CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về các hợp chất phthalate và sterols 1.1 Tổng quan về các chất phthalate 1.1 Định nghĩa Phathalates là diester của axit phthalic (hay còn gọi là 1,2-benzenedicarboxylic axit) có chứa 1 vòng benzen với hai nhóm chức este. Tên „phthalate“ có nguồn gốc từ axit phthalic, bắt nguồn từ từ „napthalene“. 1: Cấu trúc phân tử cơ bản của orthophthalates Các nhóm R và R' là hai gốc của hai rượu đã tác dụng với axit phthalic để thu được este phthalate. Hai nhóm này có thể giống nhau hoặc khác nhau tùy thuộc rượu tham gia phản ứng.
Những cấu trúc khác nhau của 2 nhánh này sẽ tạo ra những tính chất hóa học và vật lý rất riêng của phân tử và làm thay đổi hoạt tính sinh học của chúng [12],[13]. Phthalate cao phân tử bao gồm 7-13 nguyên tử các bon trong cấu trúc hóa học do đó là nhóm chất có độ bền cao. Một số phthalate phổ biến nhất bao gồm diisononyl phthalate (DINP), diisodecyl phthalate (DIDP) và dipropylheptyl phthalate (DPHP). Phthalates cao phân tử thường được sử dụng trong các sản phẩm PVC như dây và cáp, sàn, trải sàn, phim tự dính, da tổng hợp, vải tráng và tấm lợp và các ứng dụng trong ô tô [14].
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Diisononyl Diisodecyl phthalate dipropylheptyl phthalate phthalate (DINP) (DIDP) (DPHP) Hình 1. 2: Cấu trúc phân tử của một số phthalates cao phân tử Phthalates phân tử thấp bao gồm những chất có 3-6 nguyên tử cacbon trong cấu trúc hóa học của chúng. Các loại phthalate phân tử thấp phổ biến nhất bao gồm di (2- ethylhexyl) phthalate (DEHP) và dibutyl phthalate (DBP). Phthalates phân tử thấp thường được sử dụng trong các thiết bị y tế, chất kết dính, mực và mỹ phẩm [14].
3: Cấu trúc phân tử của một số phthalates thấp phân tử Tính chất vật lý và hóa học của các hợp chất phthalate Tính chất vật lý Các phthalates thương mại thông thường ở dạng lỏng dạng dầu (ở nhiệt độ không khí bình thường) không màu, có mùi nhẹ, dễ bay hơi. Nhiệt độ nóng chảy của hầu hết phthalates là dưới -25oC và nhiệt độ sôi trong khoảng 230 – 486oC [15]. Độ hòa tan trong nước thấp và giảm dần khi khối lượng phân tử của chúng tăng lên. Nhưng lại tan tốt trong các dung môi hữu cơ như metanol, acetonitril, hexan, các dung dịch dầu ăn, 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com chất béo.
Chúng có thể tan được trong máu và những chất dịch cơ thể có chứa lipoprotein. Khi bị phân hủy bởi nhiệt các phthalate này cho khí mùi hơi chát. Tính chất hóa học Phthalate không có tương tác với những muối nitrat, kiềm, axit hay những chất oxy hóa mạnh.2 Nguồn gốc, điều chế và cơ chế hóa dẻo nhựa Những chất phthalates đầu tiên được giới thiện vào những năm của thập niên 1920 và chúng đã nhanh chóng thay thế các phụ gia làm dẻo cho nhựa thời bấy giờ. Vào năm 1931, với khả năng thương mại hóa cao của nhựa polyvinyl clorua (PVC) và sự phát triển của di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) đã làm bùng nổ sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp nhựa PVC.
Các phthalate có nguồn gốc nhân tạo được tạo ra bằng phản ứng giữa anhydrit phthalic với một loại rượu thích hợp [16]. 4: Phương trình phản ứng tạo phthalate [16] Cơ chế hóa dẻo các polyme của các phthalate là một trong những tương tác cực giữa các trung tâm phân cực của phân tử phthalate (chức năng của liên kết C=O) và các vùng tích điện dương của chuỗi vinyl, năm ở trên nguyên tử cacbon của liên kết cacbon-clo. Để điều này được tạo nên, polyme phải được gia nhiệt với sự có mặt của chất làm dẻo (phthalate). Đầu tiên, polyme được đun cho tan chảy, và sau đó thêm chất làm dẻo vào, các tương tác, cấu trúc liên kết giữa polyme và phthalate được hình thành.
Sau đó, khi được làm lạnh, các tương tác này sẽ được giữ nguyên và mạng lưới dây chuyền PVC không thể bị thay đổi [17]. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Ứng dụng của các hợp chất phthalate Phthalatee là một nhóm các hợp chất hóa học được phát triển vào cuối thế kỷ trước. Chất hóa học dạng dầu này không tồn tại riêng rẽ trong một sản phẩm nào mà được thêm vào các sản phẩm khác để tăng những hoạt tính khác nhau. Hơn 87% các lượng Phthalate được sử dụng như một loại nhựa (làm cho nhựa linh hoạt hơn, dẻo hơn, đàn hồi tốt hơn).
Phthalate được sử dụng trong nhựa PVC dẻo như các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày. Nó được tìm thấy ở rất nhiều vật dụng hàng ngày như đồ chơi trẻ em, núm vú ngậm bằng cao su, vỏ đồ hộp, áo mưa, vòi tắm, sàn nhà, sơn tường, thau, chậu rửa, hộp đựng thức ăn, ống nước, và một số công thức thuốc trừ sâu. Thành phần nhựa có thể chiếm từ 0,1-40% những chất này, thậm chí có thể lên tới 60% hay 80% [13]. Một số còn được dùng trong sản xuất các chất sơn tường, sơn sàn nhà, sàn nhà vinyl, dung môi, các loại nhựa sử dụng cho xây dựng.
Ngoài ra do tính chất không tan trong nước nên chúng còn được sử dụng làm chất tạo đục trong các sản phẩm nước như thạch rau câu, sữa, nước ngọt. đặc trưng như DEHP và DINP được sử dụng trong thực phẩm như dầu cọ công nghiệp [19]. Tuy nhiên, lượng Phthalatee có trong thực phẩm còn có một lượng nhỏ là do bị thôi nhiễm từ vỏ bao bì bằng nhựa PVC [12],[13],[20]. Trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, Phthalate còn có mặt trong một số loại mỹ phẩm như sơn móng tay, keo vuốt tóc, dầu gội, kem dưỡng da, thuốc nhuộm tóc, son môi, phấn.
Những chất này được thêm vào trong mỹ phẩm để tạo độ tươi mới, tạo độ mịn và hấp dẫn cho loại mỹ phẩm đó, hơn nữa trong sơn móng tay các Phthalatee còn làm cho màu sơn sáng bóng hơn và bền lâu hơn, bám dính hơn. Chất DEP còn được dùng như một chất định hương trong nước hoa, giúp nước hoa giữ mùi thơm được lâu hơn và mùi không bị biến mùi trong các điều kiện thời tiết khác nhau [21],[22]. Trong ngành sản xuất các loại dụng cụ, thiết bị y tế, các Phthalate thường có trong những túi nhựa đựng máu, dây truyền nước và hóa chất, ống thông tiểu, ống súc dạ dày. Chúng còn được sử dụng trong ngành dược như DEP được dùng như một chất trị bệnh ghẻ vì nó có tính diệt khuẩn (hiện tại bây giờ không còn sử dụng chất này để điều trị nữa).
Đặc biệt, DEP được dùng làm chất hóa dẻo trong bao phim viên thuốc, 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhưng lớp phim bao này thường rất mỏng cộng với việc sử dụng hàng ngày chỉ một lượng nhỏ nên coi như lượng vào cơ thể không đáng kể [23].4 Ảnh hưởng của phthalate đến sức khỏe còn người Các con đường phơi nhiễm phthalate vào cơ thể con người Có rất nhiều các loại đồ dùng có chứa các Phthalatee xung quanh chúng ta, hơn nữa do các tính chất của chúng khiến chúng rất dễ bị nhiễm vào cơ thể con người. Chúng có thể hấp thụ qua da do tiếp xúc, qua đường hô hấp do hít phải và qua đường tiêu hóa như ăn uống. Nhưng với mỗi một nguồn nhiễm khác nhau thì lại khác nhau về lượng và về tác động trực tiếp đến cơ thể con người. Từ các tính chất và ứng dụng của các Phthalate đã nêu ở trên chúng ta có thể biết được các Phthalatee xâm nhập vào cơ thể con người theo những đường nào.
Gần như đến 90% các Phthalatee đều được sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa PVC, nhưng cấu tạo phân tử của chúng thì lại cho thấy chúng không hề tham gia vào mạng lưới của nhựa mà chỉ đóng vai trò là chất phụ gia, chất độn vào các sản phẩm nhựa. Nên khi nhựa bị vỡ ra hoặc bị lão hóa, các Phthalate này có thể đi ra khỏi nhựa và ra ngoài không khí xung quanh. Khi đó chúng ta sẽ hít phải các chất này và bị nhiễm vào cơ thể. Phthalate có thể xâm nhập vào con người thông qua hít thở không khí trong do các sản phẩm sơn tường, sơn gỗ sàn nhà cũng có chứa những chất này và chúng bị thôi nhiễm ra ngoài không khí.
DEHP là phthalate được tìm thấy phổ biến nhất trong không khí trong nhà, tiếp đến là (BBzP) di-n-butyl phthalate (DnBP), di-isobutyl phthalate (DiBP) và DEP. Nồng độ của DEHP trong không khí trong nhà tại Nhật Bản được báo cáo là cao gấp 1000 lần nồng độ DEHP ngoài trời. Ở Đức, nồng độ DEHP cao hơn được phát hiện ở các trường mẫu giáo so với khu chung cư. Ở Thụy Điển, nồng độ DEHP cao hơn đáng kể trong bụi tại nhà của trẻ bị hen suyễn [14].
Điều đó chứng tỏ DEHP có tác động xấu đến sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ nhỏ. Trong phần lớn các trường hợp phơi nhiễm phthalate thường xảy ra thông qua con đường tiêu hóa (thực phẩm và nước). Con người cũng có bị phơi nhiễm phthalate thông đường ăn uống khi tiêu thụ sản phẩm có bao bì, vỏ đựng bằng các loại nhựa chứa phthalate, đặc biệt là khi tiêu thụ các loại thức ăn có chứa nhiều dầu mỡ, chất 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. các phthalate bị thôi nhiễm ra ngoài thức ăn và đi vào cơ thể theo đường ăn uống.
Chưa tính đến các Phthalate này còn được sử dụng thay một số chất trong tự nhiên vì hóa chất công nghiệp sản xuất nhiều lại có chi phí thấp hơn. Vì chúng không tan trong nước nên chúng được sử dụng để làm chất tạo đục trong các sản phẩm chứa nước như thạch sữa chua, sữa, các loại nước ngọt… nên khi ăn uống những thực phẩm đó chúng ta đã bị nhiễm các chất Phthalate. Các chế phẩm thảo dược và các chất bổ sung dinh dưỡng, bao gồm một số loại dành cho sử dụng trong khi mang thai, cũng có thể chứa phthalates. Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ (0,5-4 tuổi) tiêu thụ nhiều calo hơn cho mỗi kg trọng lượng cơ thể và tiêu thụ nhiều thực phẩm béo hơn so với người lớn.
Tổng lượng DEHP đi vào cơ thể qua đường ăn uống ước tính cao nhất ở trẻ em theo sau là thanh thiếu niên dưới 19 tuổi. Ngoài tiếp xúc qua con đường ăn uống, phơi nhiễm phthalate cũng xảy ra khi trẻ em chơi đồ chơi có chứa phthalate. Do đó, Liên minh Châu Âu đã cấm sử dụng DEHP, DBP, BBP và DiDP trong đồ chơi của trẻ em và các mặt hàng chăm sóc trẻ em cho trẻ em dưới 3 tuổi vào năm 1999 [24]. Năm 2005, EU đã cấm sử dụng DEHP trong các đồ chơi và sản phẩm chăm sóc trẻ em.