Hydroquinone

Hydroquinone
Hydroquinone
Tên khác	Hydroquinone[1] Idrochinone Quinol 1,4-Dihydroxybenzene 1,4-Hydroxy benzene
Nhận dạng
Số CAS	123-31-9
PubChem	785
Số EC	204-617-8
KEGG	D00073
ChEBI	17594
ChEMBL	537
Số RTECS	MX3500000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ c1cc(ccc1O)O
InChI	đầy đủ 1/C6H6O2/c7-5-1-2-6(8)4-3-5/h1-4,7-8H
Tham chiếu Beilstein	605970
Tham chiếu Gmelin	2742
UNII	XV74C1N1AE
Thuộc tính
Bề ngoài	chất rắn màu trắng
Khối lượng riêng	1.3 g cm^−3, thể rắn
Điểm nóng chảy	172 °C (445 K; 342 °F)
Điểm sôi	287 °C (560 K; 549 °F)
Độ hòa tan trong nước	5.9 g/100 mL (15 °C)
Áp suất hơi	0.00001 mmHg (20°C)[2]
Độ axit (pKa)	9.9[3]
MagSus	-64.63·10^−6 cm³/mol
Cấu trúc
Mômen lưỡng cực	1.4±0.1 D[4]
Các nguy hiểm
Phân loại của EU	Có hại (Xn) Carc. Cat. 3 Muta. Cat. 3 Nguy hiểm cho môi trường (N)
NFPA 704	1 2
Chỉ dẫn R	R22 R40 R41 R43 R50 R68
Chỉ dẫn S	S2 S26 S36/37/39 S61
PEL	TWA 2 mg/m³[2]
LD50	490 mg/kg (động vật có vú, đường uống) 245 mg/kg (chuột, đường uống) 200 mg/kg (thỏ, đường uống) 320 mg/kg (chuột cống, đường uống) 550 mg/kg (chuột bạch, đường uống) 200 mg/kg (chó, đường uống) 70 mg/kg (mèo, đường uống)[5]
REL	C 2 mg/m³ [15 phút][2]
IDLH	50 mg/m³[2]
Các hợp chất liên quan
Nhóm chức liên quan	Pyrocatechol Resorcinol
Hợp chất liên quan	1,4-benzoquinone
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Y kiểm chứng (cái gì ^YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Hydroquinone, cũng gọi là benzen-1,4-diol hoặc quinol là một hợp chất hữu cơ, một loại phenol và là dẫn xuất của benzen, có công thức hóa học là C₆H₄(OH)₂. Nó có hai nhóm hydroxyl liên kết cộng hóa trị với vòng benzen ở vị trí para. Ở thể rắn, nó là dạng hạt màu trắng. Các dẫn xuất thay thế của hợp chất gốc này cũng được gọi là hydroquinone. Tên gọi "hydroquinone" được Friedrich Wöhler đặt ra vào năm 1843.^[6]

Sản xuất

Hydroquinone được sản xuất công nghiệp theo hai phương pháp chính.^[7]

• Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất cũng tương tự như quy trình sản xuất cumen trong cơ chế phản ứng và liên quan đến quá trình trao đổi hóa benzen với propen để tạo ra 1,4-diisopropylbenzen. Hợp chất này phản ứng với không khí tạo ra bis(hydroperoxide), có cấu trúc tương tự hydroperoxide cumen và sắp xếp lại trong acid cho ra aceton và hydroquinone.^[8]
• Phương pháp thứ hai liên quan đến hydroxyl hóa phenol. Quá trình chuyển đổi sử dụng oxy già và tạo ra một hỗn hợp hydroquinone và catechol:

C₆H₅OH + H₂O₂ → C₆H₄(OH)₂ + H₂O

Các phương pháp khác ít phổ biến hơn bao gồm:

• Oxy hóa anilin bằng mangan dioxide tiếp theo là khử 1,4-benzoquinone. Quá trình này được tiến hành theo từng đợt và tạo ra một dòng thải đáng kể.
• Một tổng hợp tiềm năng quan trọng của hydroquinone từ acetylen và sắt pentacarbonyl đã được đề xuất sắt pentacarbonyl làm chất xúc tác.^{[9][10][11][12][13][14]} Sắt pentacarbonyl đóng vai trò là chất xúc tác, chứ không phải thuốc thử, khi có mặt khí carbon monoxide tự do. Rhodi hoặc rutheni có thể thay thế sắt làm chất xúc tác với sản lượng hóa học thuận lợi nhưng thường không được sử dụng do chi phí phục hồi của hỗn hợp phản ứng.^[12]
• Hydroquinone và các dẫn xuất của nó cũng điều chế được bằng cách oxy hóa nhiều loại phenol khác nhau. Những ví dụ bao gồm oxy hóa Elbs persulfate và oxy hóa Dakin.
• Hydroquinone lần đầu tiên được các nhà hoá học người Pháp Pelletier và Caventou thu được vào năm 1820 qua việc chưng cất phá hủy acid quinic.

Phản ứng

Khả năng phản ứng của các nhóm O-H của hydroquinone giống với phenol khác, có tính acid yếu. Base liên hợp kết quả trải qua quá trình O-alkyl hóa dễ dàng tạo ra các mono- và diether. Tương tự như vậy, hydroquinone rất dễ bị thay thế vòng do phản ứng Friedel–Crafts như là alkyl hóa. Phản ứng này khai thác trên phương pháp tới các chất chống oxy hóa phổ biến như 2-tert-butyl-4-methoxyphenol ("BHA"). Thuốc nhuộm hữu hiệu quinizarin sản xuất bằng cách diacyl hóa hydroquinone với anhydride phthalic.

Oxy hóa khử

Hydroquinone bị oxy hóa trong điều kiện nhẹ cho ra benzoquinone. Quá trình này có thể được đảo ngược. Một số dẫn xuất hydroquinone tự nhiên biểu hiện loại phản ứng này, ví dụ là coenzyme Q. Trong công nghiệp, phản ứng này được khai thác cả với chính hydroquinone nhưng thường xuyên hơn với các dẫn xuất của nó, trong đó OH được thay thế bằng amin.

Sự tạo nhóm amin

Phản ứng quan trọng là chuyển đổi hydroquinone sang các dẫn xuất mono- và diamino. Methylaminophenol, sử dụng trong nhiếp ảnh, sản xuất bằng cách này:^[15]

C₆H₄(OH)₂ + CH₃NH₂ → C₆H₄(OH)(N(H)CH₃) + H₂O

 Diamin tương tự vậy, có ích trong ngành công nghiệp cao su làm "chất chống oxy (?)", được sản xuất tương tự từ anilin:

C₆H₄(OH)₂ + 2 C₆H₅NH₂ → C₆H₄(N(H)C₆H₅)₂ + 2 H₂O

Ứng dụng

Hydroquinone có nhiều ứng dụng chủ yếu liên quan đến hoạt động của nó như là chất khử hòa tan được trong nước. Đây là một thành phần chính trong hầu hết các chất tráng/rửa phim và giấy, với hợp chất metol, nó khử halide bạc thành bạc nguyên tố.

Có nhiều cách sử dụng liên quan đến khả năng khử của nó. Như làm chất ức chế trùng hợp, khai thác các đặc tính chống oxy hóa nó, hydroquinone ngăn ngừa trùng hợp acid acrylic, methyl methacrylat, cyanoacrylat, và các monome khác dễ bị trùng hợp bắt đầu từ gốc. Bằng cách hoạt động làm chất bay màu gốc tự do, hydroquinone giúp kéo dài thời hạn sử dụng của nhựa nhạy cảm với ánh sáng như là preceramic polymer.^[16]

Hydroquinone có thể mất một proton từ cả hai nhóm hydroxyl để hình thành nên ion diphenolat. Muối dinatri diphenolat của hydroquinon được sử dụng làm đơn vị comonomer xen kẽ vào sản xuất polyme PEEK.

Mất sắc tố da

Hydroquinone được sử dụng như một chất bôi ngoài da trong làm trắng da để làm giảm màu da. Nó không có khuynh hướng gây chàm như metol. Đây là thành phần chỉ kê đơn ở một số quốc gia, bao gồm các quốc gia thành viên của Liên minh châu Âu theo Chỉ thị 76/768/EEC:1976.^[17][18]

Năm 2006, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã thu hồi phê duyệt hydroquinone trước đó của mình và đề nghị lệnh cấm đối với tất cả các chế phẩm không kê đơn.^[19] FDA tuyên bố rằng hydroquinone không thể loại trừ được là chất có khả năng gây ung thư^[20]. Kết luận này được đưa ra dựa trên mức độ hấp thụ ở người và tỷ lệ mắc khối u ở chuột trong một số nghiên cứu trong đó chuột trưởng thành được phát hiện có tỷ lệ khối u tăng lên, bao gồm tăng sản tế bào nang tuyến giáp (biến đổi kích thước nhân), bệnh bạch cầu đơn nhân, ung thư biểu mô tế bào gan, "u tuyến tế bào ống thận (?)". Chiến dịch vì Mỹ phẩm An toàn cũng đã nêu bật những mối quan tâm.^[21]

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydroquinone nếu dùng bằng đường uống có thể gây nên bệnh ochronosis ngoại sinh, một căn bệnh gây biến dạng, trong đó sắc tố màu xanh đen sẽ tích tụ trên da; tuy nhiên, các chế phẩm da chứa thành phần được sử dụng tại chỗ. FDA đã phân loại hydroquinone vào năm 2006 là sản phẩm an toàn - thường được công nhận là an toàn và hiệu quả (GRASE), tuy vậy các nghiên cứu bổ sung trong Chương trình nghiên cứu độc tính quốc gia (NTP) đã được đề xuất để xác định xem liệu có nguy cơ cho con người từ việc sử dụng hydroquinone.^[22][23] Đánh giá của NTP cho thấy một số bằng chứng về tác động gây ung thư và độc tính trên gen lâu dài.^[24]

Khi hydroquinone được sử dụng như một chất làm sáng da có thể hiệu quả nếu sử dụng hợp lý, nó cũng có thể gây nhạy cảm cho da. Dùng kem chống nắng hàng ngày có chỉ số PPD cao (persistent pigment darkening) giúp giảm đi nguy cơ bị tổn thương thêm. Hydroquinone đôi khi được kết hợp với acid alpha hydroxy có tác dụng tẩy tế bào chết trên da để thúc tốc quá trình làm sáng da. Tại Hoa Kỳ, các phương pháp điều trị tại chỗ thường chứa tới 2% hydroquinone. Nếu không, nồng độ sẽ cao hơn (lên đến tận 4%) nên được kê đơn và sử dụng một cách thận trọng.

Khi mà hydroquinone vẫn được kê đơn rộng rãi để điều trị chứng tăng sắc tố, các câu hỏi về hồ sơ an toàn của nó được nêu ra bởi cơ quan quản lý tại EU, Nhật Bản và Hoa Kỳ khuyến khích việc tìm kiếm những chất khác có hiệu quả tương đương.^[25] Một số chất như vậy đã có sẵn hoặc đang được nghiên cứu^[26], gồm có acid azelaic^[27], acid kojic, retinoid, cysteamin^[28], steroid tại chỗ, acid glycolic và các chất khác. Một trong số đó, 4-butylresorcinol, đã được chứng minh là có hiệu lực hơn vào việc điều trị các rối loạn da liên quan đến sắc tố melanin, cũng như đủ an toàn để bán không cần kê đơn gì hết.

Tồn tại trong tự nhiên

Hydroquinone là một trong hai chất phản ứng trong tuyến phòng vệ của bọ cánh cứng thả bom, cùng với hydro peroxide (và có lẽ là các hợp chất khác, tùy thuộc vào loài), thu thập trong khoang chứa. Khoang chứa mở ra thông qua một van điều khiển-bằng cơ vào lỗ có thành dày. Khoang này lót bằng các tế bào tiết ra catalase và peroxidase. Khi dung dịch của khoang chứa bị ép vào lỗ phản ứng, catalase và peroxidase nhanh chóng phân hủy hydro peroxide và xúc tác quá trình oxy hóa hydroquinone thành p-quinone. Những phản ứng này giải phóng oxy tự do và tạo ra đủ nhiệt để đưa hỗn hợp đến điểm sôi và hóa hơi khoảng 1/5 lượng này, tạo ra một tia nước nóng từ bụng bọ cánh cứng.^[29]

Dẫn xuất Farnesyl hydroquinone tiết ra từ loài Turricula parryi là chất gây kích ứng chính, có thể gây viêm da tiếp xúc nghiêm trọng ở người.

Hydroquinone được cho là độc tố có hoạt tính trong nấm Agaricus hondensis.^[30]

Hydroquinone đã được chứng minh là một trong những thành phần hóa học có trong keo ong tự nhiên. ^[31]

Nó cũng là một trong những hợp chất hóa học tìm thấy trong castoreum. Hợp chất này được thu thập từ túi thầu dầu của hải ly.^[32]

Trong cây cỏ gấu (Arctostaphylos uva-ursi), arbutin chuyển đổi sang hydroquinone.

Tham khảo

1. Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên iupac2013
2. ^ “NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0338”. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
3. “Hydroquinone” (PDF). OECD SIDS. UNEP Publications. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 20 tháng 10 năm 2016. Truy cập ngày 27 tháng 9 năm 2020.
4. Lander, John J.; Svirbely, John J. Lander, W. J. (1945). “The Dipole Moments of Catechol, Resorcinol and Hydroquinone”. Journal of the American Chemical Society. 67 (2): 322–324. doi:10.1021/ja01218a051.
5. “Hydroquinone”. Nguy hiểm ngay lập tức đến tính mạng hoặc sức khỏe. Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Hoa Kỳ (NIOSH).
6. F. Wöhler (1844) "Untersuchungen über das Chinon" (Investigations of quinone), Annalen der Chemie und Pharmacie, 51: 145-163. From page 146: "Das so erhaltene Destillat … enthält … einen neuen, krystallisierenden Körper, den ich unter dem Namen farbloses Hydrochinon weiter unten näher beschreiben werde." (The distillate so obtained … contains … a new, crystallizable substance, that I will describe, under the name of colorless hydroquinone, further below in more detail.) [Note: Wöhler's empirical formula for hydroquinone (p. 152) is incorrect because (1) he attributed 25 (instead of 24) carbon atoms to the molecule, and (2) as many chemists at the time did, he used the wrong atomic masses for carbon (6 instead of 12) and oxygen (8 instead of 16). With these corrections, his empirical formula becomes: C₁₂H₁₂O₄. Dividing the subscripts by 2, the result is: C₆H₆O₂, which is correct.]
7. Phillip M. Hudnall "Hydroquinone" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. 2005 Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a13_499.
8. Gerhard, Franz; Roger, A. Sheldon (15 tháng 6 năm 2000). “Oxidation”. Wiley Online Library. doi:10.1002/14356007.a18_261. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2020.
9. Reppe, Walter; Kutepow, N; Magin, A (1969). “Cyclization of Acetylenic Compounds”. Angewandte Chemie International Edition in English. 8 (10): 727–733. doi:10.1002/anie.196907271.
10. Hubel, Karl; Braye, Henri (1960). Process for the preparation of substituted cyclic compounds and products resulting therefrom US3149138 A (PDF). Union Carbide Corp.
11. Pino, Piero; Braca, Giuseppe; Sbrana, Glauco (1964). Preparation of hydroquinone US3355503 A (PDF). Lonza Ag.
12. ^ Walter, Reppe; Magin, August (1966). Production of hydroquinones US3394193 A (PDF). Basf Ag.
13. Piero, Pino; Giuseppe, Braca; Frediano, Settimo; Glauco, Sbrana (1967). Preparation of hydroquinone US3459812 A (PDF). Lonza Ag.
14. Holmes, J.; Hagemeyer, H. (1971). Process for the production of hydroquinone US 3742071 A (PDF). Eastman Kodak Co.
15. Phillip, M.H. (15 tháng 6 năm 2000). “Hydroquinone”. Wiley Online Library. doi:10.1002/14356007.a13_499. Truy cập ngày 26 tháng 6 năm 2020.
16. “Additive Manufacturing of Ceramics from Preceramic Polymers: A Versatile Stereolithographic Approach Assisted by Thiol-Ene Click Chemistry”. ResearchGate. tháng 2 năm 2019. Truy cập ngày 26 tháng 9 năm 2020.
17. Chỉ thị 76/768/EEC ngày 27 tháng 5 năm 1976: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:31976L0768:EN:HTML
18. “Clear N Smooth Skin Toning Cream recalled”. ngày 4 tháng 10 năm 2011. Truy cập ngày 4 tháng 4 năm 2018.
19. Streitwieser, Andrew; H Heathcock, Clayton; M Kosower, Edward (1992). Introduction to organic chemistry (ấn bản thứ 4). Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall. OCLC 52836313.
20. Research, Center for Drug Evaluation and. “About the Center for Drug Evaluation and Research - Hydroquinone Studies Under The National Toxicology Program (NTP)”. www.fda.gov (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 12 tháng 2 năm 2017.
21. “Campaign For Safe Cosmetics - Hydroquinone”. Bản gốc lưu trữ ngày 27 tháng 11 năm 2010. Truy cập ngày 30 tháng 9 năm 2017.
22. Olumide, YM; Akinkugbe, AO; Altraide, D; Mohammed, T; Ahamefule, N; Ayanlowo, S; Onyekonwu, C; Essen, N (tháng 4 năm 2008). “Complications of chronic use of skin lightening cosmetics”. International Journal of Dermatology. 47 (4): 344–53. doi:10.1111/j.1365-4632.2008.02719.x. PMID 18377596.
23. “Hydroquinone 10022-H”. ntp.niehs.nih.gov (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 12 tháng 2 năm 2017. Bảo trì CS1: Ngôn ngữ không rõ (link)
24. “Hydroquinone 10022-H”. ntp.niehs.nih.gov (bằng tiếng Anh). Lưu trữ bản gốc ngày 1 tháng 10 năm 2017. Truy cập ngày 12 tháng 2 năm 2017.
25. Draelos, Zoe Diana (ngày 1 tháng 9 năm 2007). “Skin lightening preparations and the hydroquinone controversy”. Dermatologic Therapy. 20 (5): 308–313. doi:10.1111/j.1529-8019.2007.00144.x. ISSN 1529-8019. PMID 18045355.
26. Bandyopadhyay, Debabrata (ngày 1 tháng 1 năm 2009). “TOPICAL TREATMENT OF MELASMA”. Indian Journal of Dermatology. 54 (4): 303–309. doi:10.4103/0019-5154.57602. ISSN 0019-5154. PMC 2807702. PMID 20101327.
27. Mazurek, Klaudia; Pierzchała, Ewa (ngày 1 tháng 9 năm 2016). “Comparison of efficacy of products containing azelaic acid in melasma treatment”. Journal of Cosmetic Dermatology. 15 (3): 269–282. doi:10.1111/jocd.12217. ISSN 1473-2165. PMID 27028014.
28. Mansouri, P.; Farshi, S.; Hashemi, Z.; Kasraee, B. (ngày 1 tháng 7 năm 2015). “Evaluation of the efficacy of cysteamine 5% cream in the treatment of epidermal melasma: a randomized double-blind placebo-controlled trial”. The British Journal of Dermatology. 173 (1): 209–217. doi:10.1111/bjd.13424. ISSN 1365-2133. PMID 25251767.
29. Organic Chemistry, Solomon and Fryhle, 10th edition, Wiley Publishing, 2010.^{[cần số trang]}
30. Joval, E; Kroeger, P; N (tháng 4 năm 1996). “Hydroquinone: the toxic compound of Agaricus hondensis”. Planta Medica. 62 (2): 185. doi:10.1055/s-2006-957852. PMID 17252436.
31. Burdock, G.A. (1998). “Review of the biological properties and toxicity of bee propolis (propolis)”. Food and Chemical Toxicology. 36 (4): 347–363. doi:10.1016/S0278-6915(97)00145-2. PMID 9651052.
32. The Beaver: Its Life and Impact. Dietland Muller-Schwarze, 2003, page 43 (book at google books)

Liên kế ngoài

• Thẻ An toàn Hóa chất Quốc tế 0166
• NIOES Hướng dẫn Bỏ túi về Các mối nguy Hóa chất
• Chuyên khảo IARC: "Hydroquinone"