Carbamato de etilo
Síntesis
Se produce industrialmente calentando urea y alcohol etílico. También surge por la acción del amoníaco sobre el cloroformiato de etilo.
Usos
Aplicaciones biomédicas
El carbamato de etilo se ha utilizado como agente antineoplásico y para otros fines medicinales, pero esta aplicación terminó después de que se descubrió que era cancerígeno en 1943. Sin embargo, el uso japonés en inyecciones médicas continuó y entre 1950 y 1975 se estimaron 100 millones 2 Se inyectaron ampollas de ml de soluciones de carbamato de etilo del 7 al 15% en pacientes como codisolvente en agua para disolver analgésicos insolubles en agua utilizados para el dolor posoperatorio. Se estimó que estas dosis estaban en niveles que son cancerígenos en ratones. Esta práctica se detuvo en 1975. "Esta lamentable situación médica parece haber involucrado al mayor número (millones) de seres humanos expuestos a las dosis más altas de un carcinógeno puro registradas". El autor, el investigador de cáncer de EE. UU. James A. Miller, pidió que se realizaran estudios para determinar los efectos en las tasas de cáncer en Japón, pero aparentemente nunca se realizó ninguno.
Antes de la Segunda Guerra Mundial, el carbamato de etilo tenía un uso relativamente intenso en el tratamiento del mieloma múltiple antes de que se descubriera que era tóxico, cancerígeno y en gran medida ineficaz. Por las regulaciones de la FDA de EE. UU., el carbamato de etilo ha sido retirado del uso farmacéutico. Sin embargo, pequeñas cantidades de carbamato de etilo también se utilizan en laboratorios como anestésico para animales.
El carbamato de etilo fue reclasificado como carcinógeno del Grupo 2A por la IARC en 2007.
El carbamato de etilo se usa con frecuencia como anestésico en experimentos con animales, con más de 100 estudios en animales que usan carbamato de etilo publicados cada año. Una ventaja de usar carbamato de etilo es que tiene una duración de acción muy prolongada, y algunas ratas adultas permanecen anestesiadas 24 horas después de la administración del fármaco. Tampoco deprime la actividad neuronal en la corteza en la misma medida que el isoflurano.
Otros usos
Anteriormente, el carbamato de etilo se usaba como un producto químico intermedio en la preparación de resinas amínicas, que a su vez se usaban como agentes de reticulación para tratamientos textiles de planchado permanente para crear materiales "lavados y usados" telas Otros usos incluidos como disolvente o intermediario en la fabricación de plaguicidas, cosméticos y productos farmacéuticos.
Presencia en bebidas y alimentos
La presencia generalizada de carbamato de etilo en las bebidas alcohólicas se descubrió a mediados de la década de 1980. Para aumentar la conciencia pública sobre este tema, el Centro para la Ciencia en el Interés Público de EE. UU. publicó, en 1987, Tainted Booze: The Consumer's Guide to Uethane in Alcoholic Beverages. Los estudios han demostrado que la mayoría, si no todas, las bebidas alcohólicas fermentadas con levadura contienen trazas de carbamato de etilo (15 ppb a 12 ppm). Otros alimentos y bebidas preparados mediante fermentación también contienen carbamato de etilo. Por ejemplo, se ha encontrado que el pan contiene 2 ppb; se han encontrado hasta 20 ppb en algunas muestras de salsa de soja. También se han encontrado cantidades de carbamato de etilo y carbamato de metilo en vinos, sake, cerveza, brandy, whisky y otras bebidas alcohólicas fermentadas.
Se ha demostrado que el carbamato de etilo se forma a partir de la reacción del etanol con la urea:
Esta reacción ocurre mucho más rápido a temperaturas más altas y, por lo tanto, se encuentran concentraciones más altas de carbamato de etilo en las bebidas que se calientan durante el procesamiento, como el brandy, el whisky y otras bebidas destiladas. Además, el calentamiento después del embotellado, ya sea durante el envío o durante la preparación, hará que los niveles de carbamato de etilo aumenten aún más.
La urea en los vinos resulta del metabolismo de la arginina o citrulina por levaduras u otros organismos. El producto de desecho de urea se metaboliza inicialmente dentro de la célula de levadura hasta que se acumula hasta cierto nivel. En ese punto, se excreta externamente donde puede reaccionar con el alcohol para crear carbamato de etilo.
En 1988, los fabricantes de vino y otras bebidas alcohólicas en los Estados Unidos acordaron controlar el nivel de carbamato de etilo en el vino a menos de 15 ppb (partes por billón) y en bebidas alcohólicas más fuertes a menos de 125 ppb.
Aunque la urea no se puede eliminar, se puede minimizar controlando la fertilización de las vides, minimizando su exposición al calor, utilizando levaduras autoclonantes y otras acciones. Además, se han desarrollado algunas cepas de levadura para ayudar a reducir el carbamato de etilo durante la producción comercial de bebidas alcohólicas.
Otro mecanismo importante para la formación de carbamato de etilo en las bebidas alcohólicas es la reacción del cianuro como precursor, que provoca niveles comparablemente altos en bebidas espirituosas derivadas de plantas cianogénicas, como el rhum agricole.
Peligros
El carbamato de etilo no es muy tóxico para los humanos, como lo refleja su uso como medicamento. Los estudios de toxicidad aguda muestran que la dosis letal más baja en ratas, ratones y conejos es igual a 1,2 g/kg o más. Cuando el carbamato de etilo se usó con fines medicinales, aproximadamente el 50% de los pacientes presentaron náuseas y vómitos, y el uso prolongado provocó hemorragias gastroentéricas. El compuesto casi no tiene olor y tiene un sabor refrescante, salino y amargo.
Los estudios con ratas, ratones y hámsters han demostrado que el carbamato de etilo causa cáncer cuando se administra por vía oral, se inyecta o se aplica en la piel, pero no se han informado estudios adecuados sobre el cáncer en humanos causado por el carbamato de etilo debido a consideraciones éticas. de tales estudios. Sin embargo, en 2007, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer elevó el carbamato de etilo a un carcinógeno del Grupo 2A que es "probablemente carcinógeno para los humanos", un nivel por debajo del carcinógeno total para los humanos. IARC ha declarado que el carbamato de etilo puede ser 'razonablemente anticipado como un carcinógeno humano basado en suficiente evidencia de carcinogenicidad en animales de experimentación'. En 2006, la Junta de Control de Bebidas Alcohólicas de Ontario en Canadá rechazó las cajas importadas de jerez debido a los niveles excesivos de carbamato de etilo.
Estudios en Hong Kong (2009) y Corea (2015) describen el alcance de la exposición acumulativa al carbamato de etilo en la vida diaria. Los alimentos fermentados como la salsa de soya, el kimchi, la pasta de soya, los panes, los panecillos, las galletas saladas y la cuajada de frijoles, junto con el vino, el sake y el vino de ciruela, fueron los alimentos con los niveles más altos de carbamato de etilo en las dietas asiáticas tradicionales.
En 2005, la evaluación de riesgo del JECFA (Comité Conjunto de Expertos FAO/OMS en Aditivos Alimentarios) del carbamato de etilo concluyó que la ingesta del MOE de carbamato de etilo de la comida diaria y las bebidas alcohólicas combinadas es motivo de preocupación, y las medidas de mitigación para reducir carbamato de etilo en algunas bebidas alcohólicas debe continuar. No hay duda de que el carbamato de etilo en las bebidas alcohólicas es muy importante para las autoridades sanitarias, mientras que la exposición diaria acumulada en la dieta típica también es un tema de creciente preocupación que merece una observación más detallada. El estudio coreano concluyó: "Sería deseable monitorear de cerca los niveles de carbamato de etilo en los alimentos coreanos y encontrar formas de reducir la ingesta diaria".
La evaluación de la IARC ha llevado a las siguientes acciones regulatorias de EE. UU.:
- NESHAP: Listed as a Hazardous Air Pollutant (HAP)
- Ley de Respuesta, Indemnización y Responsabilidad Ambiental Integral: Cantidad Reportable (RQ) = 100 lb
- Ley de Planificación de Emergencias y Derecho a Saber Comunitario, Inventario de Liberación de Tóxicos de la EPA: A listed substance subject to RCRA reporting requirements
- RCRA Residuos peligrosos enumerados: sustancia - U238
Detección en bebidas alcohólicas
La preocupación suscitada por los aspectos toxicológicos de la CE junto con los bajos niveles de concentración (µg/L) que se encuentran en los vinos, así como la aparición de interferencias en la detección, ha motivado a varios investigadores a desarrollar nuevos métodos para determinarla en vinos.. Se han utilizado varias técnicas cromatográficas y de extracción, incluida la extracción líquido-líquido continua (LLE) con aparato Soxhlet, la derivatización con 9-xanthidrol seguida de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con detección de fluorescencia e incluso LLE después de la derivatización, seguida de cromatografía de gases. junto con detección de espectrometría de masas (GC-MS). Por otro lado, el método de referencia establecido por la Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) utiliza la extracción en fase sólida (SPE) antes de la cuantificación por GC-MS. Otros métodos también utilizan SPE, pero utilizan cromatografía de gases con espectrometría de masas (MDGC/MS) y cromatografía líquida con espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) para la detección. La mayoría de las metodologías encontradas en la literatura para cuantificar la CE utilizan la cromatografía de gases, utilizando LLE y SPE como técnicas de extracción. Sin embargo, también se han realizado varios esfuerzos para desarrollar nuevas metodologías para determinar la CE sin utilizar procedimientos largos y análisis laboriosos, combinando precisión con alta sensibilidad. En este sentido, la microextracción en fase sólida con espacio de cabeza (HS-SPME) ha ido cobrando gran relevancia y se han propuesto metodologías alternativas utilizando las tecnologías de identificación y cuantificación más recientes, como la cromatografía de gases con detección por espectrometría de masas en tándem (GC-MS/MS) y cromatografía de gases bidimensional con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (GC × GC–ToFMS).
También es factible la microextracción por absorbente empacado (MEPS). Se ha aplicado la metodología MEPS/GC-MS para cuantificar la CE en los vinos.
La extracción líquido-líquido en miniatura (mLLE) seguida de LC-MS/MS se puede utilizar para determinar la CE en el vino, sin utilizar agentes derivatizantes.
Compuestos relacionados
Otros carbamatos incluyen carbamato de metilo, carbamato de butilo y carbamato de fenilo (m. p. 149–152 °C), que también se pueden preparar a partir del cloroformiato y amoníaco correspondientes. Estos ésteres son sólidos cristalinos blancos a temperatura ambiente. A excepción del carbamato de fenilo, subliman a temperaturas moderadas; el carbamato de metilo se sublima a temperatura ambiente. Los dos primeros y el carbamato de etilo son muy solubles en agua, benceno y éter. Estos otros carbamatos (metilo, butilo y fenilo) solo se usan en pequeñas cantidades con fines de investigación.
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