inhibe la ureagénesis, reduciendo la desintoxicación del amoniaco. Además, el ácido benzoico puede desplazar la bilirrubina de las albúminas , lo que representa un riesgo de toxicidad por bilirrubina, ya que se difunde en los tejidos. [21]
Se demostró que el ácido benzoico es genotóxico in vitro. [22] Por lo tanto, el ácido benzoico podría tener un papel en la carcinogenicidad del BTC, pero el BTC tiene más potencial carcinogénico que el ácido benzoico, lo que sugiere que un intermedio en la hidrólisis es responsable de al menos parte de la carcinogenicidad. [1] La investigación mostró que la mutagenicidad no fue causada por el aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS) , pero no aclararon qué metabolito era el carcinógeno principal. [23] Dado que el HCl, producto de la hidrólisis, es un ácido fuerte, la irritación ocular y pulmonar grave informada no es sorprendente después de la administración de BTC. [24]
Referencias
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enlaces externos
Ficha internacional de seguridad química del benzotricloruro
Entrada de PubChem de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. (Centro Nacional de Información Biotecnológica) para Benzotricloruro
Ficha de datos de seguridad de Thermo Fisher para benzotricloruro
Entrada de ChemSpider para benzotricloruro