Нитрозамины – это азотсодержащие органические соединения. Их используют в производстве косметики, пестицидов, резины и латекса, а также в научных исследованиях. Нитрозамины образуются при взаимодействии азотистой кислоты с аминами в кислой среде или при нагревании. Это происходит при курении табака, в ходе производства и приготовления некоторых пищевых продуктов, например, при жарке или копчении, а также в желудке человека и животных. Известно, что образование нитрозаминов ингибирует аскорбиновая кислота. Однако в присутствии от 10% жира она напротив, способствует этим реакциям.

Значительные количества нитрозаминов присутствуют в рыбе и рыбной продукции, пиве, а также в мясных и молочных продуктах, если в ходе их изготовления применяли нитрит натрия. Его используют в качестве антиокислителя и для предотвращения роста клостридий, в том числе, возбудителя ботулизма. Кроме того, нитриты образуются из нитратов. Нитраты используют в качестве азотистых удобрений. В организмы животных они обычно попадают с водой или растительной пищей.

В жареном и копченом мясе, а также в рыбе и некоторых сортах сыров присутствует 1-нитрозопирролидин, который образуется при нагревании продуктов, содержащих нитрит натрия. В жареном беконе содержится около 1-20 мкг/кг N-нитрозопирролидина и 1-2 мкг/кг N-нитрозодиметиламина. Последний, помимо этого, содержится в свежих овощах и грибах. N-нитрозодиэтиламин и N-нитрозометилэтиламин выявляют также в табачном дыме, однако эти нитрозамины не являются специфичными для табака. N-нитрозометиламин присутствует в дыме, термически обработанном мясе и рыбе, пиве и других алкогольных напитках, а также в красном стручковом перце и некоторых других овощах и фруктах. Он не адсорбируется на угольных фильтрах и проявляет высокую подвижность в почвах. Поэтому это вещество иногда выявляют в питьевой воде.

Большинство нитрозаминов проявляют канцерогенные свойства, влияя преимущественно на печень, желудочно-кишечный тракт, и легкие. Однако N-нитрозоди-n-бутиламин вызывает поражения печени, пищевода и мочевого пузыря, N-нитрозометиламин – печени, органов пищеварения, легких и иммунной системы. N-нитрозодифениламин поражает дыхательную и выделительную системы. Некоторые нитрозамины способны преодолевать плацентарный барьер и воздействовать на эмбрион, проявляя как канцерогенные, так и тератогенные свойства.

Воздействие нитрозаминов особенно значимо, когда они поступают в организм с пищевой продукцией, водой и табачным дымом. Нитрозамины, содержащиеся в перчатках, игрушках, воздушных шариках и других изделиях из резины и латекса, способны проникать в слизистые оболочки при контакте. Однако при этом их количество значительно ниже опасного уровня: оно исчисляется долями нанограмм. Эксперименты на животных показали, что канцерогенность нитрозаминов проявляется при дозах от 1 г.

Согласно «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», которые действуют в Российской Федерации и странах ЕАЭС, содержание нитрозаминов необходимо контролировать в рыбе, рыбной и мясной продукции, пивоваренном солоде. При этом в мясной продукции суммарное содержание нитрозодиметиламина и нитрозодиэтиламина не должно превышать 0,002 мг/кг в колбасах, консервах, сушеном мясе и жире-сырце. В копченой продукции может содержаться до 0,004 мг/кг этих веществ. Для свежей, мороженой, консервированной, сушеной, маринованной, соленой и копченой рыбы допустимое суммарное содержание этих веществ составляет 0,003 мг/кг. В пивоваренном солоде может содержаться не более 0,015 мг/кг нитрозаминов. В пиве, вине и других алкогольных напитках – не более 0,003 мг/л. Присутствие нитрозаминов в овощных и фруктовых консервах и в консервах, предназначенных для детского питания не допускается (менее 0,001 мг/кг).

В Российской Федерации содержание нитрозаминов определяют флуорометрическими методами, а также с помощью тонкослойной хроматографии и хемилюминисценции. В странах Евросоюза применяют преимущественно хроматографические методы, в том числе, ВЭЖХ и ГХ-МС. Они пригодны для исследования почвы, воды и пищевой продукции.

СТАЙЛАБ предлагает смесь нитрозаминов производства SPEX CertiPrep. Они изготавливаются в соответствии с ISO 17025:2005 и ISO/IEC 17034-2016 (аккредитация A2LA). Система контроля качества соответствует ISO 9001:2015 (аккредитация DQS). Стабильность и точность концентрации стандартов гарантируется производителем.

Источник

КАНЦЕРОГЕННЫЕ N-НИТРОЗАМИНЫ. ТОКСИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ОБРАЗОВАНИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ
(Обзор литературы)

Институт экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, г. Киев

В последнее десятилетие увеличивается загрязнение окружающей среды вследствие интенсивной технологической деятельности человека [1]. Расширение использования азотсодержащих удобрений и пестицидов, увеличение выбросов в атмосферу окислов азота, аммиака, аминов приводит к увеличению количества связанного азота в биосфере. Особенно нежелательно загрязнение различных объектов соединениями, обладающими высокой токсичностью, канцерогенными и мутагенными свойствами [1, 2]. К веществам такого типа относится большая группа N-нитрозосоединений, из которых высокой токсичностью и канцерогенностью обладают алифатические и некоторые циклические N-нитрозамины (НА) [3—5].

Считается, что основными источниками НА являются вторичные амины. Однако, при определенных рН среды первичные, третичные и даже четвертичные амины могут образовывать НА. Основным источником образования НА в резиновой промышленности являются ускорители вулканизации на основе вторичных аминов. Обладая высокой термолабильностью и имея в молекуле активные группы, ускорители подвергаются распаду в процессе вулканизации резиновой смеси с образованием аминов. К таким соединениям относятся все классы ускорителей, применяющиеся в резиновой промышленности: тиурамсульфиды, дитиокарбаматы, сульфенамиды, четвертичные аммониевые соли, доноры серы [6].

Физические свойства нитрозаминов

7000—8100) и 330—350 нм ( e

Определены длины связей в алифатических НА. Так, в НДМА длина связи N—O составляет 0,123 нм, а N—N 0,134 нм, вместо 0,145 нм для N—N связей в соединениях, где оба атома азота связаны с углеродом. Энергия разрыва связи N—N в НДМА составляет около 55 ккал/моль, что выше, чем в нитродиметиламине [10].

НА обладают достаточно высокой стабильностью, превышающей устойчивость нитродиалкиламинов. Они не расщепляются растворами щелочей и разбавленных кислот и почти не подвергаются разрушающему действию рассеянного света. Эти свойства НА предопределяют их длительное присутствие в окружающей среде.

Дипольный момент ряда алифатических НА составляет 3,9—4,4 Д, что свидетельствует о полярности их молекул.

НА образуются главным образом в результате реакции нитрозирования. Нитрозирующими агентами являются производные азотистой кислоты (HONO): XNO, где Х — галоген; NO; NO₂; OH₂ + ; OR; а также нитрозоний-катион [8]. Нитрит-ион и свободная HNO₂ в кислой среде претерпевают превращения в активные нитрозирующие агенты:

При низких рН возможно образование нитрозоний-катиона:

В присутствии галогенводородных кислот HNO₂ может образовывать нитрозил-галогениды:

HNO₂ + HC1 > NOC1 + H₂O

Нитрозирующие агенты в порядке убывания своей активности могут быть расположены в ряд:

В качестве нитрозируемых соединений могут выступать различные моно-, ди- и полиамины, а также другие азотсодержащие вещества. Вторичные амины являются прямыми предшедственниками НА. Нитрозирование различными агентами происходит в широком температурном интервале в воде, смесях воды с органическими растворителями, в органических растворителях, газовой фазе, а также непосредственно в объектах. Нитрозирование вторичных аминов в присутствии некоторых альдегидов (формальдегида) протекает в щелочной среде.

Содержащиеся в воздухе N₂O₃ и N₂O₄ способны взаимодействовавть со вторичными аминами с образованием соответствующих НА. Все эти реакции протекают в широком интервале рН.

Скорость взаимодействия вторичных аминов с нитритами в слабокислых растворах пропорциональна концентрации амина и квадрату концентрации азотистой кислоты. Кислотность среды играет двоякую роль при нитрозировании аминов. С одной стороны, ее увеличение повышает концентрацию более сильного нитрозирующего агента NO+, с другой — снижает концентрацию активной (непротонированой) формы амина и оказывает ингибирующее действие. Такое эффект в меньшей степени проявляется в случае слабоосновных аминов, когда даже при значительных избытках кислоты часть амина может существовать в непротонированной форме и на неё действует сильный нитрозирующий агент. Скорость образования НА из аминов снижается в следующем ряду: морфолин —> пирролидин —> пиперидин —> диметиламин —> диэтиламин —> ди-н-пропиламин —> ди-изо-пропиламин.

Следует отметить, что замедление реакции нитрозирования происходит при понижении рН в результате превращения аминов в малоактивные протонированные формы. С другой стороны, реакция может быть ингибирована путем превращения нитрозирующих агентов в малоактивную окись азота. В этом отношении весьма активна аскорбиновая кислота и ее производные [12] в широком интервале рН. Однако действие аскорбиновой кислоты ограничено только гидрофильной средой. В гидрофобных средах рекомендуется использовать токоферолы и другие полифенолы [13].

Двуокись серы и бисульфит-ион, гидроксиламин, различные гидразины, азид натрия и некоторые другие восстановители восстанавливают нитрозирующие агенты в окись или закись азота. Некоторые спирты (этанол, этиленгликоль), углеводы (глюкоза, сахароза) и другие соединения, содержащие гидроксильную группу, ингибируют образование НА, превращаясь в соответствующие алкилнитриты [8]. Мочевина и сульфаминовая кислота также дезактивируют нитрозирующие агенты [14]. Эффективным способом дезактивации нитрозирующих агентов является связывание их в неактивные диазосоединения по реакции диазотирования первичных ароматических аминов [15].

Для синтеза НА могут быть использованы реакции перенитрозирования. Особый интерес эти реакции представляют в связи с тем, что они могут протекать и в организме человека. При этом в качестве нитрозирующих агентов способны выступать различные нитрозосоединения, в которых канцерогенные свойства отсутствуют или выражены слабо, а в результате перенитрозирования могут образовываться активные канцерогенные нитрозамины [8]. К таким соединениям относятся гетероциклические и ароматические соединения, замещенные мочевины и уретаны. В реакциях перенитрозирования эффективны также нитрозопиперазины.

Химические свойства НА

Реакции денитрозирования НА имеют большое значение как в аналитической химии, так и в токсикологии, поскольку в результате таких превращений образуются менее токсичные соединения — вторичные амины. В разбавленных минеральных кислотах (рН

1) нитрозамины устойчивы и перегоняются без разложения. Увеличение концентрации кислоты, а также нагревание реакционной смеси и введение катализаторов, например, хлорид-, роданид или тиоцианат-ионов, ускоряют процесс расщепления N—N связи:

Наиболее легко денитрозирование НА инициируется и протекает растворами бромистоводородной кислоты в среде ледяной уксусной кислоты. Небольшое количество воды или спирта резко снижает выход вторичного амина. Смеси ледяной уксусной кислоты с фосфорной кислотой (или серной), содержащие иодид- или бромид-ионы, а также растворы бромистоводородной кислоты в уксусном ангидриде могут денитрозировать нитрозамины в присутствии воды.

Взаимодействие НА с окислителями ведет к образованию соответствующих нитраминов. Окисление НА без разрыва связи N—N осуществляют с помощью перкислот, из которых наиболее пригодна трифторперуксусная, получаемая непосредственно в реакционной смеси из трифторуксусной кислоты. К аналогичным результатам приводит действие пентафторбензойной кислоты, смеси персульфата аммония с азотной кислотой, а также электрохимическое окисление. При действии бихромата калия или перманганата калия в концентрированной серной кислоте, озона и др. на нитрозамины, связь N-N расщепляется.

При взаимодействии с восстановителями НА главным образом, либо превращаются в несимметричные гидразины, либо происходит расщепление N—N связи. В кислой среде цинк восстанавливает нитрозамины до соответствующих диалкилгидразинов, те же соединения получаются при действии LiAlH₄, KOH в присутствии алюминия, T1C1₃, амальгамы натрия, а также при электрохимическом восстановлении. При использовании восстановителя никеля Ренея в кислом растворе СuC1 или FeC1₂, смеси никеля, алюминия и едкого кали, амальгамы алюминия, азида натрия и др., образуются вторичные амины. В результате восстановления НА, кроме гидразинов, вторичных аминов, могут образовываться также тетраалкилтетразены [8].

Делокализация электронной пары атома азота нитрозогруппы предопределяет их склонность к реакциям с образованием О-комплексов при взаимодействии с BF₃, PC1₅, SbC1₅, ALC1₃ и др. [10]. Нитрозамины вступают в реакцию с рядом алкилирующих агентов — алкилгалогенидами, диметилсульфаматом, триэтилаксооний фтороборатом и др. Описаны реакции НА с металлорганическими соединениями — реактивом Гриньяра [8].

Токсическое действие на организм

НА обладают высокой токсичноcтью по отношению к печени и почкам. Наиболее токсичным является диметилнитрозамин. Многие НА обладают высокими мутагенными свойствами, а также широким спектром канцерогенного действия и могут вызывать образование опухолей печени, почек, желудка, пищевода, легких, мочевого пузыря, трахеи, гортани, носовой полости.

Значительную роль в эндогенном синтезе НА играют микроорганизмы, превращаюшие нитраты в нитриты, различные азотосодержащие вещества в амины. По результатам определения дозы нитрозамина, вызывающего образование 50% опухолей у животных, рассчитана относительная канцерогенная активность НА.

Установлено, что канцерогенное действие оказывают не сами нитрозамины, а продукты их метаболизма, образующиеся под воздействием ферментов.

Действие НА на организм обусловлено реакцией алкилирования ДНК продуктами их метаболизма, что ведет к нарушению функционирования генома клетки. Считается, что для возникновения опухолей и мутагенного эффекта существенным является алкилирование гуанина ДНК в положении О(6), что ведет к нарушению передачи генетической информации.

Методы определения нитрозаминов

Основными требованиями, предъявляемыми к методам определения НА, являются высокая чувствительность, селективность и достоверность полученных результатов [17]. Определение НА в объектах окружающей среды обычно включает в себя следующие стадии: выделение, концентрирование, очистку концентрата, получение производных, их хроматографическое разделение, идентификацию и количественное определение. Для идентификации и количественного определения НА часто применяется газожидкостная хроматография с различными детекторами: пламенно-ионизационным, термоионным, кондуктометрическим, микрокулонометрическим [17]. Для разделения используются набивные и капиллярные колонки.

Для наиболее токсичных нитрозодиметиламина и нитрозодиэтиламина характерно слабое удерживание, что является существенным ограничением метода газожидкостной хроматографии при их определении без дериватизации [20]. Это обстоятельство обусловило широкое распространение методов определения НА после их превращения в более гидрофобные дериваты с большей молекулярной массой [8]. Описано определение НА после окисления их в соответствующие нитроамины. Эффективным оказалось прямое превращения НА в галогенсодержащие производные посредством гептафторбутирилхлорида или гептафтормасляного ангидрида:

Однако наибольшее распространение в аналитической химии НА нашел подход, заключающийся в предварительном денитрозировании НА с последующим определением образовавшихся вторичных аминов с использованием богатого арсенала дериватизирующих реагентов, известных для определения аминов. Ниже рассмотрено применение этой схемы на примере реагентов, оказавшихся наиболее эффективными.

Первым отметим метод с использованием дансилхлорида [21, 22]:

Вместо дансилхлорида для хромато-масс-спектрометрического определения НА можно использовать 7-хлор-4-нитробенз-2-окси-1,3-диазол (НБД) [24]:

В масс-спектрах НБД-производных НА имеются интенсивные молекулярные и характеристические осколочные ионы. Возможности этого метода аналогичны методу с применением дансилхлорида, но НБД имеет определённые преимущества перед дансилхлоридом, поскольку НБД-дериваты не только флуоресцируют, но и интенсивно окрашены в желтый, оранжевый или розовый цвета, а сам реагент не флуоресцирует и не образует флуоресцирующих производных с фенолами и спиртами.

Предложен аналогичный метод определения НА в виде флуоресцирующих производных с N-(8-метокси-5-хинолинсульфонил)азиридином [25]. Однако, он по ряду характеристик (недостаточно хорошее разделение производных, сложность хроматографирования и др.) уступает методу с НДБ-хлоридом.

Показана эффективность определения НА после дериватизации соответствующих вторичных аминов 4-нитрофенилдиазонием [26].

Полученные нитрофенилтриазены хорошо окрашены и гидрофобны, они легко могут быть сконцентрированы, разделены методом ВЭЖХ и продетектированы на фотометрическом детекторе.

Таким образом, анализ данных литературы указывает на необходимость более глубокого подхода к проблеме токсичных канцерогенных НА. Необходим дополнительный анализ путей попадания НА в организм человека. Это позволит более дифференцировано подойти к нормированию НА в различных объектах. Необходимо также уделить больше внимания проблеме контроля предшественников НА — аминов, нитрозирующих агентов, а также катализаторов и ингибиторов нитрозирования. Такие исследования способствовали бы, во-первых, сокращению списка продуктов, подлежащих токсикологическому контролю, во-вторых, существенному уменьшению затрат на проведение химических анализов и, в-третьих, расширению сети лабораторий, способных проводить токсикологический контроль, поскольку он стал бы возможен без привлечения уникального дорогостоящего оборудования.

Источник

НИТРОЗАМИНЫ

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ N-НИТРОЗАМИНОВ И N-НИТРОЗОАМИДОВ

Мн. восстановители (H 2 /Pt или H 2 /Pd, LiAlH 4 и др.) превращают нитрозамины в несимметричные гидразины, в более жестких условиях (под действием Н 2 над Ni-Ренея или амальгамы Na) происходит разрыв связи N—N и образуются вторичные амины. Дитионит Na дезоксигенирует нитрозамины, образуя диалкиламинонитрены (см. Нитрены); HNO 3 или CF 3 CO 3 H окисляют их в соответствующие N-нитрами-ны. Под действием ангидридов орг. к-т или НСl нитрозамины соотв. ацилируются или хлорируются с разрывом связи N—N. Сильные алкилирующие агенты взаимод. с нитрозаминами по атому кислорода группы NO, напр.:

При парофазном фотолизе нитрозаминов разрывается связь N—N, при этом генерируется радикал ; в жидкой фазе в присут. к-т нитрозамины фотолитически присоединяются к алкенам, напр.:

Ароматические нитрозамины в присут. к-т претерпевают внутримол. перегруппировку с образованием и-нитрозоариламинов. N-Нитрозоамиды под действием NH 3 или оснований дают диазосоед., напр.:

Иногда используют р-цию R 2 NCOCl с AgNO 2 или восстановление N-нитроаминов Аl в щелочной среде.

Н итрозамины используют для извлечения вторичных аминов из смесей, в синтезе лек. препаратов и орг. красителей, в лаб. практике для получения диазоалканов.

Н итрозамины-высокотоксичные соед., они поражают печень, вызывают кровоизлияния, конвульсии, кому. Большинство нитрозаминов-сильные канцерогены, нек-рые из них оказывают действие уже при одноразовой экспозиции. Нитрозамины-сильные мутагены, легко метаболизируются, в организме действуют гл. обр. как алкилирующие агенты, N-нитрозо-N-метилмочевина обладает противоопухолевой активностью.

Лит.: Химия нитро- и нитрозогрупп, пер. с англ., т. 1, М., 1972, с. 100-19; т. 2, М., 1973, с. 156-210; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 3, М., 1982, с. 449-59; Костюковский Я.Л., МаламедД.Б., «Успехи химии», 1988, т. 57, в. 4, с. 625-55. С. Л. Иоффе.

Источник

Вам также может понравиться

Волшебные окна: Как появляются стеклопакеты?

Привет, друзья! Сегодня я хочу рассказать вам о волшебных

Оконная фурнитура: маленькие герои, которые делают окна счастливыми!

Привет, друзья! Сегодня я хочу рассказать вам о важных

Загадочные запорные замки на окнах: почему они так важны?

Привет, друзья! Сегодня я хочу рассказать вам о чем-то

Волшебство герметичных окон: Зачем они нужны и как нам помогают

Привет, дорогие дети! Сегодня я хочу рассказать вам