Asetaldehydi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Asetaldehydi

Acetaldehyde-2D.png

Tunnisteet
Muut nimet Etanaali
Etikkahappoaldehydi Etyylialdehydi Etikkahappoaldehydi
CAS-numero 75-07-0
Ominaisuudet
Molekyylikaava C2H4O
Moolimassa 44,1 g/mol
Ulkomuoto kaasu tai väritön neste
Sulamispiste −123 °C (150 K)
Kiehumispiste 20,2 °C (293 K)
Tiheys 0,78 g/cm3
Liukoisuus veteen Sekoittuu

GHS-pictogram-flamme.svg GHS-pictogram-silhouette.svg GHS-pictogram-exclam.svg

Asetaldehydi on etikkahapon aldehydi, jonka kemiallinen kaava on C2H4O ja rakennekaava on CH3CHO. Siitä käytetään myös nimiä etanaali, etikkahappoaldehydi ja etyylialdehydi. Aine on etanolin aineenvaihduntatuote.

Asetaldehydi kuuluu aldehydien aineryhmään. Se on erittäin helposti syttyvää ja sen höyry-ilma-seokset ovat räjähtäviä. Asetaldehydi on pistävän hajuista ja se on olomuodoltaan kaasua tai väritöntä nestettä. Asetaldehydin moolimassa on 44,1 g/mol, sulamispiste −123 °C, kiehumispiste 20,2 °C, tiheys 0,78 g/cm3 (vesi = 1,0 g/cm3), leimahduspiste −38 °C (c.c.), itsesyttymislämpötila 185 °C ja CAS-numero 75-07-0. Asetaldehydi sekoittuu veteen. Asetaldehydin suhteellinen höyryn tiheys on 1,5 eli se on ilmaa raskaampaa (ilma = 1), joten se voi kulkeutua maata pitkin ja syttyä myös etäällä.

Ollessaan kosketuksessa ilman kanssa asetaldehydi voi muodostaa räjähtäviä peroksideja.

Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos IARC on luokitellut asetaldehydin ryhmän 1 ihmisen karsinogeeniksi.[1] eli aine on ihmiselle syöpää aiheuttava. Tätä ryhmäluokittelua käytetään kun on tarpeeksi näyttöä aineen karsinogeenisuudesta ihmisille. IARC on Maailman terveysjärjestön eli WHO:n alainen syövän tutkimusyksikkö.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydin löysi ensimmäisen ruotsalainen apteekkari/kemisti Carl Wilhelm Scheele[2] vuonna 1774. Tämän jälkeen asetaldehydia ovat tutkineet ranskalaiset kemistit Antoine François, comte de Fourcroy ja Louis Nicolas Vauquelin (1800) ja saksalaiset kemistit Johann Wolfgang Döbereiner (1821, 1822, 1823)[3] ja Justus von Liebig (1835)[4]. Vuonna 1835 Liebig nimesi sen "aldehydiksi"[5], mutta nimi muutettiin myöhemmin asetaldehydiksi[6].

Tuotanto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 2003 asetaldehydin maailmanlaajuinen tuotanto oli noin miljoona tonnia. Ennen vuotta 1962, etanoli ja asetyleeni olivat tärkeimmät asetaldehydin lähteet. Sittemmin eteeni on ollut tärkein raaka-aine.[7]

Päätuotantomenetelmä on eteenin hapettaminen Wacker-prosessin avulla. Prosessiin kuuluu etyleenin hapettaminen käyttäen homogeenista palladium/kuparikatalyyttiä:

2 CH2=CH2 + O2 → 2 CH3CHO

1970-luvulla, Wacker-Hoecst suoran hapetusprosessin maailmanlaajuinen kapasiteetti kasvoi yli 2×10^6 per vuosi.

Tuotettaessa pienempiä määriä, sitä voidaan valmistää myös etanolin osittaisen hapettamisella, eksotermisellä reaktiolla. Tämä prosessi suoritetaan tyypillisesti hopeakatalyytin avulla 500-600°C.[8]

CH3CH2OH + 1/2 O2 → CH3CHO + H2O

Tämä menetelmä on yksi vanhimpia teollisuudessa käytettyjä menetelmiä asetaldehydin valmistamiseen.

Asetaldehydin turvallisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vaarat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Myrkyllisyys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi on ulkoisesti myrkyllistä pitkään altistettuna, ihoa ärsyttävä ja todennäköisesti karsinogeeninen.[9] Asetaldehydi hajoaa yleensä luonnollisesti ihmiskehossa, mutta sitä on havaittu erittyvän rotan virtsassa.[10] [11]

Ärsyttävä vaikutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi ärsyttää ihoa, silmiä, limakalvoa, nielua ja henkistystietä. Tätä tapahtuu kun pitoisuus ylittää 1000 ppm rajan. Altistumisen oireita ovat pahoinvointi, oksentelu ja päänsärky. Oireet eivät välttämättä tule heti. Ilman asetaldehydin raja on 0,07 ja 0,25 ppm:n välillä.[7] Tälläisissa pitoisuuksissa asetaldehydin omenamainen tuoksu on ilmeinen. Silmän sidekalvon ärsytystä on havaittu 15-minuutin altistuksen jälkeen, 25 ja 50 ppm pitoisuuksissa, vastaavasti ärsytystä hengitysteissä on havaittu 200 ppm pitoisuudelle altistuttaessa 15-minuutin jälkeen. Asetaldehydillä on unettava vaikutus ja suurina annoksina se voi aiheuttaa jopa kuoleman lamaannuttamalla hengityksen. Altistus voi aiheuttaa myös vakavia vaurioita suuhun, kurkkuun ja vatsaan; nesteen kertymistä keuhkoihin, kroonisisa hengityselinsairauksia, munuais- ja maksavaurioita, kurkun ärsytystä, huimausta, punoitusta ja ihon turvotusta.

Karsinogeenisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi on karsinogeeninen ihmiselle. [9][12] Vuonna 1988 kansainvälinen syöväntutkimusyksikkö IARC totesi: Eläinkokeiden perusteella on saatu asetaldehydin (päämetboliitti etanoli) karsinogeenisuudesta riittävästi todisteita.[13] Lokakuussa 2009 IARC päivitti asetaldehydin luokituksen, jonka mukaan asetaldehydi, jota on ja syntyy sisäsyntyisesti alkoholijuomissa, on ryhmän 1 karsinogeeni.[14] Lisäksi asetaldehydi vahingoitaa DNA:ta[15] ja aiheuttaa epänormaalia lihasten kehitystä, sillä se sitoutuu proteiineihin.[16]

Pahentavat tekijät[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alzheimer[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ihmiset, joilla on geenimutaatiosta johtuva puutteellinen kyky poistaa asetaldehydiä, voi olla muita suurempi riski sairastu Alzheimerin tautiin. "Tulokset osoittavat että, ALDH2 puute on ristitekijä viiveellä ilmestyvään Alzheimerin tautiin.. "[17]

Perinnölliset sairaudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tutkimus, jossa tutkittiin 818 runsaasti juovia, todettiin että ne, jotka geenivirheen takia altistuvat normaalia suuremmille asetaldehydipitoisuuksille, ovat suuremmassa riskissä sairastua ylemmän ruoansulatuskanavan ja maksan syöpiin.[18]

Asetaldehydin lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tupakan savu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi on tupakan savun merkittävä osatekijä. Sillä on osoitettu olevan synerginen vaikutus nikotiiniin jyrsijätutkimuksessa, eli se lisää nikotiinin riippuvuutta.[19] [20] Asetaldehydi on tupakan savun yleisin karsinogeeni, se liukenee sylkeen tupakoidessa. Asetaldehydiä on löydetty myös e-tupakoista, tosin pienissä määrissä.[21]

Alkoholi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Monet mikrobit tuottavat asetaldehydia etanolista, mutta niillä on alhaisempi kyky eliminoida asetaldehydiä, tämä voi johtaa asetaldehydin kertymiseen sylkeen, vatsahappoon ja suolistoon. Käymisteitse valmistuettu ruoka useimmat alkoholijuomat sisältävät huomattavia määriä alkoholia. Etanolista, tupakan savusta ja ruokavaliosta peräisin oleva, limakalvon ja mikrobien hapettaman asetaldehydin vaikutus on kumulatiivinen ylemmissä ruuansulatuskanavissa.[22]

Kannabis[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydiä on löydetty kannabiksen polttamisen yhteydessä sen savusta. Havainto tehtiin käyttämällä uusi kemiallisa tekniikoita, jossa osoitettiin laboratoritutkimuksessa asetaldehydin aiheuttavan vaurioita DNA:lle.[23]

Terveysvaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydin vaikutus aivoissa todennäköisesti säätelee ihmisen alkoholinkäyttöä. Asetaldehydia saadaan elintarvikkeista, sillä sitä on niissä valmistusprosessin jäljiltä. Sitä syntyy myös suolistossa, ja sen syntymiseen vaikuttaa ruokavalio. Sitä voi muodostua myös alkoholijuomista ja tupakansavusta. [24]

Perintötekijät vaikuttavat alkoholin aineenvaihduntaan ja siten alkoholin aiheuttamiin tuntemuksiin. Jos alkoholin aineenvaihdunta on nopeampi, tulee ihmisellä jo juodessa epämiellyttäviä tuntemuksia.[24]

Maailman terveysjärjestön alainen syöväntutkimuslaitos IACR on luokitellut asetaldehydin 1. luokan syöpää aiheuttavaksi aineeksi. Suomessa asetaldehydia on tutkittu pitkään. Suomalaisia tutkijoita ovat Mikko Salaspuro ja THL:n erikoistutkija Peter Erikson.[24]

Eriksonin mukaan asetaldehydia saadaan kolmesta lähteestä: sitä syntyy maksassa, mutta se palaa pois. Sitä on syljessä, ja sen tuottavat suun, nielun ja vatsan mikrobit. Kolmas lähde on alkoholijuomat. Valkoviinissä ja luumu- ja omenajuomissa sitä on eniten, kirkkaissa viinoissa vähiten. Sitä esiintyy luonnollisesti myös monissa elintarvikkeissa, esimerkiksi soijakastikkeessa. [24] Euroopan komission asettaman tieteellisen asiantuntijaryhmän, vuonna 2012 antaman yksimielisen suosituksen mukaan kosmeettisessa lopputuotteessa saa olla asetaldehydiä korkeintaan 5 mg litrassa ja suuvesiin asetaldehydiä ei saa lisätä lainkaan.[12]

Suomalainen tutkimus on vahvistanut alkoholista saatavan asetaldehydin aiheuttavan syöpiä ruokatorvessa, kurkunpäässä ja suussa.[25]

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi on yleisesti käytetty ja luonnossa runsaana esiintyvä omenalta tuoksuva aine. Sitä valmistetaan teollisuuden käyttöön satoja tuhansia tonneja vuosittain. Asetaldehydiä esiintyy erityisen runsaasti elintarvikkeissa, joiden valmistamiseen liittyy käymisprosessi kuten esimerkiksi alkoholijuomissa, etikassa, meijerituotteissa, kotikaljassa ja simassa. Hyvän tuoksunsa tähden asetaldehydiä käytetään aromiaineena esimerkiksi jogurttien, makeisten, jälkiruokien, leivonnaisten, virvoitusjuomien, hedelmämehujen ja alkoholijuomien valmistuksessa.lähde?

Aikaisemmin asetaldehydiä käytettiin suuria määriä etikkahapon ja etikkahappoanhydridin valmistamiseen. Tämän prosessin on kuitenkin Yhdysvalloissa ja Euroopassa syrjäyttäneet 1990-luvulla metanolin karbonylointiin perustuvat Monsanto- ja Cativa-prosessit. Asetaldehydi on kuitenkin edelleen merkittävä orgaanisten tuotteiden lähtöaine. Siitä valmistetaan muun muassa peretikkahappoa, pyridiinijohdannaisia, asetaattiestereitä Tishchenko-reaktiolla, pentaerytritolia ja hartseja.[26][27][8]

Kiina on suurin asetaldehydin kuluttaja maailmassa, vastaten lähes puolesta maailman asetaldehydin kulutuksesta vuonna 2012. Pääsyy on etikkahapon tuotannossa. Asetaldehydin kulutus Kiinassa saattaa nousta 1,8 % per vuosi vuoteen 2018 asti. Länsi-Eurooppa on maailman toiseksi suurin asetaldehydin kuluttaja, se vastasi 20 prosentista koko kulutuksesta vuonna 2012. Kuten Kiinankin, länsi-Euroopan asetaldehydin kulutuksen odotetaan kasvavan 1 % joka vuosi vuosien 2012-2018 aikana. Japanista saattaa syntyä mahdollinen asetaldehydin kuluttaja seuraavan viiden vuoden aikana, johtuen sen vasta löydetystä käyttötarkoituksesta butadieenin teollisessa valmistuksessa. Butadieenen tarjonta on heilahdellut Japanissa ja muaalaa Aasiassa. Vasta tehdyn löydyksen pitäisi antaa paljon kaivattua vauhtia butadieenin markkinoilla. [28]

Ympäristövaikutukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Asetaldehydi on haitallista vesieliöille.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. International Agency for Research on Cancer
  2. Scheele, C. W. (1774): Om Brunsten eller Magnesia nigra och dess egenskaper, s. 89–116; 177–194; 109–110. Kungliga Svenska vetenskapsakademiens handlingar.
  3. (Döbereiner) (1821) "Neue Aether" (A new ether), Journal für Chemie und Physik32 : 269–270. Döbereiner names the new "ether" "Sauerstoffäther" (oxygen-ether). (Döbereiner) (1822) "Döbereiner's Apparat zur Darstellung des Sauerstoffaethers" (Döbereiner's apparatus for the preparation of oxygen-ether), Journal für Chemie und Physik34 : 124–125. Döbereiner, J. W. (1832) "Bildung des Sauerstoff-Aethers durch atmosphärische Oxidation des Alkohols" (Formation of oxy-ether by atmospheric oxidation of alcohol), Journal für Chemie und Physik64 : 466–468. In this paper, Döbereiner made acetaldehyde by exposing ethanol vapor to air in the presence of platinum black.
  4. Brock, William H. (1997) Justus von Liebig: The Chemical Gatekeeper. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 83–84
  5. Liebig, J. (1835) "Sur les produits de l'oxidation de l'alcool" (On the products of the oxidation of alcohol), Annales de Chimie et de Physique,59 : 289–327. From p. 290: "Je le décrirai dans ce mémoire sous le nomd'aldehyde ; ce nom est formé de alcool dehydrogenatus." (I will describe it in this memoir by the name of aldehyde ; this name is formed from alcohol dehydrogenatus.)
  6. Esimerkiksi: Eugen F. von Gorup-Besanez, ed., Lehrbuch der organischen Chemie für den Unterricht auf Universitäten … [Textbook of Organic Chemistry for Instruction at Universities …], 3rd ed. (Braunschweig, Germany: Friedrich Vieweg und Sohn, 1868), vol. 2, p. 88
  7. a b Eckert, Marc et al. (2007) "Acetaldehyde" in Ullmann's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim.doi:10.1002/14356007.a01_031.pub2
  8. a b Marc Eckert, Gerald Fleischmann, Reinhard Jira, Hermann M. Bolt & Klaus Golka:Acetaldehyde, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2006. Viitattu 25.3.2013
  9. a b Chemical Summary For Acetaldehyde, US Environmental Protection Agency
  10. CHEMICALS IN THE ENVIRONMENT: ACETALDEHYDE (CAS NO. 75-07-0). OFFICE OF POLLUTION PREVENTION AND TOXICS, U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (Elokuu 1994)
  11. sukamoto, S; Muto, T; Nagoya, T; Shimamura, M; Saito, M; Tainaka, H (1989). "Determinations of ethanol, acetaldehyde and acetate in blood and urine during alcohol oxidation in man". Alcohol and alcoholism (Oxford, Oxfordshire) 24 (2): 101–8. PMID 2719768
  12. a b Euroopan komissio: Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) OPINION ON Acetaldehyde 18.9.2012. Euroopan Komissio. Viitattu 31.3.2015.
  13. International Agency for Rescarch on Cancer, World Health Organization. (1988). Alcohol drinking (PDF). Lyon: World Health Organization,International Agency for Research on Cancer. ISBN 92-832-1244-4. p3
  14. International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group, Special Report: Policy A review of human carcinogens—Part E: tobacco, areca nut, alcohol, coal smoke, and salted fish. The Lancet 2009 10, 1033–1034.
  15. ambert, B; He, S. M. (1988). "DNA and chromosome damage induced by acetaldehyde in human lymphocytes in vitro". Annals of the New York Academy of Sciences 534: 369–76. PMID 3389666
  16. Aberle, N. S.; Burd, L; Zhao, B. H.; Ren, J (2004). "Acetaldehyde-Induced Cardiac Contractile Dysfunction May Be Alleviated by Vitamin B1 but Not by Vitamins B6 or B12". Alcohol and Alcoholism 39 (5): 450–4.doi:10.1093/alcalc/agh085. PMID 15304379
  17. Ohta, S; Ohsawa I; Kamino K; Ando F; Shimokata H. (April 2004). "Mitochondrial ALDH2 Deficiency as an Oxidative Stress". Annals of the New York Academy of Sciences 1011: 36–44.Bibcode:2004NYASA1011...36O. doi:10.1196/annals.1293.004.PMID 15126281
  18. Homann, N.; Stickel, F.; König, I. R.; Jacobs, A.; Junghanns, K.; Benesova, M.; Schuppan, D.; Himsel, S.; Zuber-Jerger, I.; Hellerbrand, C.; Ludwig, D.; Caselmann, W. H.; Seitz, H. K. (2006). "Alcohol dehydrogenase 1C*1 allele is a genetic marker for alcohol-associated cancer in heavy drinkers". International Journal of Cancer 118 (8): 1998–2002.doi:10.1002/ijc.21583. PMID 16287084
  19. "NIDA – Publications – NIDA Notes – Vol. 20, No. 3". drugabuse.gov.
  20. Nicotine's addictive hold increases when combined with other tobacco smoke chemicals, UCI study finds. University of California. 2004-10-28
  21. "E-cigarettes: harmless inhaled or exhaled, No second hand smoke".Health New Zealand. Retrieved 27 June 2014
  22. Salaspuro, M. (2009). "Acetaldehyde as a common denominator and cumulative carcinogen in digestive tract cancers. Scandinavian Journal Of Gastroenterology". Scandinavian Journal of Gastroenterology 44 (8): 912–925. doi:10.1080/00365520902912563. PMID 19396661
  23. Stacy, Kelli Miller (23 June 2009). "Marijuana Smoke Linked to Cancer."WebMD.
  24. a b c d Päivi Repo: Alkoholissa ja tupakassa on samaa syöpää aiheuttavaa ainetta. Helsingin Sanomat, 15.11.2009, s. A8. Artikkelin tiivistelmä.
  25. Alkoholi aiheuttaa syöpää Tiede 23.10.2009.
  26. Alén, Raimo: Kokoelma orgaanisia yhdisteitä: Ominaisuudet ja käyttökohteet, s. 254. Helsinki: Consalen Consulting, 2009. ISBN 78-952-92-5627-3.
  27. H. J. Hagemeyer:Acetaldehyde, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2002. Viitattu 25.3.2013
  28. Research and Markets ltd. "Acetaldehyde – Global Business Strategic Report"

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.