Гексан

Гексан (гексилгидрид) — органическое вещество; насыщенный углеводород, химическая формула C 6 H 14 {displaystyle {ce {C6H14}}} , относящийся к классу алканов.

Существует 5 изомеров гексана — изомер линейного строения — н-гексан, и 4 изомера разветвлённого строения. Обычно под термином «гексан» подразумевается изомер линейного строения. Изомеры немного различаются по физическим свойствам, в частности, по температурам плавления и кипения.

Свойства

Бесцветная жидкость со слабым сладковатым запахом (напоминающим дихлорэтан). Показатель преломления n D 20 = 1,375 06. {displaystyle n_{D}^{20}=1{,}37506.}

Н-гексан имеет низкое значение октанового числа, около 24—26 и является нежелательной составной частью синтетического бензина, снижающего его октановое число.

Получение гексана

Нахождение в природе

Н-гексан содержится в значительных количествах в бензине прямой перегонки. Большие количества его изомеров содержатся в бензине каталитического крекинга и в алкилированном бензине.

Безопасность

Гексан — токсичное вещество. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 гексан является токсичным малоопасным веществом по степени воздействия на организм, 4-го класса опасности. В высоких концентрациях раздражает слизистые оболочки; обладает наркотическим и общеядовитым действиями.

Распределение и трансформация н-гексана в окружающей среде и живых организмах

Гексан — эндогенный углеводород, который содержится в выдыхаемом воздухе. При нанесении морским свинкам 1 мл закрытым способом гексан вскоре обнаруживается в крови, концентрация его увеличивается в течение первого часа, а затем снижается, несмотря на продолжение экспозиции (Jakobson et al.). При ингаляционном поступлении гексан у человека степень задержки при дыхании составляет 15-25 % (Mutti et al.).

Накопление гексана в тканях зависит от содержания в них липидов (Baker, Rickart): 1 г липида связывает 4 мг гексана, а в крови на 1 г липида приходится около 25 мг н-гексана. Наибольшие его количества депонируются в тканях околопочечного жира, надпочечников, грудины, сальника (Бабанов и др.). Насыщение крови, головного мозга, надпочечников, почек и селезенки наблюдается через 4-5 ч. В печени концентрация гексана повышалась линейно, и через 10 ч ещё не отмечалось насыщения. В ткани головного мозга накопление идет медленнее, чем в других тканях.

Метаболизм гексана происходит, в основном, в печени, в её микросомной фракции. Сначала идет окисление при участии цитохрома Р-450, цитохрома В5 и НАДФН-зависимой редуктазы. Гидроксилирование может происходить по всем углеродным атомам, но наиболее активно оно осуществляется по второму атому углерода (Toftgord et al.).

Из организма гексан выводится легкими и почками. Легкими человека удаляется 50-60 % от поступившего количества. Период полувыведения гексана с выдыхаемым воздухом у человека возрастает с увеличением концентрации во вдыхаемом воздухе и составляет 1,5-2 ч. Период полувыведения из крови и большинства органов у крыс равен 1-2 ч, из почек — 5-6 ч (Baker, Rickart; Veulemans et al.). Через почки выделяются метаболиты гексана.: 2-гексанол, 2,5-гександион (Perbellini et al.).

У рабочих обувного производства, подвергавшихся профессиональному воздействию паров гексана, обнаружена четкая корреляция между его содержанием в воздухе на рабочих местах и количеством 2,5-гександиона в моче, а также между количеством 2,5-гександиона в моче и концентрацией гексана в крови (Perbellini et al.).

Считается, что нейротоксическое действие гексан оказывает за счет его превращения в организме в нейротоксин 2,5-гександион (Iwasaki, Tsuruta). Другие изомеры гексана, гидроксилируясь в организме, не способны образовать 2,5-гександион: в моче у рабочих обувных фабрик при контакте с 2-метилпентаном обнаруживали 2-метил-2-пентанол, при контакте с 3-метилпентаном — З-метил-2-пентанол (Perbellini et al.). Изомерам гексана, очищенным от гексана, не свойственно ярко выраженное нейротоксическое действие (Egan et al.). В опытах на курах было показано, что по выраженности нейротоксических эффектов гексан и его метаболиты составляют следующий ряд: 2,5-гександион > > 2,5-гександиол > 2-гексанон > гексан (Abou-Donia et al.). Нейротоксичность 2,5-гександиона в 38 раз выше, чем у н-гексана.

Симптомы острого отравления

Гексан вызывает наркоз, раздражает верхние дыхательные пути, изменяя частоту и глубину дыхания. В первую очередь отмечается нейротоксическое действие гексана (к 1979 г. описано несколько сот случаев полинейропатии). Гексан и его метаболиты, в особенности 2,5-гександион, взаимодействуют с белками в нервных волокнах, формируя токсичные конгломераты (Graham, Abou-Donia). Это приводит к многочисленным вариантам периферических невропатий, основу которых составляют набухание аксонов и дегенеративные изменения миелиновых оболочек, вплоть до полного разрушения их. Аксональная дегенерация характеризуется большей выраженностью в дистальных отделах, с преимущественным повреждением чувствительных волокон крупного калибра. Характерны также функциональные и структурные нарушения в легких, печени, почках, сетчатке глаза, ЦНС, эндокринной и половой системах (Тихонова; Damstra; Jorgenson, Cohr).

Действие н-гексана на животных

Животные. По острой токсичности н-гексан значительно превосходит низшие члены ряда алканов. При воздействии больших концентраций гексана наблюдаются наркоз, кома, остановка дыхания. Концентрация 627 000 мг/м3 уже при 3-мин экспозиции вызывает гибель 50 % крыс. Для мышей при ингаляции гексана в течение 4,5 мин ЛК100 = 225 000 мг/м3, в течение 2 ч — в диапазоне 126 000—187 000 мг/м3. Концентрация, вызывающая боковое положение у мышей при 2-ч экспозиции, 100 000 мг/м3, ЛК50 при той же экспозиции — 150 000 мг/м3.

Влияние гексана на человеческий организм

Предел обнаружения по запаху = 115 мг/м3, неощутимая концентрация 80 мг/м3 (Фельдман). Острые отравления зарегистрированы среди токсикоманов; вдыхавших пары клея, который содержал гексан и его изомеры, а также толуол. Кратковременное вдыхание гексана в высоких концентрациях вызывало наркоз. При концентрации 5400 мг/м3, действовавшей в течение 10 мин, отмечены головная боль, головокружение, тошнота, рвота, горизонтальный нистагм, психические нарушения, потеря сознания, остановка дыхания. Полное восстановление после функциональных нарушений нервной системы отмечается редко. Механизм острого отравления связывают с поляризационным действием гексана на липиды клеточных мембран нейронов, которое приводит к расширению мембран, увеличению их проницаемости и повышению возбудимости нейронов (Jorgenson, Cohr).

Симптомы хронического отравления н-гексаном у животных

Полиневриты вызывались ежедневными ингаляциями гексана в концентрациях 1750-17 500 мг/м3, систематическим в/ж введением в дозах 0,4-0,6 мл, нанесением на кожу. При этом наблюдали снижение скорости проведения возбуждения по двигательным и сенсорным нервам, увеличение латентного периода проведения (Anderson, Dunham), затем парезы паралич конечностей, в первую очередь — задних (Franchin et al.).

В смывах из легких у крыс, подвергавшихся ингаляции гексаном на протяжении 4 недель по 61 ч в день (5 дней в неделю) в концентрациях 1700-5900 мг/м3, возрастает содержание липидов, повышается активность кислой и щелочной фосфатазы, лактат-дегидрогеназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, что свидетельствует о повреждении альвеол; при ещё более высоких концентрациях (10 500 мг/м3 в течение 8 дней по 8 ч в день) развивается жировая дегенерация эпителиальных клеток, они отделяются от базальной мембраны и т. п. (Schnoy et al.); в легких у кроликов обнаруживаются эмфизема, рассеянные микрокровоизлияния, очаги ателектазов, внутриальвеолярного и интерстициального отёка (Lungarella et al.). В печени снижается уровень сывороточной холинэстеразы, повышаются величина сывороточной креатин-фосфокиназы, активность лактатдегидрогеназы, в моче — положительная реакция на уробилин. Отмечена выраженная атрофия тимуса, селезенки, лимфатических узлов у мышей и крыс, которым вводили в желудок 2,5-гександиол — метаболит гексана. В эксперименте на крысах наблюдается атрофия зародышевого эпителия тестикулярной ткани. Крысята, родившиеся от матерей, которые подвергались ингаляционному воздействию гексана весили меньше, чем контрольные.

Случаи хронической интоксикации н-гексаном у людей

Случаи хронической интоксикации, особенно среди токсикоманов, нередки, подчас с развитием тяжелых периферических невропатий (Scelsi et al.). Морфологические изменения в периферической нервной системе обусловливали моторные и сенсорные нарушения, которые сначала проявлялись нарушениями чувствительности (ощущение холода в ногах), затем присоединялись мышечная слабость, боль в ногах, легкая утомляемость при ходьбе. Объективные признаки: понижение мышечного тонуса, атрофия мышц и т. п. Снижалась скорость проведения возбуждения по двигательному и чувствительному нервам, увеличивалась длительность латентного периода возбуждения (Mutti et al.). Симптомы поражения носили симметричный дистальный характер по типу «чулки — перчатки». Отмечены жалобы на сонливость, головокружение, головную боль, слабость (Mutti et al.). В тяжелых случаях наступал паралич ног, а иногда и рук. Функциональные нарушения прогрессируют в течение 2-3 мес. после прекращения воздействия гексана. Восстановление протекает длительно; даже через год после исключения контакта с гексаном часть больных продолжает жаловаться на утомляемость, боли и мышечную слабость в конечностях. Заболевание получило название гексауглеродной полиневропатии.

Пары гексана приводят к нарушениям функции органа зрения: искажается цветовое восприятие, наступают изменения в жёлтом пятне, ретинальной пигментации (Seppalanen, Raitta).

Самые низкие концентрации гексана, при которых у рабочих отмечали функциональные нарушения, составляли 194—720 мг/м3 (Jorgenson, Cohr). После 6 лет производственного контакта с парами гексан в концентрации 190 мг/м3 у половины рабочих были жалобы на парестезии в конечностях; у других понизились сухожильные рефлексы (Sanagi et al.). Эти результаты привели к снижению действовавшей в США ПДК в воздухе рабочей зоны в 10 раз — с 1800 до 180 мг/м3.

В больших дозах н-гексан раздражает слизистую оболочку глаз.

Раздражающее действие гексана на кожу животных

В опытах на морских свинках наблюдали обратимые изменения электроретинограммы при ежедневной ингаляции гексана в концентрации 150 000 мг/м3 по 60 мин на протяжении 30 сут. При нанесении на кожу морской свинки гексан вызывает некротические изменения в эпидермисе, прогрессирующий пикноз ядер и отрыв базальной мембраны от базальных клеток. При длительном воздействии развивается эритема, с образованием рубцов. Гексан может всасываться через неповрежденную кожу.

Раздражающее действие гексана на кожу человека

У рабочих, имеющих производственный контакт с гексаном, кожа на дистальных участках становится грубой, шероховатой, холодной, эритематозной. Развивается слабая гипохромная анемия, которая излечивается в стационарных условиях. Отмечается лейкопения.

Применение

• Гексан входит в состав бензина.
• В условиях ароматизации нефтепродуктов и каталитического риформинга гексан дегидроциклизуется в бензол.
• 2,2-Диметилбутан и 2,3-диметилбутан используются как добавки к моторному топливу, улучшающие его качество.
• Применяется при экстрагировании растительных масел из семян растений.
• Органический растворитель (в частности, хорошо растворяет и отмывает термоклей[уточнить] для этикеток).

Изомеры

Гексан имеет пять изомеров: