แอนทานเทรน
 | |
 | |
| ชื่อ | |
|---|---|
| ชื่อ IUPAC เฮกซาไซโคล[11.7.1.1.0.0.0]โดโคซา-1,3(8),4,6,9,11,13,15,17(21),18,20(22)-อันเดคาอีน | |
| ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ แนฟโธ[7,8,1,2,3- nopqr ]เตตระฟีน | |
| ชื่ออื่นๆ ไดเบนโซ[ def , mno ]ไครซีน; แอนทานเทรน; ไดเบนโซ[ cd , jk ]ไพรีน | |
| ตัวระบุ | |
| |
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
|
| ชอีบี |
|
| เคมสไปเดอร์ |
|
| บัตรข้อมูล ECHA | 100.005.351 |
| เคกก์ |
|
PubChem CID |
|
| มหาวิทยาลัย |
|
แดชบอร์ด CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| คุณสมบัติ | |
| ซีเอช | |
| มวลโมลาร์ | 276.33 กรัม/โมล |
| รูปร่าง | สีเหลืองทองล้วน |
| จุดหลอมเหลว | 261 องศาเซลเซียส (502 องศาฟาเรนไฮต์; 534 เคลวิน) |
| ไม่ละลาย | |
ความไวต่อสนามแม่เหล็ก ( χ ) | −204.2·10 −6 cm 3 /mol |
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa)  N ตรวจสอบ ( Y Nคืออะไร ?)  ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |
แอนแทนทรีน(ไดเบนโซ[def,mno]ไครซีน)เป็นไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวง (PAH) ที่เกิดขึ้นเป็นหลักในระหว่างการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของวัสดุอินทรีย์ เช่น เชื้อเพลิงฟอสซิล ไม้ และยาสูบ เป็นของแข็งสีเหลืองทอง ไม่มีกลิ่น และมักถูกปล่อยออกมาในรูปของอนุภาคของแข็งที่เกาะติดกับเขม่าหรือละอองลอย[ 1 ]แตกต่างจากโมเลกุล PAH อื่นๆ ตรงที่มันไม่มี "บริเวณเบย์" ซึ่งเป็นช่องโครงสร้างที่เพิ่มปฏิกิริยาของโมเลกุล เนื่องจากมีคุณสมบัติชอบไขมันสูง แอนแทนทรีนจึงละลายน้ำได้น้อย และมีแนวโน้มที่จะสะสมในสภาพแวดล้อมที่มีไขมันสูง[ 2 ]
แอนทานเทรนส่วนใหญ่ใช้เป็นสารเคมีวิจัย และเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED) [ 3 ]อย่างไรก็ตาม มีการแสดงให้เห็นว่ามีส่วนทำให้ เกิดอนุมูล อิสระและเหนี่ยวนำให้เกิดการแตกของสาย DNA แม้กระทั่งก่อนการกระตุ้นการเผาผลาญจากภายนอก[ 4 ] [ 5 ]ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสี่ยง ต่อ การก่อ มะเร็ง และการกลายพันธุ์
โครงสร้างและปฏิกิริยา
PAH มักประกอบด้วยบริเวณเบย์ ฟยอร์ด เค และแอล ซึ่งทั้งหมดนี้มีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาของสารประกอบเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม แอนแทนทรีนไม่มีบริเวณเบย์ ฟยอร์ด หรือแอล และมีเพียงบริเวณเคที่ทำปฏิกิริยาได้ที่คาร์บอน 4 และ 5 [ 6 ]บริเวณเอเคเป็นบริเวณที่พันธะคาร์บอน-คาร์บอนมี ลักษณะเป็น พันธะคู่ ธรรมดา จึงสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเติมได้[ 7 ]
นอกจากเงื่อนไขโครงสร้างแล้ว ปฏิกิริยายังขึ้นอยู่กับเงื่อนไขทางเคมีด้วย สำหรับการเปลี่ยนทางเคมีไปเป็นเมตาบอไลต์ (ที่เป็นพิษ) นั้น บริเวณ K จำเป็นต้องสัมผัสกับเอนไซม์ P450บริเวณ L สามารถรบกวนการเปลี่ยนของบริเวณ K โดยการเริ่มต้นปฏิกิริยาประเภทอื่นแทน ดังนั้น เพื่อให้เกิดเมตาบอไลต์ บริเวณ K ควรมีกิจกรรมเพียงพอ และไม่ควรถูกขัดขวางโดยบริเวณ L ที่มีกิจกรรม เนื่องจากแอนทานเทรนไม่มีบริเวณ L นี้ บริเวณ K จึงสามารถทำปฏิกิริยาได้โดยไม่ถูกขัดขวางในทางทฤษฎี ก่อให้เกิดอีพอกไซด์ที่ เป็นสารก่อมะเร็ง ควบคู่ไปกับผลิตภัณฑ์เมตาบอไลต์อื่นๆ[ 8 ]
แม้ว่าจะมีหลักฐานจำกัดว่าแอนแทนเทรนก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ แต่การสัมผัสซ้ำๆ พบว่าทำให้เกิดมะเร็งผิวหนังในหนู[ 9 ]การศึกษาอีกสองชิ้นพบว่าแอนแทนเทรนเป็นสารก่อกลายพันธุ์ในเซลล์มนุษย์และสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ได้[ 8 ] [ 10 ]อย่างไรก็ตาม ยังมีการถกเถียงกันอยู่ว่าแอนแทนเทรนเป็นสารก่อมะเร็งจริงหรือไม่[ 11 ]การศึกษาหนึ่งพบว่าสารประกอบนี้ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ แม้ว่าจะตรงตามเกณฑ์ที่นักวิจัยกำหนดไว้สำหรับความเป็นสารก่อมะเร็งใน PAH ก็ตาม[ 6 ]งานวิจัยนี้ตั้งสมมติฐานว่าการไม่มีฤทธิ์เกิดจากคาร์บอนที่มีปฏิกิริยาสูงสองตัว (11 และ 12) ที่รบกวนการก่อตัวของอีพอกไซด์ในบริเวณ K แต่แนะนำว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม ปัจจุบันยังไม่มีสารแก้พิษ ที่รู้จัก สำหรับการสัมผัสแอนแทนเทรน และการสัมผัส PAH มักจะได้รับการจัดการโดยการรักษาตามอาการ[ 12 ]
การรับสัมผัสเชื้อ
โดย ทั่วไปแล้ว บุคคลจะไม่ค่อยได้รับสารแอนแทนทรีนแบบแยกเดี่ยว แต่จะได้รับสาร PAH หลายชนิดผสมกัน ซึ่งรวมถึงแอนแทนทรีนด้วย[ 12 ]แอนแทนทรีนและสาร PAH อื่นๆ จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจากการเผาไหม้ สารอินทรีย์ที่ไม่สมบูรณ์โดยมนุษย์ [ 2 ]เช่น การปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรมก๊าซไอเสียจากยานพาหนะและควันบุหรี่รวมถึงแหล่งที่ไม่ใช่มนุษย์ เช่นไฟป่าและการระเบิดของภูเขาไฟการได้รับสารแอนแทนทรีนส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการสูดดมอากาศที่ปนเปื้อน ควันบุหรี่ หรือการรับประทานอาหาร[ 1 ]
บางอาชีพมีการสัมผัสกับ PAH ในระดับที่สูงกว่า รวมถึงแอนแทนทรีน อาชีพที่มีการสัมผัสสูงสุด (>10 μg/m³ )ได้แก่ งานเกี่ยวกับอะลูมิเนียม การผลิตอิเล็กโทรดคาร์บอน การจัดการน้ำมันดินหรือยางมะตอยหลอมเหลว การทำความสะอาดปล่องไฟ และการอัดน้ำยาลงในไม้[ 13 ]ปัจจุบันยังไม่มีการกำหนดขีดจำกัดการสัมผัสเฉพาะสำหรับแอนแทนทรีน อย่างไรก็ตาม หน่วยงานกำกับดูแลมักกำหนดขีดจำกัดสำหรับ PAH เป็นกลุ่ม[ 14 ]
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
เนื่องจาก PAH เช่น แอนทานทรีนมี โครงสร้าง ที่ไม่เป็นขั้ว มาก จึงสามารถถูกดูดซับเข้ากับสารประกอบอินทรีย์ในดินและตะกอน ได้อย่างแน่นหนา ทำให้จุลินทรีย์ สามารถย่อยสลายได้ยากขึ้น อย่างไรก็ตาม PAH สามารถหายไปจากดินได้โดยการชะล้างลงสู่แหล่งน้ำใต้ดิน การดูดซับที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ กับสารอินทรีย์ในดินการ ระเหย การออกซิเดชันด้วยแสง การสูญเสียจากปัจจัยทางกายภาพ การดูดซึมโดยพืช หรือการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์[ 15 ]
การดูดซึม PAH โดยพืชขึ้นอยู่กับชนิดของพืช สภาพแวดล้อม และความสามารถในการละลายของ PAH PAH ที่มีขนาดเล็กกว่าจะมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ น้อยกว่า และละลายในน้ำได้ดีกว่า ทำให้รากดูดซึมและเคลื่อนย้ายได้ง่ายขึ้น[ 16 ] PAH ยังสามารถเข้าสู่พืชในรูปของก๊าซผ่าน การดูดซึม ทางใบ ได้อีกด้วย พืชที่มีปริมาณไขมันสูงมีแนวโน้มที่จะจับกับ PAH ได้ดีกว่า PAH สามารถดูดซับบน พื้นผิว ที่ชอบไขมัน ของแว็กซ์บนใบ และสามารถเข้าสู่ส่วนประกอบภายในของใบได้ ดังนั้นพืชที่มีพื้นที่ใบมากจึงมีศักยภาพในการดูดซึมและสะสม PAH ได้สูงกว่า PAH มีผลเสียต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช[ 17 ]
สิ่งมีชีวิตในน้ำมีความไวต่อการปนเปื้อนของ PAH ผ่านการสัมผัสโดยตรงกับน้ำ ตะกอน และพืชที่ปนเปื้อน PAH ส่วนใหญ่จะอยู่ในเนื้อเยื่อผิวหนัง ทำให้การเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตถูกจำกัด ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ ผ่าน ห่วงโซ่อาหาร[ 15 ] PAH ที่คงอยู่ในดินและตะกอนนำไปสู่การป นเปื้อนอย่างต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตในน้ำและพืช ทำให้เกิดการสะสมทางชีวภาพและการขยายตัวทางชีวภาพ[ 15 ]
การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ
มีการระบุเส้นทางที่แตกต่างกันสามเส้นทางสำหรับการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพของแอนทานเทรนในแบคทีเรีย ได้แก่ เส้นทางที่ 1, 2 และ 3 เส้นทางเหล่านี้ทำให้เกิดเมตาโบไลต์ ประเภทต่างๆ แม้ว่าเมตาโบไลต์เหล่านี้มักจะถูกขับออกมาแต่ก็ยังคงมีความเสี่ยงต่อความเป็นพิษ[ 8 ]
เส้นทางที่ 1
ในวิถีทางที่ 1 สารเมตาบอไลต์ถูกสร้างขึ้นผ่าน การสร้าง อีพอกไซด์ระหว่างคาร์บอนในบริเวณ K วิถีทางนี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดย เอนไซม์ ไซโตโครม P450 2B ซึ่งรับผิดชอบการเติมออกซิเจนเพียงอะตอมเดียว สารเมตาบอไลต์ 4,5-ไดไฮโดรไดออล, 9-ฟีนอล-4,5-ไดไฮโดรไดออล และฟีนอล-ไดไฮโดรไดออล ถูกสร้างขึ้นโดยเอนไซม์อีพอกไซด์ไฮโดรเล ส เอนไซม์นี้ช่วยกำจัดสารพิษต่อพันธุกรรม 4,5-อีพอกไซด์ที่เกิดขึ้นในบริเวณ K
เส้นทางที่ 2
ในวิถีทางที่ II จะมีการสร้าง ควิโนน หลายนิวเคลียส ขึ้น วิถีทางนี้ใช้ปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยตนเองเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นการเปลี่ยนไปเป็น 1,6-ควิโนน, 3,6-ควิโนน (ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์) และ 6,12-ควิโนน จึงเกิดขึ้นโดยการออกซิเดชันผ่านอิเล็กตรอนหนึ่งตัว
เส้นทางที่ 3
สารเมตาบอไลต์ที่เกิดขึ้นในวิถีที่ 3 คือ โมโนฟีนอลและไดฟีนอล เช่นเดียวกับวิถีที่ 1 วิถีที่ 3 ดำเนินไปโดยการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ แต่ในกรณีนี้ เอนไซม์ในกลุ่มย่อย P450 คือ 1A เอนไซม์กลุ่มนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยาโมโนออกซิเจเนชันที่วงแหวนในแอนแทนทรีนด้วยคาร์บอนตำแหน่งที่ 1, 2 และ 3 (วงแหวนด้านบนขวา) ซึ่งนำไปสู่การเกิดโมโนฟีนอลและไดฟีนอลโดยการออกซิเดชันเพิ่มเติม
กลไกการออกฤทธิ์ระดับโมเลกุล
โมเลกุลเช่นเบนโซ[a]ไพรีนและไครซีน ซึ่งมีโครงสร้างทางเคมีคล้ายกับแอนแทนทรีน มีความสามารถในการจับกับโปรตีนอัลบูมินในเลือด ทำให้สามารถขนส่งผ่านร่างกายได้[ 18 ]สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าแอนแทนทรีนอาจถูกขนส่งผ่านร่างกายโดยอาศัยอัลบูมินเช่นกัน แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานเชิงทดลองยืนยันก็ตาม[ 8 ]คาดว่าแอนแทนทรีนจะถูกเผาผลาญเป็นหลักในตับ[ 19 ]
งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าแอนแทนทรีน 4,5-อีพอกไซด์และ 3-ไฮดรอกซีแอนแทนทรีนเป็นเมตาบอไลต์ของแอนแทนทรีนที่มีฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์มากที่สุด[ 8 ]
แอนแทนทรีน 4,5-อีพอกไซด์
วงแหวนอีพอกไซด์ที่ตำแหน่ง 4,5 มีความเครียดสูงและเป็นอิเล็กโทรฟิลิก ทำให้ไวต่อการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกโดยเบสของ DNA โดยเฉพาะตำแหน่ง N7 ของกัวนีน ซึ่งส่งผลให้เกิดสารประกอบ DNAหากไม่ได้รับการซ่อมแซม สารประกอบเหล่านี้อาจนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการจำลองแบบ การแทนที่เบส (เช่นการเปลี่ยน G→T ) และการแตกของสาย DNA ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดมะเร็ง[ 20 ]
3-ไฮดรอกซีแอนแทนเทรน
3-ไฮดรอกซีแอนแทนทีนจะถูกเปลี่ยนรูปทางชีวภาพต่อไปเป็นควิโนน หลายชนิด โดยหลักคือ 3,6-ควิโนน ควิโนนเหล่านี้มี คุณสมบัติ เป็นอิเล็กโทรฟิลทำให้สามารถทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอฟิลเช่น เบสของ DNA ได้ ตำแหน่งการโจมตีหลักคือกัวนีนที่ตำแหน่ง N7 แต่อะดีนีน (N3) และไซโตซีน (N3) ก็สามารถมีส่วนร่วมได้เช่นกัน การโจมตีที่เบสของ DNA ทำให้เกิดสารประกอบ DNA ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการจำลองแบบ การแทนที่เบส (เช่น การเปลี่ยน G→T) และการแตกของสาย DNA ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดมะเร็ง[ 21 ]
ความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับ กลไกการออกฤทธิ์ระดับโมเลกุลของแอนแทนทรีนส่วนใหญ่ได้มาจากการศึกษาเกี่ยวกับสาร PAH ที่คล้ายคลึงกันหลักฐานเชิงทดลองโดยตรงที่เฉพาะเจาะจงกับแอนแทนทรีนมีจำกัด และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อยืนยันผลกระทบที่เป็นพิษของมัน
การเสื่อมสภาพ
ผ่าน กระบวนการ เปลี่ยนแปลงทางชีวภาพแอนแทนทรีนจะถูกแปลงเป็นเมตาโบไลต์ ต่างๆ ในหนู พบว่าเมตาโบไลต์เหล่านี้ส่วนใหญ่คือ 3-ไฮดรอกซีแอนแทนทรีนและแอนแทนทรีน 3,6-ควิโนน[ 22 ] กระบวนการเผาผลาญเพิ่มเติมจะให้เมตาโบไลต์เพิ่มเติมที่ได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งมี ความสามารถในการละลายในน้ำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับสารประกอบดั้งเดิม ทำให้สามารถขับออกได้ 3 ทาง ได้แก่น้ำดีอุจจาระและปัสสาวะ [ 23 ]
โดยทั่วไป PAH ส่วนใหญ่จะถูกขับออกทางน้ำดี และน้อยกว่าในอุจจาระและปัสสาวะ ตัวอย่างเช่น การศึกษาเกี่ยวกับเบนโซ[a]ไพรีนแสดงให้เห็นว่าน้ำดี "คิดเป็น [การขับออก] ประมาณ 60% ของขนาดยาที่ฉีดเข้าเส้นเลือด ในขณะที่การขับออกทางปัสสาวะคิดเป็นเพียงประมาณ 3%" [ 23 ]รูปแบบนี้โดยทั่วไปเป็นจริงสำหรับ PAH ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า เช่น แอนแทนทรีนและเบนโซ[a]ไพรีน[ 23 ]น่าเสียดายที่การศึกษาที่เน้นเฉพาะการขับออกของแอนแทนทรีนนั้นมีจำกัด
การศึกษาเกี่ยวกับ PAH อื่นๆ แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเปอร์เซ็นต์การขับถ่ายทางปัสสาวะ โดยฟีนานเทรนไพรีนและเบนโซ[a]ไพรีนมีประสิทธิภาพการขับถ่ายทางปัสสาวะที่ 40.4%, 11.4% และ 6.3% ตามลำดับ อัตราการขับถ่ายทางปัสสาวะของแอนแทนเทรนน่าจะอยู่ในระดับต่ำ เช่นเดียวกับเบนโซ[a]ไพรีน เนื่องจากมีน้ำหนักโมเลกุลสูง[ 24 ]
สารประกอบกลูคู โรนิกแอซิดของเมตาบอไลต์ PAH ในระบบทางเดินอาหารสามารถถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ได้ จากนั้นเมตาบอไลต์เหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาและสามารถดูดซึมกลับได้ในกระบวนการที่เรียก ว่า การหมุนเวียนระหว่างตับและ ลำไส้ [ 23 ]สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นกับเมตาบอไลต์ของแอนทานเทรนเช่นกัน ทำให้สามารถสัมผัสในร่างกายได้นานขึ้นข้อมูลครึ่งชีวิตของแอนทานเทรนยังไม่พร้อมใช้งาน แต่การศึกษาอื่นๆ เกี่ยวกับ PAH แสดงให้เห็นถึงการขับถ่ายที่ค่อนข้างรวดเร็ว การวิจัยเกี่ยวกับเมตาบอไลต์ PAH ในปัสสาวะแสดงให้เห็นว่า 58-79% ของ OH-PAH ในปัสสาวะมักถูกขับถ่ายภายใน 12 ชั่วโมงแรกหลังจากสัมผัส[ 25 ]คาดว่า PAH ที่มีขนาดเล็กกว่าจะถูกขับถ่ายได้เร็วกว่า PAH ที่มีขนาดใหญ่กว่า เช่น แอนทานเทรน