Los nonilfenoles son una familia de compuestos orgánicos estrechamente relacionados compuestos de fenol que tiene una cola de 9 carbonos. Los nonilfenoles pueden presentarse en numerosas estructuras, todas las cuales pueden considerarse alquilfenoles . Se utilizan en la fabricación de antioxidantes , aditivos para aceites lubricantes , detergentes para ropa y platos , emulsionantes y solubilizantes . [2] Se utilizan ampliamente en la formulación epoxi en América del Norte [3] [4], pero su uso se ha eliminado en Europa. [5] Estos compuestos también son precursores de los comercialmente importantestensioactivos no iónicos etoxilatos de alquilfenol y etoxilatos de nonilfenol, que se utilizan en detergentes , pinturas, pesticidas , productos de cuidado personal y plásticos. El nonilfenol ha llamado la atención debido a su prevalencia en el medio ambiente y su papel potencial como disruptor endocrino y xenoestrógeno , debido a su capacidad para actuar con actividad similar al estrógeno . [6] La estrogenicidad y la biodegradación dependen en gran medida de la ramificación de la cadena lateral de nonilo . [7] [8] [9] Se ha descubierto que el nonilfenol actúa como agonista del GPER (GPR30). [10]
Nombres | |
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Nombre IUPAC 4- (2,4-dimetilheptan-3-il) fenol | |
Otros nombres Fenol, nonil- | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
UNII |
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Propiedades | |
C 15 H 24 O | |
Masa molar | 220,35 g / mol |
Apariencia | Líquido viscoso amarillo claro con olor fenólico [1] |
Densidad | 0,953 |
Punto de fusion | −8 a 2 ° C (18 a 36 ° F; 265 a 275 K) |
Punto de ebullición | 293 a 297 ° C (559 a 567 ° F; 566 a 570 K) |
solubilidad en agua | 6 mg / L (pH 7) |
Peligros | |
Principales peligros | disruptor endrocrino de bajo nivel |
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 | |
Estructura y propiedades básicas
Los nonilfenoles se incluyen en la categoría química general de los alquilfenoles . [11] La estructura de los NP puede variar. El grupo nonilo se puede unir al anillo de fenol en varias ubicaciones, normalmente en las posiciones 4 y, en menor grado, en las 2, y puede ser ramificado o lineal. Un nonilfenol ramificado, 4-nonilfenol, es el nonilfenol más producido y comercializado. [12] La mezcla de isómeros de nonilfenol es un líquido amarillo pálido, aunque los compuestos puros son incoloros. Los nonilfenoles son moderadamente solubles en agua [12] pero solubles en alcohol.
El nonilfenol surge de la degradación ambiental de los etoxilatos de nonilfenol , que son los metabolitos de detergentes comerciales llamados etoxilatos de alquilfenol. Los NPE son un líquido de color claro a naranja claro. Los etoxilatos de nonilfenol son no iónicos en el agua, lo que significa que no tienen carga. Debido a esta propiedad, se utilizan como detergentes , limpiadores, emulsionantes y una variedad de otras aplicaciones. Son anfipáticos , lo que significa que tienen propiedades tanto hidrófilas como hidrófobas , lo que les permite rodear sustancias no polares como el aceite y la grasa, aislándolas del agua. [2]
Producción
El nonilfenol se puede producir de forma industrial, natural y mediante la degradación medioambiental de los etoxilatos de alquilfenol. Industrialmente, los nonilfenoles se producen mediante la alquilación catalizada por ácido de fenol con una mezcla de nonenos . Esta síntesis conduce a una mezcla muy compleja con diversos nonilfenoles. [13] [14] [15] Teóricamente hay 211 isómeros constitucionales y este número aumenta a 550 isómeros si tenemos en cuenta los enantiómeros. [7] Para fabricar NPE, los fabricantes tratan el NP con óxido de etileno en condiciones básicas. [12] Desde su descubrimiento en 1940, la producción de nonilfenol ha aumentado exponencialmente, y cada año se producen en todo el mundo entre 100 y 500 millones de libras de nonilfenol, [12] [16] cumpliendo la definición de productos químicos de alto volumen de producción .
Los nonilfenoles también se producen de forma natural en el medio ambiente. Un organismo, el gusano de terciopelo , produce nonilfenol como componente de su limo defensivo. El nonilfenol recubre el canal de expulsión del limo, impidiendo que se adhiera al organismo cuando se secreta. También prolonga el proceso de secado el tiempo suficiente para que la baba alcance su objetivo. [17]
Se descubrió que otro surfactante llamado nonoxinol , que alguna vez se usó como espermicida intravaginal y lubricante de condones, se metaboliza en nonilfenol libre cuando se administra a animales de laboratorio. [11]
Aplicaciones
El nonilfenol se utiliza en la fabricación de antioxidantes , aditivos de aceite lubricante , detergentes para ropa y platos , emulsionantes y solubilizantes . [2] También se puede usar para producir tris (4-nonil-fenil) fosfito (TNPP), que es un antioxidante que se usa para proteger polímeros , como caucho , polímeros vinílicos , poliolefinas y poliestirenos, además de ser un estabilizador en envases de plástico para alimentos. Las sales de bario y calcio de nonilfenol también se utilizan como estabilizadores térmicos para el cloruro de polivinilo (PVC). [18] El nonilfenol también se utiliza a menudo como intermedio en la fabricación de tensioactivos no iónicos etoxilatos de nonilfenol, que se utilizan en detergentes , pinturas, pesticidas , productos de cuidado personal y plásticos. Los etoxilatos de nonilfenol y nonilfenol solo se utilizan como componentes de detergentes domésticos fuera de Europa . [2] Nonil fenol, se utiliza en muchas formulaciones epoxi principalmente en América del Norte.
Prevalencia en el medio ambiente
El nonilfenol persiste en ambientes acuáticos y es moderadamente bioacumulativo . No es fácilmente biodegradable y puede tardar meses o más en degradarse en aguas superficiales, suelos y sedimentos. La degradación no biológica es insignificante. [6] El nonilfenol se elimina parcialmente durante el tratamiento de las aguas residuales municipales debido a la absorción de sólidos en suspensión y la biotransformación. [19] [20] Muchos productos que contienen nonilfenol tienen aplicaciones "en el desagüe", como el jabón para lavar platos y la ropa, por lo que los contaminantes se introducen con frecuencia en el suministro de agua. En las plantas de tratamiento de aguas residuales, el etoxilato de nonilfenol se degrada en nonilfenol, que se encuentra en el agua de los ríos y los sedimentos, así como en el suelo y el agua subterránea. [21] El nonilfenol se fotodegrada con la luz solar, pero se estima que su vida media en el sedimento es de más de 60 años. Aunque la concentración de nonilfenol en el medio ambiente está disminuyendo, todavía se encuentra en concentraciones de 4,1 μg / L en aguas de río y 1 mg / kg en sedimentos. [2]
Una de las principales preocupaciones es que los lodos de depuradora contaminados se reciclan con frecuencia en tierras agrícolas. La degradación del nonilfenol en el suelo depende de la disponibilidad de oxígeno y otros componentes del suelo. La movilidad del nonilfenol en el suelo es baja. [2]
La bioacumulación es significativa en los organismos acuáticos y las aves, y se ha encontrado nonilfenol en los órganos internos de ciertos animales en concentraciones de 10 a 1000 veces mayores que en el ambiente circundante. [6] Debido a esta bioacumulación y persistencia del nonilfenol, se ha sugerido que el nonilfenol podría transportarse a largas distancias y tener un alcance global que se extiende lejos del sitio de contaminación. [22]
El nonilfenol no persiste en el aire, ya que se degrada rápidamente por los radicales hidroxilo . [6]
Peligros ambientales
El nonilfenol se considera un disruptor endocrino debido a su capacidad para imitar el estrógeno y, a su vez, alterar el equilibrio natural de las hormonas en los organismos afectados. [7] [8] [9] [23] [24] El efecto es débil porque los nonilfenoles no son imitadores estructurales muy cercanos del estradiol , pero los niveles de nonilfenol pueden ser lo suficientemente altos para compensar.
Los efectos del nonilfenol en el medio ambiente son más aplicables a las especies acuáticas. El nonilfenol puede causar alteraciones endocrinas en los peces al interactuar con los receptores de estrógenos y andrógenos . Los estudios informan que el nonilfenol desplaza competitivamente al estrógeno de su sitio receptor en la trucha arco iris. [25] Tiene mucha menos afinidad por el receptor de estrógeno que el estrógeno en la trucha ( afinidad de unión relativa de 5 x 10 −5 en comparación con el estradiol), lo que lo hace 100.000 veces menos potente que el estradiol. [25] [26] El nonilfenol causa la feminización de los organismos acuáticos , disminuye la fertilidad masculina y disminuye la supervivencia de los peces jóvenes. [2] Los estudios muestran que los peces machos expuestos al nonilfenol tienen un peso testicular más bajo. [25] El nonilfenol puede alterar la esteroidogénesis en el hígado. Una función del estrógeno endógeno en el pescado es estimular al hígado para que produzca vitelogenina , que es una fosfolipoproteína . [25] La vitelogenina es liberada por la hembra madura y secuestrada por los ovocitos en desarrollo para producir la yema de huevo. [25] Los machos normalmente no producen vitelogenina, pero cuando se exponen al nonilfenol producen niveles similares de vitelogenina a las hembras. [25] La concentración necesaria para inducir la producción de vitelogenina en el pescado es de 10 ug / L para NP en agua. [25] El nonilfenol también puede interferir con el nivel de FSH ( hormona estimulante del folículo ) que se libera de la glándula pituitaria . Las concentraciones de NP que inhiben el desarrollo y la función reproductiva en los peces también dañan los riñones , disminuyen el peso corporal e inducen un comportamiento estresado. [27]
Peligros para la salud humana
Los alquilfenoles como el nonilfenol y el bisfenol A tienen efectos estrogénicos en el cuerpo. Se les conoce como xenoestrógenos . [28] Las sustancias estrogénicas y otros disruptores endocrinos son compuestos que tienen efectos similares a los de las hormonas tanto en la vida silvestre como en los humanos. Los xenoestrógenos generalmente funcionan uniéndose a los receptores de estrógenos y actuando de manera competitiva contra los estrógenos naturales. Se ha demostrado que el nonilfenol imita a la hormona natural 17β-estradiol y compite con la hormona endógena por unirse a los receptores de estrógeno ERα y ERβ. [2] Se descubrió que el nonilfenol tenía efectos similares a los de las hormonas por accidente porque contaminó otros experimentos en laboratorios que estaban estudiando estrógenos naturales que usaban tubos de poliestireno . [11]
Efectos en mujeres embarazadas
Las inyecciones subcutáneas de nonilfenol al final del embarazo provocan la expresión de ciertas proteínas placentarias y uterinas , a saber, CaBP-9k, que sugieren que puede transferirse a través de la placenta al feto. También se ha demostrado que tiene una mayor potencia en la placenta del primer trimestre que el estrógeno endógeno 17β-estradiol . Además, la exposición prenatal temprana a dosis bajas de nonilfenol provoca un aumento de la apoptosis (muerte celular programada) en las células placentarias. Estos “dosis bajas” variaron de 10 -13 -10 -9 M, que es inferior a lo que se encuentra generalmente en el medio ambiente. [29]
También se ha demostrado que el nonilfenol afecta las secreciones de moléculas de señalización de citocinas en la placenta humana. Los cultivos celulares in vitro de placenta humana durante el primer trimestre se trataron con nonilfenol, que aumenta la secreción de citocinas, como interferón gamma , interleucina 4 e interleucina 10 , y reduce la secreción del factor de necrosis tumoral alfa . Se ha documentado que este perfil de citocinas desequilibrado en esta parte del embarazo da como resultado el fracaso de la implantación , la pérdida del embarazo y otras complicaciones. [29]
Efectos sobre el metabolismo
Se ha demostrado que el nonilfenol actúa como una sustancia química potenciadora de la obesidad u obesógeno , aunque paradójicamente se ha demostrado que tiene propiedades contra la obesidad . [30] Los embriones en crecimiento y los recién nacidos son particularmente vulnerables cuando se exponen al nonilfenol porque las dosis bajas pueden alterar los procesos sensibles que ocurren durante estos importantes períodos de desarrollo. [31] La exposición prenatal y perinatal al nonilfenol se relacionó con anomalías del desarrollo en el tejido adiposo y, por lo tanto, en la síntesis y liberación de hormonas metabólicas (Merrill 2011). Específicamente, al actuar como un imitador de estrógenos, se ha demostrado que el nonilfenol interfiere con el control del apetito hipotalámico . [30] El hipotálamo responde a la hormona leptina , que indica la sensación de saciedad después de comer, y se ha demostrado que el nonilfenol aumenta y disminuye la conducta alimentaria al interferir con la señalización de la leptina en el mesencéfalo . [30] Se ha demostrado que el nonilfenol imita la acción de la leptina sobre el neuropéptido Y y las neuronas anoréxicas POMC , que tiene un efecto contra la obesidad al disminuir la conducta alimentaria. Esto se observó cuando se inyectaron estrógenos o imitadores de estrógenos en el hipotálamo ventromedial. [32] Por otro lado, se ha demostrado que el nonilfenol aumenta la ingesta de alimentos y tiene propiedades que mejoran la obesidad al reducir la expresión de estas neuronas anorexígenas en el cerebro. [33] Además, el nonilfenol afecta la expresión de grelina : una enzima producida por el estómago que estimula el apetito. [34] La expresión de grelina está regulada positivamente por la señalización del estrógeno en el estómago y también es importante para guiar la diferenciación de las células madre en adipocitos (células grasas). Por lo tanto, al actuar como un imitador de estrógenos, se ha demostrado que la exposición prenatal y perinatal al nonilfenol aumenta el apetito y estimula al cuerpo a almacenar grasa más adelante en la vida. [35] Finalmente, se ha demostrado que la exposición prolongada al nonilfenol afecta la señalización de la insulina en el hígado de ratas macho adultas. [36]
Cáncer
La exposición al nonilfenol también se ha asociado con el cáncer de mama . [2] Se ha demostrado que promueve la proliferación de células de cáncer de mama, debido a su actividad agonista sobre ERα (receptor de estrógeno α) en células de cáncer de mama dependientes e independientes de estrógenos. Algunos argumentan que el efecto estrogénico sugerido por el nonilfenol, junto con su exposición humana generalizada, podría influir potencialmente en la enfermedad de cáncer de mama dependiente de hormonas. [37]
Exposición y degradación humana
Exposición
La dieta parece ser la fuente más importante de exposición de los seres humanos al nonilfenol. Por ejemplo, se encontraron muestras de alimentos con concentraciones que oscilaban entre 0,1 y 19,4 µg / kg en una encuesta sobre la dieta en Alemania y se calculó que la ingesta diaria de un adulto era de 7,5 µg / día. [38] Otro estudio calculó una ingesta diaria para el grupo de lactantes más expuestos en el rango de 0,23-0,65 µg / kg de peso corporal / día. [39] En Taiwán , las concentraciones de nonilfenol en los alimentos oscilaron entre 5,8 y 235,8 µg / kg. Se encontró que los mariscos en particular tienen una alta concentración de nonilfenol. [40]
Un estudio realizado en mujeres italianas mostró que el nonilfenol era uno de los contaminantes más altos en una concentración de 32 ng / mL en la leche materna en comparación con otros alquilfenoles, como octilfenol, monoetoxilato de nonilfenol y dos etoxilatos de octilfenol. El estudio también encontró una correlación positiva entre el consumo de pescado y la concentración de nonilfenol en la leche materna. [40] Este es un gran problema porque la leche materna es la principal fuente de nutrición para los recién nacidos, que se encuentran en las primeras etapas de desarrollo donde las hormonas son muy influyentes. Los niveles elevados de disruptores endocrinos en la leche materna se han asociado con efectos negativos sobre el desarrollo neurológico , el crecimiento y la función de la memoria.
El agua potable no representa una fuente significativa de exposición en comparación con otras fuentes, como materiales de empaque de alimentos, productos de limpieza y diversos productos para el cuidado de la piel. Las concentraciones de nonilfenol en el agua potable tratada variaron de 85 ng / L en España a 15 ng / L en Alemania. [2]
También se han encontrado microgramos de nonilfenol en la saliva de pacientes con selladores dentales . [37]
Desglose
Cuando los seres humanos ingieren nonilfenol por vía oral, se absorbe rápidamente en el tracto gastrointestinal . Se cree que las vías metabólicas implicadas en su degradación implican la conjugación de glucurónido y sulfato , y luego los metabolitos se concentran en la grasa. Hay datos inconsistentes sobre la bioacumulación en humanos, pero se ha demostrado que el nonilfenol se bioacumula en animales y aves que viven en el agua. El nonilfenol se excreta en las heces y en la orina . [6]
Analítica
Dado que los nonilfenoles son omnipresentes en diferentes matrices ambientalmente relevantes como alimentos, agua potable y muestras de tejido humano, existen muchos métodos analíticos posibles para su detección. Los métodos más comunes son el análisis con GC-MS. También como aplicación bidimensional especial con GCxGC-ToF-MS. [41] No obstante, los nonilfenoles también se separan mediante técnicas de HPLC. [42]
Como la ramificación de la cadena lateral de nonilo juega un papel importante debido a su potencial de estrógeno variable, se sintetizaron y analizaron diferentes nonilfenoles en sistemas GC-MS o GC-FID. [43] [44] [45] [46] En estos estudios, el alcance también se centró en la separación enantioselectiva de diferentes nonilfenoles, ya que los sistemas biológicos suelen ser enantioselectivos.
Regulación
La producción y uso de etoxilatos de nonilfenol y nonilfenol está prohibida en la Unión Europea debido a sus efectos sobre la salud y el medio ambiente. [2] [47] En Europa, debido a preocupaciones ambientales, también han sido reemplazados por etoxilatos de alcohol más costosos , que son menos problemáticos para el medio ambiente debido a su capacidad de degradarse más rápidamente que los nonilfenoles. La Unión Europea también ha incluido NP en la lista de sustancias peligrosas prioritarias para las aguas superficiales en la Directiva Marco del Agua . Ahora están implementando una política de reducción drástica de NP en las vías fluviales superficiales. Se propuso que el estándar de calidad ambiental para NP sea de 0,3 ug / l. [2] En 2013, los nonilfenoles se registraron en la lista de candidatos de REACH.
En los EE. UU., La EPA estableció criterios que recomiendan que la concentración de nonilfenol no debe exceder los 6.6 ug / l en agua dulce y 1.7 ug / l en agua salada. [48] Para ello, la EPA apoya y fomenta la eliminación voluntaria del nonilfenol en los detergentes industriales para ropa. De manera similar, la EPA está documentando propuestas para una regla de "uso nuevo significativo", que requeriría que las empresas se comuniquen con la EPA si decidieran agregar nonilfenol a cualquier producto nuevo de limpieza y detergente. También planean realizar más evaluaciones de riesgos para determinar los efectos del nonilfenol en la salud humana y el medio ambiente. Se sugirió que el nonilfenol podría agregarse a la lista de productos químicos en la Ley de Control de Sustancias Tóxicas de 1976 , pero esto aún no ha ocurrido en 2014. [6]
En otros países de Asia y América del Sur, el nonilfenol todavía está ampliamente disponible en detergentes comerciales y hay poca regulación. [48]
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