Диацетил ( 2,3-бутандион , диметилглиоксаль) — простейший представитель ди кетонов с формулой С ₄ H ₆ O ₂ .

Свойства

Диацетил — желто-зелёная жидкость, имеет сильный, жирный запах сливочного масла и сметаны, но практически безвкусен. Растворяется в воде 25 %. С метанолом образует азеотроп (+62 °C, 25 %). Сильно летуч.

Получение

• Синтезируют либо осторожным окислением метилэтилкетона , либо его нитрозированием с последующим гидролизом

${\displaystyle {\mathsf {CH_{3}CH_{2}COCH_{3}+NaNO_{2}+HCl\rightarrow CH_{3}C({\text{=}}NOH)COCH_{3}\rightarrow CH_{3}COCOCH_{3}+NH_{2}OH}}}$

• действием сильных неорганических кислот в присутствии солей Hg на диацетилен
• дегидрированием 2,3-бутандиола
• диацетил получают при ферментации как побочный продукт синтеза валина, когда дрожжи производят α-ацетолактат, который покидает клетку и спонтанно декарбоксилируется в диацетил. Дрожжи затем абсорбируют диацетил, и восстанавливают кето-группу с образованием ацетоина и 2,3-бутандиола, относительно не пахнущие соединения.

Химические свойства

При действии разбавленной щёлочи образуется 2,5-дигидрокси-2,5-диметил-1,4-циклогександион ( 1 ), в концентрированной щёлочи образуется п-ксилохинон ( 2 ).

Подобно другим 1,2-дикетонам, с o-фенилендиамином диацетил даёт производное , с NH ₃ и альдегидами — имидазола . При окислении гидропероксидами образуется уксусная кислота или её ангидрид .

Нахождение в природе

Содержится в коровьем жире, некоторых эфирных маслах , обжаренном кофе, цикории, продуктах гидролиза древесины, пиролиза табака.

Встречается в дистилляционных водах после отгонки эфирных масел кипариса, казацкого можжевельника, корня ветиверы и ириса, западно-индийского сандалового дерева, хмеля, тмина, корня ангелики.

В соке винограда встречается в количествах 0,1— 0,5 мг/дм³, в винах — 0,5—5 мг/дм³. Образуется при окислении ацетоина во время брожения спиртового, яблочно-молочного , а также в процессе различных обработок вин. Количество диацетила находится в прямой зависимости от исходной концентрации сахара в сусле . Участвует в создании аромата вин: некоторым винам придаёт приятный запах лесного ореха или слегка прогорклого масла. Белые столовые вина, содержащие диацетил выше 1 мг/дм³, приобретают тона окисленности. Пороговая концентрация 0,7—0,8 мг/дм³.

В некоторых видах пива (English Pale ales), присутствие диацетила приемлемо или желательно в низких или иногда в средних концентрациях.

Применение

Синтетический диацетил используется для создания некоторых ароматизаторов для пищевой промышленности при формировании запаха масла в производстве маргарина и других жировых пищевых продуктов. Хорошо маскирует синтетические добавки.

Безопасность

Безопасность при производстве

Национальный институт охраны труда США сделал заявление, в котором предположил возможность возникновения серьёзных последствий при долгом вдыхании паров диацетила ^{[ источник не указан 40 дней ]} .

Служащим нескольких заводов, производящих искусственные ароматизаторы сливочного масла, был поставлен диагноз облитерирующий бронхиолит — серьёзное заболевание легких. Среди пострадавших в основном были молодые, здоровые, некурящие мужчины ^{[ источник не указан 40 дней ]} . Против облитерирующего бронхиолита нет лечения, необходима трансплантация лёгких.

Против компаний-производителей были возбуждены судебные дела, и после этого Агентство по охране окружающей среды США запустило исследование химических свойств ароматизаторов масла, использующихся в производстве воздушной кукурузы. В марте 2004 года бывший сотрудник компании по производству воздушной кукурузы Эрик Пиплз получил $ 20 млн за невозместимый вред лёгким, полученный в ходе трудовой деятельности. 19 июля 2005 года присяжные присудили компенсацию в размере $2,7 млн ещё одному служащему завода по производству воздушной кукурузы из Миссури , у которого появились нарушения работы дыхательной системы из-за воздействия диацетила.

26 июля 2006 года Международный профсоюз водителей грузовиков, а также Международный профсоюз работников пищевой промышленности и торговли подали исковое заявление в Администрацию США по охране труда и здоровья, требуя ввести временные нормативы, связанные с чрезвычайным положением, чтобы защитить служащих от вдыхания очень вредных паров диацетила. Заявление сопровождалось подписями более чем 30ти выдающихся ученых. Но решение так и не было принято до сих пор. 21 января 2009 года Администрация США по охране труда и здоровья опубликовала предварительный вариант возможного закона, который бы ограничивал подверженность влиянию диацетила. Проект предусматривает предоставление данных о возможных нарушениях здоровья, способах оценки и сокращения подверженности вредному влиянию, специальном обучении персонала. Помимо диацетила, проект аналогично затрагивает такие вещества как ацетоин , ацетальдегид , уксусная кислота , фурфурол .

В законодательстве Калифорнии в данное время существуют два законопроекта на запрет использования диацетила.

Бюллетень и руководство Администрации США по охране труда и здоровья «Worker Alert» 2010 года рекомендует служащим использовать меры предосторожности, чтобы сократить потенциально смертельно опасные последствия работы с ароматизаторами масла, диацетилом или его заменителями.

Безопасность потребителей

Специалист по лёгочным заболеваниям из Денверского Национального еврейского медицинского и исследовательского центра, доктор Сесиль Рос, в своём письме к федеральным властям и органам государственного регулирования предупредила о возможности развития облитерирующего бронхиолита из-за вдыхания паров диацетила не только у работников производства, но и у простых потребителей. Это связывают с приготовлением воздушной кукурузы, содержащей диацетил, в микроволновой печи. Первым это письмо опубликовал Дэвид Майклз из Университета Джорджа Вашингтона, Института Общественного Здоровья в своем блоге. Но единственным на данный момент примером служит случай, когда потребителю, который в течение как минимум 10 лет употреблял две упаковки воздушной кукурузы с маслом ежедневно, был поставлен диагноз, часто наблюдающийся у работников предприятий, подвергнувшихся влиянию диацетила, — облитерирующий бронхиолит. В этом случае, нарушение работы лёгких были объяснены вдыханием паров. Хоть это и редкий случай, но проба, взятая на кухне этого человека, показала такой же уровень диацетила, как и на местах производства воздушной кукурузы.

Американская Ассоциация производителей экстрактов и ароматизаторов рекомендовала уменьшить содержание диацетила в масле (24 сентября 2007 года). Первым брендом воздушной кукурузы, заменившим диацетил на другой ингредиент стал Pop Weaver, который выпускается компанией Weaver Popcorn Company ( Индианаполис ). 17 декабря 2007 года компания ConAgra Foods, выпускающая воздушную кукурузу под брендами Orville Redenbacher и Act II, официально сообщила, что во всех сортах воздушной кукурузы с маслом, выпускаемых ими, диацетил не будет использоваться. Продукция с изменённым составом появилась на полках магазинов уже в октябре 2007.

Решение Европейской комиссии

Европейская комиссия разрешила использование диацетила в качестве ароматизатора во всех европейских странах. Но в недавнем времени Европейское ведомство по безопасности продуктов питания сделало заявление, в котором говорится, что диацетил наряду с другими ароматизаторами будет перепроверен научной экспертной группой по ароматизаторам и пищевым добавкам.

Примечания