巴豆醛的結構式為CH?CH=CHCHO,其有順式和反式兩種雙鍵異構體。該品為無色或略帶黃色的液體,可燃,有催淚性,露置于空氣中或遇光時逐漸變?yōu)榈S色液體,被氧化為巴豆酸。巴豆醛是重要的有機合成中間體,用于制造丁醛、食品防腐劑山梨酸、合成樹脂、染料、殺蟲劑、選礦用發(fā)泡劑、橡膠抗氧化劑等。

2017年10月27日,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,巴豆醛在3類致癌物清單中。

中文名

巴豆醛

IUPAC名

(2E)-but-2-enal

化學式

C?H?O

摩爾質量

70.09

外觀

無色或淡黃色液體,有窒息性刺激臭味

密度

0.846 g/cm3

熔點

-76.5 °C(197 K)

沸點

104.0 °C(377 K)

水溶性

181 g/l,20 °C

警示術語

R:11-26-24/25-37/38-41-48/22-50-68

安全術語

S:1/2-26-28-36/37/39-45-61

主要危害

有劇毒

閃點

13

外文名

Crotonaldehyde

SMILES

O=C/C=C/C

CAS號

4170-30-3

別名

順,反-巴豆醛、2-丁烯醛

EINECS登錄號

224-030-0

應用

礦物油純化溶劑、化工原料

危險性描述

R11 R23 R26 R36 R41 R50 R53 R68 R24/25 R37/38 R48/22

安全性描述

S26 S28 S29 S33 S45 S60 S61 S36/37/39

危險性符號

易燃液體,劇毒品,污染環(huán)境

危險品運輸編號

UN 1143 6.1/PG 1

化學性質

易氧化,易還原,可加成

穩(wěn)定性

穩(wěn)定

禁配物

強氧化劑、堿類、氧(空氣)

儲存方法

陰涼通風,隔絕空氣,單獨存放

物質性質

物理性質

無色透明易燃液體,有窒息性刺激氣味。與光或空氣接觸,變?yōu)榈S色液體,逐漸氧化成巴豆酸,其蒸氣為極強的催淚劑。

熔點

沸點

相對密度

折射率

閃點

溶解性易溶于水,可與乙醇、乙醚、苯、甲苯、煤油和汽油等以任何比例互混。

化學性質

類別:易燃液體。

毒性分級:高毒。

急性毒性:口服- 大鼠

; 口服- 小鼠

爆炸物危險特性:與空氣混合可爆。

可燃性危險特性:遇明火、高溫、氧化劑易燃; 燃燒產(chǎn)生刺激煙霧。

順式和反式兩種異構體。順式異色體不穩(wěn)定。普通商品是反式異構體。

對人體危害:對眼結膜和上呼吸道粘膜有強烈刺激作用。長期接觸會引起慢性鼻炎與神經(jīng)系統(tǒng)機能障礙。

該產(chǎn)品屬于劇毒品。

風險術語

R11Highly flammable.

高度易燃。

R26Very toxic by inhalation.

吸入有極高毒性。

R37/38Irritating to respiratory system and skin.

刺激呼吸系統(tǒng)和皮膚。

R41Risk of serious damage to the eyes.

對眼睛有嚴重傷害。

R48/22Harmful: danger of serious damage to health by prolonged exposure if swallowed.

吞食長期接觸嚴重危害健康。

R50Very toxic to aquatic organisms.

對水生生物有極高毒性。

R68Possible risk of irreversible effects.

可能有不可逆后果的危險。

國家標準

外觀:微黃色液體

含量:不小于

水分:不大于

色度:不大于

重組分:不大于

MSDS

對環(huán)境的影響:

1.健康危害侵入途徑:吸入、食入、經(jīng)皮吸收。

2.健康危害:對眼結膜及上呼吸道粘膜有強烈刺激作用。長期接觸引起慢性鼻炎、神經(jīng)系統(tǒng)機能障礙。

3.實驗室監(jiān)測方法: 空氣中:樣品用活性炭管收集,再用氣相色譜法測定。

色譜/質譜法《水和有害廢物的監(jiān)測分析方法》周文敏等編譯

4.環(huán)境標準:

前蘇聯(lián)車間空氣中有害物質的最高容許濃度

前蘇聯(lián)居民區(qū)大氣中容許濃度

嗅覺閾濃度

對肺部的影響

巴豆醛誘導產(chǎn)生肺癌

亞洲的中國婦女比世界上其他地方患肺癌的比率 高; 在中國,女性肺癌發(fā)病率的年齡化標準為

,在新加坡為

,然而在維也納地 區(qū)及印度、印度尼西亞共和國和俄羅斯等國家患病 率較低[

],很明顯吸煙不是這 些婦女肺癌患病的主要因素,也不是所謂的不可避 免的二手煙的影響; 在中國的部分地區(qū),特別是在通 風差的、使用固體燃料用來加熱的地區(qū),二手煙被認 為是肺癌發(fā)生率高的主要原因。

然而,一個更普 遍的原因可能是中國的固定式的烹飪方式。多種油 類在經(jīng)過高溫烹飪后產(chǎn)生廢氣,大量的致癌物質和 毒性物質在廢氣中被檢測出來,包括乙醛、丙烯醛、苯和各種醛類,被國際癌癥研究機構定位為人類致 癌物質,經(jīng)常在家烹飪的女性體內(nèi)丙烯醛硫醇尿酸、巴豆醛和苯的水平明顯較高。檢測了暴 露于丙烯醛、巴豆醛、苯等物質的,來自新加坡不沾 煙酒的中國女性體內(nèi)生物標志的水平,據(jù)了解她們 1 周至少在家烹飪 5 次; 結果顯示,有規(guī)律地經(jīng)常高 溫用油烹飪的中國女性、經(jīng)常暴露于揮發(fā)性毒物和 致癌物質( 如丙烯醛、巴豆醛和苯) 中是引起肺癌的 主要原因。

巴豆醛參與COPD 的形成

COPD 是一種由氣 道和肺實質的慢性炎癥引起的激進氣流限制,表現(xiàn) 醫(yī)學綜述 2016 年 4 月第 22 卷第 7 期 Medical Recapitulate,Apr. 2016,Vol. 22,No. 7 · 9521 · 為巨噬細胞激活、中性粒細胞聚集及細胞損傷。香 煙中含有約 7000 種化合物,包括被認為引起 COPD 炎癥的自由基和活性氧。其中水溶性提取物中 的兩種不飽和醛類( 丙烯醛和巴豆醛) ,在濃度很小 的情況下就可誘導產(chǎn)生嗜中性粒細胞化學誘導因子?白細胞介素?8 及人類巨噬細胞系 U937 釋放多效性炎 性因子。試驗結果證實,培養(yǎng)的正常 人類肺纖維母細胞和小氣道上皮細胞,被香煙提取物 刺激后能夠通過絲裂原活化蛋白激酶 p38 和細胞外 信號調節(jié)激酶

依賴的方式釋放白細胞介素 8,而 巴豆醛刺激后產(chǎn)生同樣效果。研究表明,α,β-不飽和醛( 特別是巴豆醛和丙烯醛) 在香 煙誘導的人類巨噬細胞的激活中起重要作用,同時 香煙誘導人類巨噬樣細胞 MonoMac6 釋放白細胞介 素 8 和腫瘤壞死因子 α。

巴豆醛對肺部影響的作用機制

巴豆醛導致 DNA 損傷

病理狀態(tài)下的 DNA 損傷在致癌物的產(chǎn)生、老齡化、炎癥、糖尿病和精神 疾病的形成過程中發(fā)揮重大作用。氧化應激等過程 中,脂質過氧化和糖基化誘導產(chǎn)生內(nèi)源性醛類,可直 接作用于 DNA,形成醛類衍生 DNA 加合物,從而導 致 DNA 損傷。有學者排除了任何巴豆醛的外 在來源后,仍在人類和嚙齒類動物中發(fā)現(xiàn)巴豆醛 DNA 加合物。對于這些加合物來說,G→T 的 顛換占主導突變,其次是 G→C 和 G→A 的顛換。研究通過高效液相色譜、薄層色 譜、質譜以及質子核磁共振等最終證實,巴豆醛與脫 氧鳥苷的活性反應結果產(chǎn)生環(huán) 1,N2 -DNA 加合物,并且巴豆醛的致基因突變性很可能與此次試驗的反 應密切相關。

巴豆醛改變 DNA 產(chǎn)生基因毒性

人類膳食 是不同疾病的形成與發(fā)展過程中一大重要影響因素,食物成分中的可食用液體植物油在被油炸過程 中產(chǎn)生的油脂過氧化物是導致自由基形成的一種機 制。這些自由基誘導產(chǎn)生組織損傷,而且在不同病 理狀態(tài)下機制復雜,包括老化、動脈粥樣硬化、大腦 紊亂、癌癥、肺部紊亂以及多種臟器的紊亂。

由于人體多種油脂過氧化物產(chǎn)物的可能危害仍存在爭 議,選擇其中 4 種油脂過氧化物進行研究,分別是丙烯醛、巴豆醛、4-羥基-2-壬烯酸和?4-羥基-1-茚酮。在果蠅中進行的多個化 合物的遺傳毒性研究是史無前例的,從實驗結果總 結得出,所選的化合物對果蠅體壁細胞均有遺傳毒 性并引起基因重組特性,尤其在高濃度時果蠅智能 分析實驗結果表現(xiàn)出遺傳毒性和引起基因重組的特性; 巴豆醛引起果蠅染色體斷裂、顯著增加性染色體 控制的隱性性狀致死率及染色體相互交換位置; 研究 結果表明,濃度為

的巴豆醛誘導果蠅體壁細胞重組,與果蠅翼點測試 結果一致。

巴豆醛對人單核細胞白血病細胞( human monocytic leukemia cell,THP-1) 表達的影響THP-1 從美國型培養(yǎng)菌種集中獲得。由于肺泡巨噬細胞在 應答肺部外來物質過程中起著重要的免疫學和炎癥 性特性,將修改人類巨噬細胞樣的細胞轉 錄作為目標,從而應對巴豆醛的毒性。用 12-豆蔻 酸-13-乙酸佛波醇處理后,THP-1 細胞分化成類似 于單核源巨噬細胞的巨噬樣細胞,這種巨噬樣細胞 在形態(tài)、膜抗原和受體的表達、致癌基因的表達以 及分泌產(chǎn)物方面與單核源巨噬細胞均具有類似 性。在體內(nèi) THP-1 細胞培養(yǎng)分化成巨噬樣細 胞,用 12-豆蔻酸-13-乙酸佛波醇處理 24 h 后暴露 于巴豆醛中; 試驗結果顯示,隨著時間的延長不同 基因表 達 增 加,人類巨噬樣細胞在暴露于

巴豆醛 6 h 后,342 個基因的表達顯著改 變( 173 個基因表達上調,169 個基因表達下調) ; 然 而在 暴 露 于

巴 豆 醛 12 h 后,有 663 個基因的表達顯著改變( 304 個基因表達上調, 359 個基因的表達下調) 。

巴豆醛對蛋白表達的影響

巴豆醛誘導熱激蛋白( heat shock protein,HSP) 72 表達 活性醛類( 如巴豆醛) 被認為是細胞 損害重要的中介物。自從內(nèi)皮細胞的凋亡被認為是?心血管疾病發(fā)病機制的源頭,人類在保護內(nèi)皮細胞 免受氧化應激方面做出許多努力。HSP72 是壓力誘 導 HSP70 家族中具有代表性的蛋白,在應對多種壓 力源的情況下,它的合成量會增加。研究了巴豆醛對人類臍帶血管內(nèi)皮細胞 HSP72 的上 調效應,研究假定在巴豆醛誘導的細胞凋亡的情況 下 HSP72 蛋白對血管內(nèi)皮細胞生存發(fā)揮重要作用,試驗在臍帶血管內(nèi)皮細胞中檢測 HSP72 蛋白是否參 與回應了巴豆醛誘導的細胞凋亡; 另外,還研究了熱 激因子 1、鈣離子和 c-Jun 氨基末端激酶信號通路的 參與; 研究證實了巴豆醛可增加 HSP72 的表達,并且 是通過熱激因子 1、鈣離子、c-Jun 氨基末端激酶和活 性氧信號通路實現(xiàn)的。

巴豆醛間接調節(jié)白細胞介素 8 的釋放 白 細胞介素 8 作為一種中性粒細胞趨化因子,由脂多 糖刺激的人類單核細胞上清液中提取,是第一個被 純化和分子克隆出來的趨化因子。研究發(fā)現(xiàn),吸煙 相關的 COPD 患者支氣管肺泡灌洗和唾液中白細胞介素 8 水平的增加與活性中性粒細胞數(shù)量的增加相 關。巴豆醛有高選擇性的呼吸道毒性,并且可存 留于肺部與肺部細胞作用。氣道上皮細胞和肺 泡巨噬細胞是最先接觸到揮發(fā)性巴豆醛的細胞,被 肺泡毒性物質觸發(fā)后,這些細胞能夠驅動體內(nèi)免疫 系統(tǒng)釋放促炎因子。先前的研究多是集中于巴豆醛 對肺泡巨噬細胞或體內(nèi)氣道上皮細胞的直接作 用,但通過巴豆醛誘導的促炎因子介質的釋放也可 能刺激氣道上皮細胞釋放細胞因子,從而放大炎癥 的應答效應。研究了肺泡巨噬細胞和氣 道上皮細胞在應答巴豆醛引起的炎癥效應時的相互 作用; 為了確定由肺泡巨噬細胞產(chǎn)生的炎性介質對 氣道上皮細胞釋放白細胞介素 8 的影響,在條件培 養(yǎng)基中培養(yǎng)支氣管上皮細胞 BEAS-2B 和人體肺腺 癌上皮細胞 A549,并用巴豆醛刺激肺泡巨噬細胞; 結果表明,在條件培養(yǎng)基中的 BEAS-2B 和 A549 細 胞均檢測到了白細胞介素 8 的釋放,說明由巴豆醛 刺激肺泡細胞產(chǎn)生的應答效應通過氣道上皮細胞釋 放白細胞介素 8 水平的增加加以放大; 進一步研究 表明,這種放大效應是通過轉錄因子核因子 κB 和轉 錄激活蛋白 1 信號通路實現(xiàn)的,并且在條件培養(yǎng)基 中還涉及肺泡細胞釋放腫瘤壞死因子 α 和白細胞介 素 1β。

巴豆醛誘導肺泡巨噬細胞凋亡 凋亡是一種 細胞死亡的生理過程,并且在產(chǎn)生和維持組織體內(nèi) 平衡中發(fā)揮重要作用。肺是暴露于環(huán)境抗原和病原 體的重要途徑。肺泡巨噬細胞是最先接觸到外界粒 子和病原體的細胞,是細胞非特定集群防御細胞中 的重要效應器細胞,對于吸入的外部物質的早期應 答及激活肺部免疫系統(tǒng)至關重要。肺泡巨噬細胞的 主要功能是吞噬空氣中的顆粒和入侵的微生物以及 釋放白細胞介素 12、腫瘤壞死因子 α、一氧化氮和白 細胞介素 1b 等中介物。在肺部疾病的發(fā)展中 肺部細胞凋亡起著重要作用。研究表明,肺泡巨噬 細胞的非正常凋亡與肺部炎癥及纖維化有直接關 聯(lián),通過研究證實,巴豆醛能誘導肺泡巨 噬細胞 NR8383 細胞的死亡,且巴豆醛引起的細胞毒 性是濃度和暴露時間依賴性的。巴豆醛誘導的肺泡?巨噬細胞死亡的主要原因是凋亡,并且凋亡的誘發(fā) 是依賴半胱氨酸級聯(lián)反應的激活實現(xiàn)的。研究表 明,巴豆醛誘導肺泡巨噬細胞凋亡,且表現(xiàn)在磷脂酰 絲氨酸外表化和 DNA 破碎; 用N-乙酰半胱氨酸、維 生素 C 酸、α-生育酚和過氧化物歧化酶預處理肺泡 巨噬細胞后抑制了巴豆醛誘導的細胞凋亡; 巴豆醛 誘導細胞凋亡同時伴隨著活性氧類產(chǎn)生、谷胱甘肽 消耗、線粒體膜電勢丟失、線粒體中細胞色素 C 釋放、半胱氨酸 3 /7 和半胱氨酸 9 的激活及細胞內(nèi)鈣 離子濃度增高和 p53 基因表達增加等; 通過更進一 步的試驗證實,巴豆醛誘導肺泡巨噬細胞凋亡是通 過 細 胞 內(nèi) 鈣 離 子、線 粒 體 和 p53 信 號 通 路 實 現(xiàn)的。

制備方法

制備巴豆醛

由乙醛在堿或陰離子交換樹脂催化作用下液相縮合生成丁醇醛,丁醇醛再在稀酸中加熱縮合脫水制得。每噸巴豆醛消耗乙醛1405kg、氫氧化鈉4.7kg、醛酸4kg。

主要用途

有機合成原料,用于制取丁醛、丁醇、2-乙基己醇、山梨酸、3-甲氧基丁醛、3-甲氧基丁醇、丁烯酸、喹哪啶、順丁烯二酸酐及吡啶系產(chǎn)品。另外,丁烯醛與丁二烯反應可制得環(huán)氧樹脂原料及環(huán)氧增塑劑。與季戊成四醇反應可得到耐熱樹脂原料。丁烯醛還可用于制取選礦用發(fā)泡劑、染料及橡膠抗氧劑、殺蟲劑及軍用化學品。工業(yè)級丁烯醛實際上是反式異構體和順式異構體組成的混合物

。但順式異構體不穩(wěn)定,含量不到1%。[1]

物質安全性

毒理學資料及環(huán)境行為

急性毒性:

(小鼠經(jīng)口);

(兔經(jīng)皮);

,

小時(大鼠吸入);人吸入

秒,輕度刺激;人吸入

分鐘,最小中毒濃度(刺激)。

刺激性:人經(jīng)眼:

,引起刺激。家兔經(jīng)皮開放性刺激試驗:

,輕度刺激。

致突變性:微生物致突變性:鼠傷寒沙門氏菌

。精子形態(tài)學:小鼠腹腔

危險特性:易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸的危險。在空氣中非常容易氧化生成過氧化物,當受熱或撞擊、甚至輕微摩擦即可發(fā)生爆炸。在火場高溫下,能發(fā)生聚合反應,使容器破裂。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇明火會引著回燃。

燃燒(分解)產(chǎn)物:一氧化碳、二氧化碳。

應急處理

一、泄漏應急處理

迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),并進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源,防止進入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水沖洗,洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏:構筑圍堤或挖坑收容;用泡沫覆蓋,降低蒸氣災害。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內(nèi)?;厥栈蜻\至廢物處理場所處置。

二、急救措施

皮膚接觸:脫去被污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

吸入:迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫(yī)。

食入:飲足量溫水,催吐,用清水或1%硫代硫酸鈉溶液洗胃。就醫(yī)。

滅火方法:盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音,必須馬上撤離。滅火劑:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。[2]

三、防護措施

呼吸系統(tǒng)防護:可能接觸其蒸氣時,應該佩戴自吸過濾式防毒面罩(全面罩)。

眼睛防護:呼吸系統(tǒng)防護中已作防護。

身體防護:穿防靜電工作服。

手防護:戴橡膠手套。

其它:工作現(xiàn)場禁止吸煙、進食和飲水。工作畢,淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習慣。