Pentan-1-ol i jego izomery: pentan-2-ol, pentan-3-ol, 2-metylobutan-1-ol, 3-metylobutan-2-ol, 2-metylobutan-2-ol, 2,2-dimetylopropan-1-ol : dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego

• Autorzy: Kucharska Małgorzata , Kilanowicz Anna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.3981

Warianty tytułu

EN

Pentan-1-ol and its isomers: pentan-2-ol, pentan-3-ol, 2-methylbutan-1-ol, 3-methylbutan-2-ol, 2-methylbutan-2-ol, 2,2-dimethylpropan-1-ol : documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pentanol to alifatyczny nasycony alkohol monohydroksylowy (C5H11OH), który ma osiem izomerów położeniowych. Cztery z nich są alkoholami I-rzędowymi, trzy – II-rzędowymi, jeden – III-rzędowym. W normalnych warunkach pentanole (alkohole amylowe) są bezbarwnymi, łatwopalnymi cieczami, poza 2,2-dimetylopropan-1-olem, który jest krystalicznym ciałem stałym. Pary alkoholi mogą tworzyć mieszaniny wybuchowe z powietrzem. Alkohole pentylowe są stosowane jako rozpuszczalniki: lakierów, żywic, gum, a także w przetwórstwie tworzyw sztucznych i ropy naftowej. Służą również do produkcji syntetycznych środków aromatyzujących oraz jako surowce do produkcji preparatów farmaceutycznych. Główną drogą wchłaniania pentanoli w warunkach narażenia zawodowego są drogi oddechowe. Działają one drażniąco na: układ oddechowy, skórę i oczy zarówno u zwierząt, jak i u ludzi. U ludzi, szczególnie z nietolerancją na niższe alkohole (etanol), izomery pentanolu powodowały podrażnienie skóry. Narażenie zwierząt drogą dermalną przy długotrwałej aplikacji powodowało poważne podrażnienie z rumieniem, atonią, aż do martwicy. W organizmie izomery pentanolu mogą być utleniane lub sprzęgane z kwasem glukuronowym, przy czym alkohole I-rzędowe są metabolizowane głównie do odpowiednich aldehydów, a następnie kwasów, alkohole II-rzędowe są częściowo utleniane do odpowiednich ketonów, a w dużej części glukuronidowane, zaś alkohol III-rzędowy (2-metylo-2-butanol) nie może tworzyć aldehydu i ketonu, dlatego jest wydalany z moczem w niezmienionej postaci jako glukuronid. Mechanizm działania toksycznego pentanoli nie został jednak w pełni wyjaśniony. Na podstawie wyników badań na zwierzętach doświadczalnych wykazano, że krytycznym skutkiem narażenia na pentan-1-ol i jego izomery jest działanie drażniące. Wartość NDS dla pentanoli wyliczono z wartości RD50 wyznaczonej w badaniach na myszach, co daje wartość 75 mg/m³ . W celu zabezpieczenia pracowników przed narażeniem na pikowe stężenia pentanoli zaproponowano wartość chwilową (NDSCh) na poziomie dwukrotnej wartości NDS, czyli 150 mg/m³ . Nie ma podstaw merytorycznych do ustalenia dla pentan-1-olu i jego izomerów wartości dopuszczalnego stężenia w materiale biologicznym (DSB). Ze względu na działanie drażniące substancję oznakowano literą „I” (substancja o działaniu drażniącym). Zaproponowane wartości normatywów higienicznych powinny zabezpieczyć pracowników przed działaniem drażniącym pentan-1-olu i jego izomerów na oczy i błony śluzowe górnych dróg oddechowych, a z uwagi na to, że skutki układowe obserwowano przy narażeniu na znacznie większe stężenia/dawki, także przed działaniem układowym. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.

EN

Pentanol is an aliphatic saturated monohydroxyl alcohol (C5H11OH) with eight positional isomers. Four of them are primary alcohols, three – secondary, one – tertiary. Under normal conditions, pentanols (amyl alcohols) are colorless, flammable liquids, except for 2,2-dimethylpropan-1-ol, which is a crystalline solid. They are flammable and their vapors may form an explosive mixture with air. Amyl alcohols are used as solvents for varnishes, resins, rubbers, as well as in the processing of plastics and petroleum. They are also used for the production of synthetic flavorings and as raw materials for the production of pharmaceutical preparations. Under occupational exposure conditions, the respiratory tract is the main absorption route of pentanols. They are irritating to the respiratory system, skin and eyes of both animals and humans. In humans, especially those intolerant to lower alcohols (ethanol), pentanol isomers caused skin irritation. Its prolonged dermal application in animals caused severe irritation with erythema, atony, and also necrosis. In the body, pentanols isomers can be oxidized or conjugated with glucuronic acid. Primary alcohols are metabolized mainly to the corresponding aldehydes, followed by acids, secondary alcohols are partially oxidized to the corresponding ketones or largely glucuronidated. Tertiary alcohol (2-methyl-2-butanol) cannot form aldehyde and ketone; therefore, it is excreted unchanged in the urine as a glucuronide. The mechanism of pentanol toxicity has not been fully elucidated. Based on the results of experimental animal studies, it was shown that the critical effect of exposure to pentan-1-ol and its isomers is an irritation. The MAC value for pentanols was calculated on the basis of the RD50 value determined in mouse studies which gives an MAC-TWA value of 75 mg/m³ . In order to protect workers against exposure to peak concentrations of pentanols, the values of the maximum admissible instantaneous concentration (MAC-STEL) was set as a double of the MAC value, i.e., 150 mg/m³ . There are no substantive grounds to determine the value of admissible concentration in biological material (BEI) for pentan-1-ol and its isomers. Because of the irritating effect, the substance has been marked with the letter “I” (irritant). The proposed values of hygienic thresholds should protect workers against irritating effects of pentan-1-ol and its isomers to the eyes and mucous membranes of the upper respiratory tract, and due to the fact that systemic effects were observed at exposure to much higher concentrations/doses, also against systemic effects. This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering.

Słowa kluczowe

PL

pentan-1-ol i jego izomery; alkohole amylowe; toksyczność; narażenie zawodowe; NDS; nauki o zdrowiu; inżynieria środowiska

EN

pentan-1-ol and its isomers; amyl alcohols; toxicity; occupational exposure; MAC; health sciences; environmental engineering

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 3 (105)
• Strony: 97--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 68 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kucharska Małgorzata

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi 90-151 Łódź, ul. J. Muszyńskiego 1 POLAND

autor

Kilanowicz Anna

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi 90-151 Łódź, ul. J. Muszyńskiego 1 POLAND

Bibliografia

• 1. Alarie Y., Schaper M., Nielsen G.D., Abraham M.H. (1998). Structure-activity relationships of volatile organic chemicals as sensory irritants. Arch. Toxicol. 72(3), 125–140.
• 2. Anand J.S., Gieroń J., Lechowicz W., Schetz D., Kała M., Waldman W. (2014). Acute intoxication due to tert-amyl alcohol: a case report. Forensic Sci. Int. 242, 31–33.
• 3. BASF AG (1979). Bericht über die gewerbetoxikologische Grundprüfung von 2-Methyl-1-butanol [cyt. za: MAK 2008].
• 4. BASF AG (1985). Report on the study of acute oral toxicity.
• 5. BASF AG, 85/279, 17.10.1985, BASF AG, Ludwigshafen, unveröffentlicht [cyt. za: MAK 2008].
• 6. BASF AG (1988). Gewerbetoxikologische Vorprüfung mit n-Pentanol. Medizinisch-Biologische Forschungs-laboratorien – Gewerbehygiene und Toxikologie, Vers. Nr. XXIII/46, 25.07.1973, BASF AG, Ludwigshafen, unveröffentlicht [cyt. za: MAK 2008].
• 7. BASF AG (1996). 2-Methyl-2-butanol. IUCLID dataset, 17.09.1996, BASF AG, Ludwigshafen [cyt. za: MAK 2008].
• 8. Bos P.M.J., Zwart A., Reuzel P.G.J., Bragt P.C. (1992). Evaluation of the sensory irritation test for the assessment of occupational health risk. Crit. Rev. Toxicol. 21(6), 423–450.
• 9. Butterworth K.R., Gaunt I.F., Heading C.E., Grasso P., Gangolli S.D. (1978). Short-term toxicity of N-amyl alcohol in rats. Food Cosmet. Toxicol. 16(3), 203–207 [cyt. za: MAK 2008].
• 10. Carlson G.P. (1994). In vitro esterification of fatty acids by various alcohols in rats and rabbits, Toxicol. Lett. 70(1), 57–61.
• 11. Chemical Book (2007) [https://www.chemicalbook.com/ ShowAllProductByIndexID_ CAS_12_0_EN.htm].
• 12.Czerczak S. (2004). Zasady ustalania wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń chemicznych czynników szkodliwych w środowisku pracy. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy [Principles and Methods of Assessing the Working Environment] 4(42), 5–18.
• 13. Dow Chemical (1992). Initial submission: tertiary amyl alcohol: subchronic toxicity and pharmacokinetics in CD- -I, mice, Fischer 344 rats and male beagle dogs with cover letter dated 043092. OTS0539279, NTIS, Springfield, VA, USA [cyt. za: MAK 2008].
• 14. EPA (2013). Environmental Protection Agency. Provisional peer-reviewed toxicity values for tert-amyl alcohol [https:// cfpub.epa.gov/ncea/pprtv/documents/AmylAlcoholtert.pdf].
• 15. ECHA (2019). European Chemicals Agency [https://echa. europa.eu/pl/information-on-chemicals].
• 16. FNRSI (1985). French National Research and Safety Institute. Alcools amyliques ou pentanols C5H12O. Cah Notes Doc 118, 143–146.
• 17. Fregert S., Groth O., Hjorth N., Magnusson B., Rorsman H., Övrum P. (1969). Alcohol dermatitis. Acta Derm. Venereol. 49(5), 493–497.
• 18. Fregert S., Hĺkanson R., Rorsman H., Tryding N., Övrum P. (1963). Dermatits from alcohols. J. Allergy 34, 404–408.
• 19. GESTIS (2019) [https://limitvalue.ifa.dguv.de/].
• 20. GIS (2019). Główny Inspektorat Sanitarny. Zestawienie zbiorcze danych dotyczących ekspozycji pracowników na wybrane substancje chemiczne w latach 2017-2018 [dane niepublikowane].
• 21. Haggard H.W., Miller D.P., Greenberg L.A. (1945). The amyl alcohols and their ketones: their metabolic fates and comparative toxicities. J. Ind. Hyg. 27, 1–14.
• 22 Hellman T.M., Small F.H. (1974). Characterization of the odor properties of 101 petrochemicals using sensory methods. J. Air Pollut. Control Assoc. 24, 979–982.
• 23. HMDB (2009). Human Metabolome Database [http://www. hmdb.ca/metabolites/ HMDB0013036].
• 24. HSDB (2018). Hazardous Substances Data Bank. U.S. National Library of Medicine [https://healthdata.gov/ dataset/hazardous-substances-data-bank-hsdb].
• 25. ICSC (2015). International Chemical Safety Cards. WHO [http://www.ilo.org/dyn/icsc/].
• 26. IUCLID (2000). International Uniform Chemical Information Database. European Chemicals Bureau. Edition EUR 19559 EN, European Commission.
• 27. Iwersen S., Schmoldt A. (1995). ADH independent metabolism of aliphatic alcohols: comparison of oxidation and glucuronidation. Adv. Forensic Sci. 4, 19–22. Kane L.E., Dombroske R., Alarie Y. (1980). Evaluation of sensory irritation from some common industrial solvents. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 41(6), 451–455.
• 28. Kreja L., Seidel H.J. (2002). Evaluation of the genotoxic potential of some microbial volatile organic compounds (MVOC) with the comet assay, the micronucleus assay and the HPRT gene mutation assay. Mutat. Res. 513(1–2), 143–150.
• 29. Kuwabara Y., Alexeeff G.V., Broadwin R., Salmon A.G. (2007). Evaluation and application of the RD50 for determining acceptable exposure levels of airborne sensory irritants for the general public. Environ. Health Perspect. 115(11), 1609–1616.
• 30. Lachenmeier D.W., Rehm J., Gmel G. (2007). Surrogate alcohol: what do we know and where do we go? Alcohol Clin. Exp. Res. 31(10), 1613–1624.
• 31.Lewis R.J. (1996). Sax’s dangerous properties of industrial materials. 9th ed. Vol. 1–3. New York, NY: Van Nostrand Reinhold. 224.
• 32. Maickel R.P., Nash Jr J.F. (1985). Differing effects of shortchain alcohols on body temperature and coordinated muscular activity in mice. Neuropharmacology 24(1) 83–89.
• 33. MAK (2008). Documentation for pentanol isomers. The MAK collection for occupational health and safety [in German] [http://onlinelibrary.wiley.com/doi/ 10.1002/3527600418.mb3089919d0044/pdf].
• 34. MAK (2016). Documentation for pentanol isomers. Supplement The MAK collection for occupational health and safety [in German] [https://onlinelibrary.wiley.com/ doi/full/10.1002/3527600418.mb3089919d0060].
• 35. McCreery M.J., Hunt W.A. (1978). Physico-chemical correlates of alcohol intoxication. Neuropharmacology 17(7), 451–461.
• 36. MSDS (2005a). Material Safety Data Sheet Number SLP5197, 2-pentanol [http://www.sciencelab.com/ xMSDS-2_Pentanol-992642].
• 37. MSDS (2005b). Material Safety Data Sheet Number SLP2368, 3-pentanol [http://www.sciencelab.com/ xMSDS-3_Pentanol-9926425].
• 38. MSDS (2008). Material Safety Data Sheet Number A6408, t-Amyl alcohol [http://www.jtbaker.com/msds/ englishhtml/a6408.htm].
• 39. Muller J., Greff G. (1984). Relation between the toxicity of molecules of industrial value and their physico-chemical properties: test of upper airway irritation applied to 4 chemical groups [in French] Food Chem. Toxicol. 22(8), 661–664 [cyt. za: SCOEL 2016].
• 40. Nelson B.K., Brightwell W.S., Khan A., Krieg Jr E.F., Hoberman A.M. (1989). Developmental toxicology evaluation of 1-pentanol, 1-hexanol, and 2-ethyl-1- -hexanol administered by inhalation to rats. J. Am. Coll. Toxicol. 8(2), 405–410.
• 41. Obe G., Ristow H.J., Herha J. (1977). Chromosomal damage by alcohol in vitro and in vivo. Adv. Exp. Med. Biol. 85A, 47–70.
• 42. Pakulska D., Czerczak. S. (2019). 3-Metylobutan-1-ol. Dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego [3-Methylbutan-1-ol. Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)]. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy [Principles and Methods of Assessing the Working Environment] 3(101), 39–63.
• 43. Patočka J., Kuča K. (2012). Toxic alcohols: aliphatic saturated alcohols. Mil. Med. Sci. Lett. 81(4), 142–163.
• 44. Patty’s industrial hygiene and toxicology (1982). [Red.] G.D. Clayton, E.E. Clayton. Vol. 2A, 2B, 2C: Toxicology. 3rd ed. New York: John Wiley Sons, 1981-1982, 955–963.
• 45. Patty’s toxicology (2012). [Red.] E. Bingham, B. Cohrssen. 6th edition. John Wiley & Sons. New Jersey, Canada. Vol. 3, 957–960.
• 46. Rietbrock N., Abshagen U. (1971). Pharmakokinetik und Stoffwechsel aliphatischer Alkohole. [in German] Arzneimittelforsch 9, 1309–1319.
• 47. Rilliet A., Hunziker N., Brun R. (1980). Alcohol contact urticaria syndrome (immediate-type hypersensitivity). Dermatologica 161(8), 361–364.
• 48. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2018 poz. 1286 [Polish legal act].
• 49. RTECS (2018). Registry of Toxic Effects of Chemical Substances. National Institute for Occupational Safety and Health [http://www.cdc.gov/niosh-rtecs/EL52C768.html].
• 50. Rüdell E., Bonte W., Sprung R., Kühnholz B. (1983). Zur Pharmakokinetik der höheren aliphatischen Alkohole. [in German] Beitr. Gerichtl. Med. 41, 211–218.
• 51. San-Juan I., Garcia-Olalla C., Chinchetru M.A., Calvo P. (1992). Effects of several alcohols on glycosidase activities in rat liver and brain. Comp. Biochem. Physiol. B. 101(1–2), 41–47 [cyt. za: MAK 2008].
• 52. Savolainen H., Pfäffli P., Elovaara E. (1985). Blood and brain n-pentanol in inhalation exposure. Acta Pharmacol. Toxicol. 56(3), 260–264.
• 53. Scala R.A., Burtis E.G. (1973). Acute toxicity of a homologous series of branched-chain primary alcohols. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 34(11), 493–499.
• 54. SCOEL (2016). Isoamyl alcohol recommendation from the Scientific Committee on Occupational Exposure Limits. SCOEL/REC/177 [http://publications.europa.eu/ resource/ cellar/2278d93f-0d41-11e7-8a35-01aa75ed71a1.0001.03/ DOC_1].
• 55. Schaffarzick R.W., Brown B.J. (1952). The anticonvulsant activity and toxicity of methylparafynol (dormison) and some other alcohols. Science 116(3024), 663–665.
• 56. Schaper M. (1993). Development of a database for sensory irritants and its use in establishing occupational exposure limits. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 54(9), 488–544.
• 57. Seńczuk W. (red.), (2005). Toksykologia współczesna. Wydanie I., Wydawnictwo Lekarskie PZWL. Warszawa, SEVAS.
• 58. Sheftel V.O. (2000). Indirect food additives and polymers. [In:] Migration and toxicology. Lewis Publishers. Boca Raton, FL, 779.
• 59. Smyth Jr H.F., Carpenter C.P., Weil C.S., Pozzani U.C. (1954). Range-finding toxicity data: list V. Arch. Ind. Hyg. Occup. Med. 10(1), 61–68.
• 60. Smyth Jr H.F., Carpenter C.P., Weil C.S., Pozzani U.C., Striegel J.A. (1962). Range-finding toxicity data: list VI. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 23, 95–107.
• 61. Smyth Jr H.F., Carpenter C.P., Weil C.S., Pozzani U.C., Striegel J.A., Nycum J.S. (1969). Range-finding toxicity data: list VII. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 30(5), 470–476.
• 62. Soehring K., Frey H.H., Endres G. (1955). Relations between constitution and effect of tertiary alcohols. [in German] Arzneimittelforschung 5, 161–165.
• 63. Stolman A., Stewart C.P. (1960). Volatile liquids (steamvolatile). [In:] Toxicology. [Red.] C.P. Stewart. Academic Press. New York, USA, 49–70.
• 64. The Merck index: an encyclopedia of chemicals, drugs and biologicals (1989). [Red.] S. Budavari. Merck & Co. Rahway, NJ, 951.
• 65. Tichy M., Trčka V., Roth Z., Krivucova M. (1985). QSAR analysis and data extrapolation among mammals in a series of aliphatic alcohols. Environ. Health Perspect. 61, 321–328.
• 66. van Ketel W.G., Tan-Lim K.N. (1975). Contact dermatitis from ethanol. Contact Dermatitis 1(1), 7–10.
• 67. Wilkin J.K., Fortner G. (1985a). Ethnic contact urticaria to alcohol. Contact Dermatitis 12(2), 118–120.
• 68. Wilkin J.K., Fortner G. (1985b). Cutaneous vascular sensitivity to lower aliphatic alcohols and aldehydes in orientals. Alcohol Clin. Exp. Res. 9(6), 522–525.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).