O bisfenol A (BPA) é un composto químico utilizado na fabricación de diversos plásticos, entre outros usos. É un sólido incoloro que é soluble na maioría dos disolventes orgánicos comúns, pero case non ten solubilidade en auga. O BPA prodúcese a escala industrial pola condensación de fenol e acetona, e ten unha escala de produción global duns 10 millóns de toneladas en 2022.
A maior aplicación única do BPA é como co-monómero na produción de policarbonatos, que representa o 65-70% de toda a produción de BPA. A fabricación de resinas epoxi e resinas de éster vinílico supón un 25-30% do uso de BPA. O 5% restante úsase como compoñente principal de varios plásticos de alto rendemento e como aditivo menor en PVC, poliuretano, papel térmico e outros materiais. Non é un plastificante, aínda que moitas veces é etiquetado erradamente como tal.
Os efectos sobre a saúde do BPA foron obxecto dun prolongado debate público e científico. O BPA é un xenoestróxeno, que presenta propiedades similares ás hormonas que imitan os efectos dos estróxenos no corpo. Aínda que o efecto é moi débil, a omnipresencia dos materiais que conteñen BPA xera preocupación, xa que a exposición é permanente. Moitos materiais que conteñen BPA non son obvios, e inclúen revestimentos para o interior das latas de alimentos, roupa, recibos de tendas ou empastes dentais. O BPA foi investigado por axencias de saúde pública en moitos países, así como pola Organización Mundial da Saúde. Aínda que a exposición normal está por debaixo do nivel hoxe asociado ao risco, varias xurisdicións tomaron medidas para reducir a exposición por precaución, en particular prohibindo o BPA dos biberóns. Hai algunha evidencia de que a exposición ao BPA nos bebés diminuíu como resultado diso. Tamén se introduciron plásticos sen BPA, que se fabrican utilizando bisfenois alternativos como bisfenol S e bisfenol F, pero tamén hai controversia sobre se estes son de verdade máis seguros.
Historia O bisfenol A foi informado por primeira vez en 1891 polo químico ruso Aleksandr Dianin.
En 1934, os traballadores da IG Farbenindustrie informaron do acoplamento de BPA e epiclorhidrina. Durante a década seguinte, os revestimentos e resinas derivadas de materiais similares foron descritos polos traballadores das empresas DeTrey Freres en Suíza e DeVoe e Raynolds nos Estados Unidos. Este traballo inicial apoiou o desenvolvemento de resinas epoxi, que á súa vez motivou a produción de BPA. O uso de BPA expandiuse aínda máis cos descubrimentos de Bayer e General Electric sobre plásticos de policarbonato. Estes plásticos apareceron por primeira vez en 1958, sendo producidos por Mobay, GE e Bayer.
En canto á controversia sobre a interrupción endócrina, o bioquímico británico Edward Charles Dodds probou o BPA como estróxeno artificial a principios dos anos 30 . Os traballos posteriores descubriron que se unía aos receptores de estróxenos de xeito decenas de miles de veces máis débil que o estradiol, a principal hormona sexual feminina natural Dodds desenvolveu un composto de estrutura, o dietilestilbestrol (DES), que se utilizou como fármaco sintético de estróxenos en mulleres e animais até que foi prohibido polo seu risco de causar cancro; a prohibición do uso de DES en humanos chegou en 1971 e en animais, en 1979 O BPA nunca se utilizou como medicamento.
Produción A síntese de BPA segue aínda o método xeral de Dianin, os fundamentos cambiando pouco en 130 anos. A condensación da acetona (de aí o sufixo 'A' no nome) con dous equivalentes de fenol é catalizada por un ácido forte, como o ácido clorhídrico concentrado, o ácido sulfúrico ou unha resina sólida de ácido como a forma de ácido sulfónico de sulfonato de poliestireno. Un exceso de fenol úsase para garantir a condensación total e limitar a formación de subprodutos, como o composto de Dianin. O BPA é bastante barato de producir, xa que a síntese se beneficia dunha alta economía de átomos e grandes cantidades de ambos os materiais de partida están dispoñibles a partir do proceso de cumeno. Como o único subproduto é a auga, pódese considerar un exemplo industrial de química verde. Espérase que A produción mundial en 2022 estímase en 10 millóns de toneladas. centro|senmarco|522x522px
Polo xeral, a adición de acetona ten lugar na posición para en ambos os fenois, pero tamén se producen pequenas cantidades de isómeros orto-para (até un 3%) e orto-orto, xunto con outros subprodutos menores. Estes non sempre se eliminan e son impurezas coñecidas en mostras comerciais de BPA.
Propiedades O BPA ten un punto de fusión bastante alto pero pódese disolver facilmente nunha ampla gama de disolventes orgánicos. Pódese purificar por recristalización de ácido acético con auga. Os cristais fórmanse no grupo espacial monoclínico P 2 1 /n (onde n indica o plano de planeamento); Dentro deste, as moléculas individuais de BPA atópanse cun ángulo de torsión de 91,5° entre os aneis de fenol . Os datos espectroscópicos están dispoñibles en AIST.
Usos e aplicacións dereita|miniatura| Bisfenol A utilízase para facer plásticos, como esta botella de auga de policarbonato.
Principais usos
Policarbonatos
Ao redor do 65-70% de todo o bisfenol A úsase para fabricar plásticos de policarbonato, que pode estar formado por case un 90% de BPA en masa. A polimerización conséguese mediante unha reacción con fósxeno, realizada en condicións bifásicas; o ácido clorhídrico é eliminado cunha base acuosa. Este proceso converte as moléculas individuais de BPA en grandes cadeas de polímeros, atrapándoas de forma efectiva.
senmarco|630x630px
Resinas epoxi e viniléster Preto do 25-30% de todo o BPA úsase na fabricación de resinas epoxi e resinas de viniléster. Para a resina epoxi, primeiro convértese no seu éter diglicida (adoita ser abreviado BADGE ou DGEBA) Isto conséguese mediante unha reacción con epiclorhidrina en condicións básicas.
senmarco|305x305px
Parte desta reacciona ademais co ácido metacrílico para formar bis-GMA, que se usa para facer resinas de éster vinílico. En moita menor medida, o BPA pode ser etoxilado e despois converterse nos seus derivados de diacrilato e dimetacrilato. Estes poden incorporarse en niveis baixos en resinas de éster vinílico para cambiar as súas propiedades físicas.
Usos menores O 5% restante de BPA úsase nunha ampla gama de aplicacións, moitas das cales implican plástico. O BPA é un compoñente principal de varios plásticos de alto rendemento, a produción destes é baixa en comparación con outros plásticos, pero aínda é igual a varios miles de toneladas ao ano. Cantidades comparativamente menores de BPA tamén se usan como aditivos ou modificadores nalgúns plásticos. Estes materiais son moito máis comúns pero o seu contido en BPA será baixo.
Plásticos
Como compoñente principal
Os policianuratos pódense producir a partir de BPA a través do seu éster de cianato. Esta fórmase por unha reacción entre o BPA e o bromuro de cianóxeno. Exemplos inclúen BT-Epoxy, que é unha das varias resinas utilizadas na produción de placas de circuíto impreso. As polieterimidas pódense producir a partir de BPA. Estes plásticos teñen unha resistencia excepcional aos danos mecánicos, térmicos e químicos. Utilízanse en dispositivos médicos e noutros instrumentos de alto rendemento. As polibenzoxazinas pódense producir a partir de varios bifenois, incluído o BPA . As polisulfonas pódense producir a partir de BPA e bis(4-clorofenil)sulfona formando poli(bisfenol-A sulfona) (PSF). Utilízase como alternativa de alto rendemento ao policarbonato. As resinas de formaldehído de bisfenol-A son un subconxunto de resinas de formaldehído de fenol. Utilízanse na produción de laminados de alta presión.
Como un compoñente menor
As espumas de poliuretano, en especial as viscoelásticas, ás veces usan os derivados de diacrilato e dimetacrilato do BPA etoxilado como extensores de cadea. O PVC pode conter BPA e os seus derivados por varias vías. O BPA úsase ás veces como antioxidante nos ftalatos, que se adoitan usar como plastificantes para PVC. O BPA tamén se utilizou como antioxidante para protexer os sensibles estabilizadores térmicos de PVC. Historicamente, entre un 5 e un 10% en peso de BPA incluíuse nos tipos de bario-cadmio, aínda que estes foron eliminados en gran parte debido a problemas de saúde relacionados co cadmio. O BPA diglicidil éter (BADGE) utilízase como eliminador de ácidos, en especial en dispersións de PVC, como organosols ou plastisols , que se usan como revestimentos para o interior das latas de alimentos, así como en deseños de roupa en relevo producidos usando máquinas de serigrafía ou vinilo de transferencia de calor. Bromación de BPA a partir de tetrabromobisfenol A (TBBPA), que se usa como retardante de chama en plásticos. O TBBPA úsase principalmente como compoñente reactivo dos polímeros, o que significa que se incorpora á columna vertebral do polímero. Utilízase para preparar policarbonatos resistentes ao lume substituíndo algún bisfenol A. Para preparar resinas epoxi, utilízase un grao inferior de TBBPA, que se usa en placas de circuíto impreso. O seu uso está a diminuír debido ás restricións aos retardadores de chama bromados.
Outras aplicacións
O BPA úsase como antioxidante en varios campos, en especial nos líquidos de freos. O BPA úsase como axente revelador no papel térmico (recibos de tenda). Os produtos de papel reciclado tamén poden conter BPA, aínda que isto pode depender moito de como se recicle. O destintado pode eliminar o 95% do BPA, coa polpa producida utilízase para facer papel de xornal, papel hixiénico e panos faciais. Se non se realiza o destintado, entón o BPA permanece nas fibras, o papel reciclado deste xeito adoita converterse en cartón ondulado. O BPA etoxilado ten un uso menor como "axente de nivelación" na galvanoplastia de estaño. Tamén se desenvolveron varios medicamentos candidatos a partir de bisfenol A, incluíndo Ralaniten, Ralaniten acetate e EPI-001.
Substitutos do BPA A preocupación polos efectos sobre a saúde do BPA levou a moitos fabricantes a substituír o BPA por substitutos, en especial o bisfenol S e o bisfenol F. Non obstante, tamén se expuxeron problemas de saúde sobre estes substitutos. No composto similar Bisfenol F, o F significa formaldehido Numerosas cetonas sofren reaccións de condensación análogas. Fórmula estrutural Nome CAS Reactivos160px Bisfenol AF 1478-61-1 Fenol Hexafluoroacetona160px Bisfenol F 620-92-8 Fenol Formaldehido160px Bisfenol S 80-09-1 Fenol Trióxido de xofre160px Bisfenol Z 843-55-0 Fenol Ciclohexanona160px Tetrametil bisfenol F 5384-21-4 2,6-xilenol Formaldehido
Seguridade humana
Exposición miniatura| A maior exposición que os humanos tiveron ao BPA é a dos envases de alimentos, en particular o revestimento epoxi das latas metálicas de alimentos e bebidas e as botellas de plástico. Como resultado da presenza de BPA en plásticos e outros materiais habituais, a maioría das persoas están expostas con frecuencia a trazas de BPA A principal fonte de exposición humana é a través dos alimentos, xa que se utilizan epoxi e PVC para revestir o interior das latas de alimentos para evitar a corrosión do metal por alimentos ácidos. Os envases de bebidas de policarbonato tamén son unha fonte de exposición, aínda que a maioría das botellas de bebidas desbotables están feitas de PET, que non contén BPA. Entre as fontes non alimentarias, as rutas de exposición inclúen a través do po, papel térmico roupa materiais dentais e dispositivos médicos. Aínda que a exposición ao BPA é común, non se acumula no corpo, con estudos toxicocinéticos que mostran que a vida media biolóxica do BPA en humanos adultos é de arredor de 2 horas . O corpo convérteo primeiro en compostos máis solubles en auga mediante glucuronidación ou sulfatación, que despois son eliminados do corpo a través da urina. Isto permite determinar facilmente a exposición mediante probas de ouriños, facilitando a biomonitorización conveniente das poboacións.