Acetaldehyd

Charakteristika acetaldehydu

Ako už názov napovedá, táto zlúčenina je odvodená od skupiny organických látok – aldehydov . Vyznačujú sa prítomnosťou aldehydovej skupiny -CHO vo svojej štruktúre. V praxi je acetaldehyd relatívne malá chemická zlúčenina obsahujúca iba dva atómy uhlíka, z ktorých jeden je súčasťou funkčnej skupiny. Aldehydová skupina -CHO je monovalentná, pričom jeden atóm kyslíka je pripojený priamo k atómu uhlíka dvojitou väzbou a jeden atóm vodíka je pripojený jednoduchou väzbou. Prítomnosť takejto silnej polárnej skupiny, v ktorej sú náboje rozdelené na dva atómy – záporný náboj na atóme kyslíka a kladný náboj na atóme uhlíka – spôsobuje, že acetaldehyd je v modeli nukleofilnej adičnej reakcie vysoko reaktívny. Štruktúra acetaldehydu je podobná molekule etanolu a samotný aldehyd sa podieľa na procese výroby alkoholu a metabolizmu. Etanal, prítomný v tabaku a alkohole , patrí medzi najbežnejšie karcinogény a jeho toxicita je vyššia ako toxicita samotného etanolu . Stále prebieha výskum jeho účinkov, najmä neurotoxických účinkov.

Fyzikálno-chemické vlastnosti acetaldehydu

Acetaldehyd sa najčastejšie vyskytuje ako bezfarebná kvapalina , ktorá je rozpustná vo vode aj v typických organických rozpúšťadlách, ako je etanol. Vo vode sa veľmi dobre rozpúšťa v akomkoľvek pomere, neobmedzene. Rozdeľovací koeficient n-oktanol/voda pre acetaldehyd je 0,63. Je to vysoko prchavá kvapalina , a preto môže byť pri izbovej teplote bezfarebným plynom, ktorý sa vyznačuje horľavosťou a nízkou stabilitou na vzduchu . V akejkoľvek forme má výraznú, charakteristickú ovocnú vôňu zeleného jablka. Jeho molárna hmotnosť je 44,05 g/mol a jeho hustota pri 20 ^° C je 0,78 g/ ^cm3 . Vzhľadom na charakteristické teploty topenia a varu: -123 ^o C a 21 ^o C, je potrebné skladovať pri teplote nižšej ako je izbová teplota. K samovoľnému horeniu dochádza pri zahriatí látky na 140 ^o C pri atmosférickom tlaku. Vodný roztok acetaldehydu 10 g/l pri 20 ^o C má mierne kyslé pH približne 5. Jeho tlak pár pri 25 ^o C je 1,202 hPa a jeho viskozita pri 20 ^o C je na úrovni 0,21 mPa·s. Látka dostupná ako komerčný produkt s obsahom približne 99 % acetaldehydu nevykazuje tendenciu k bioakumulácii a po 14 dňoch sa rozkladá približne o 80 %. Identifikácia nebezpečenstiev Karta bezpečnostných údajov pre acetaldehyd uvádza jeho zaradenie do niekoľkých tried nebezpečnosti. Presné údaje nájdete v tabuľke 1.

Tabuľka 1 Klasifikácia nebezpečnosti acetaldehydu podľa nariadenia (ES) č.1272/2008 (CLP) zdroj: karta bezpečnostných údajov dostupná na www.carlroth.de Na základe údajov z vyššie uvedenej tabuľky je potrebné pri práci s acetaldehydom postupovať mimoriadne opatrne . Vysoké riziko predstavuje tráviaci aj dýchací trakt, preto je potrebné prijať špeciálne bezpečnostné opatrenia.

Výskyt a tvorba acetaldehydu

V životnom prostredí sa acetaldehyd nachádza v káve a zrelom ovocí . Získava sa hlavne tromi spôsobmi: katalytickou oxidáciou etanolu, hydratáciou acetylénu a oxidáciou etylénu kyslíkom v prítomnosti vodného roztoku chloridu paládnatého a medi (II). V priemyselnom meradle sa vyrába zmiešaním vody s acetylénom . Reakcia vedie k vytvoreniu medziproduktu, nepermanentnej enolovej formy, ktorá sa potom tautomizuje na aldehydovú formu. Výskyt acetaldehydu v potravinárskych výrobkoch je rozšírený. Najväčšiu skupinu produktov bohatých na túto zlúčeninu tvoria tie, ktoré sú výsledkom fermentačných procesov, teda alkoholické nápoje, ocot, mliečne výrobky, pivo a medovina, ako aj tabak . Acetaldehyd je totiž medziprodukt alkoholového kvasenia, produkovaný kvasinkami. Pre výraznú jablkovú vôňu a chuť sa často používa aj v cukrovinkách, ovocných šťavách, ochutených alkoholických a nealkoholických nápojoch, mliečnych výrobkoch a sladkých dezertoch. Najdôležitejším a najväčším rizikom je však konzumácia alkoholických nápojov a tabaku , ktoré ho obsahujú najviac. Acetaldehyd vyrobený fermentáciou sa väčšinou premieňa na etylalkohol, ale časť medziproduktu zostáva v tele, čo má viditeľný efekt v podobe symptómov „kocoviny“ po požití alkoholu. Okrem toho sa acetaldehyd tvorí aj počas pečeňového metabolizmu požitého alkoholu, kde v prvom štádiu molekula etanolu podlieha alkoholdehydrogenáze a pri strate dvoch atómov vodíka sa premení na acetaldehyd. Ďalej sa premieňa až na konečné produkty vody a oxidu uhličitého. Ďalším exogénnym zdrojom acetaldehydu je používanie alternatívnych automobilových palív, ktoré zvyšujú celkové emisie aldehydu. Je to kvôli pridávaniu etanolu do palív ako oxidačného činidla, čo následne zvyšuje okrem iného množstvo acetaldehydu vo výfukových plynoch. Bohužiaľ, túto toxickú chemikáliu možno nájsť aj v mnohých oblastiach priemyslu. Je prítomný aj vo výrobkoch ako nábytok, koberce, textílie a farby. Kuchynské výpary obsahujú aj určité množstvo acetaldehydu, ktorý sa uvoľňuje aj z kachlí a krbov na drevo . Používa sa okrem iného pri výrobe alkydových živíc a uvoľňuje sa z reaktora ako odpadový plyn počas reakčných procesov na výrobu kyseliny octovej.

Charakteristická reakcia na prítomnosť aldehydov

V laboratóriu sa používa metóda preukazovania prítomnosti acetaldehydu pomocou Schiffovho činidla , ktorá umožňuje kvalitatívne určiť prítomnosť alebo neprítomnosť acetaldehydu (alebo vlastne všetkých aldehydov) vo vzorke. Test by sa mal začať prípravou Schiffovho činidla, tj rozpustením malého množstva rosanilín hydrochloridu (fuchsínu) v niekoľkých mililitroch destilovanej vody. Do pripraveného roztoku sa po kvapkách pridáva zriedená kyselina sírová (VI), kým sa nesfarbí. Niekoľko kvapiek takto pripraveného činidla by sa malo pridať do vzorky, ktorá sa má analyzovať. Ak sa objaví fialová farba – bola zistená prítomnosť aldehydu.

Príznaky otravy vysokou koncentráciou acetaldehydu

Nadmerné množstvo acetaldehydu v tele má za následok výskyt homeostatických porúch . Prudký nárast hladín tohto metabolitu môže následne viesť nielen k ohrozeniu a poškodeniu zdravia, ale aj k smrti. Je to preto, že je obzvlášť nebezpečné pre kardiovaskulárny systém. Príznaky začiatku otravy touto chemikáliou zahŕňajú intenzívne návaly horúčavy a sčervenanie tváre, návaly tepla, zvýšené potenie, celkovú nevoľnosť v dôsledku nevoľnosti a vracania, intenzívne bolesti hlavy a závraty, pokles krvného tlaku, zrýchlený tep a pocit búšenie srdca, ako aj pocit vnútorného strachu a neustálej úzkosti.

Účinky acetaldehydu na ľudský organizmus

Hoci sa acetaldehyd vyskytuje hlavne vo forme medziproduktov, vždy existuje určité množstvo, ktoré nepodlieha ďalšej transformácii. Expozičné cesty zahŕňajú aj vzduch, vodu, zem a podzemnú vodu, čo znamená, že jej môžeme byť vystavení prakticky stále. Chronické a dlhodobé vystavenie veľkému množstvu acetaldehydu môže spôsobiť vážne poškodenie funkcie tela. Tento toxín totiž poškodzuje mnohé kľúčové tkanivá a orgány a je karcinogénom. Na karcinogénne účinky sú obzvlášť náchylné pažerák, hrubé črevo, pankreas a pečeň. Pečeň je miesto, kde sa metabolizuje alkohol a acetaldehyd má preukázané hepatotoxické vlastnosti, tj poškodzuje pečeňové bunky. V dôsledku nadmerného množstva tejto zlúčeniny môžeme vidieť nástup alkoholického ochorenia pečene a teda cirhózy. V zdravom prostredí pečene prítomná kyselina chlorovodíková zabíja mikróby, ako sú kvasinky a baktérie, zodpovedné za produkciu acetaldehydu. U niektorých ľudí v dôsledku atrofie sliznice pokrývajúcej žalúdok miznú aj bunky produkujúce kyselinu slizovú a množia sa mikroorganizmy. To má za následok akumuláciu nadmerného množstva acetaldehydu v slinách, žalúdočnej kyseline a dolnom čreve. Stáva sa to aj pri dlhodobom užívaní liekov, ktoré neutralizujú kyselinu. Postihnutie bežne označované ako „pivné brucho“ je spôsobené aj hromadením acetaldehydu, respektíve jeho premenou na charakteristický tuk v tejto časti tela.

Kúra na kocovinu

Ako už bolo spomenuté, acetaldehyd je hlavnou príčinou zlého pocitu po požití alkoholických nápojov. Existuje však aj iná chemikália, ktorá má schopnosť urýchliť metabolizmus acetaldehydu v tele, a preto sa používa v tabletkách na ‚kocovinu‘. Touto látkou je N-acetylcysteín , derivát L-cysteínu, ktorý má na N-konci pripojenú acetylovú skupinu.