Hydroxyethylmethacrylat
2-Hydroxyethylmethacrylat, kurz HEMA<ref>Lehrbuch der organischen Chemie, Beyer/Walter</ref>, ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der substituierten Carbonsäureester und Alkohole.
Gewinnung und Darstellung
2-Hydroxyethylmethacrylat wird durch Umsetzung von Methacrylsäure mit Ethylenoxid in Gegenwart von Hydrochinon dargestellt.<ref>Vorlage:RömppOnline</ref> 1999 wurden weltweit etwa 42.000 t hergestellt. Damit gehört 2-Hydroxyethylmethacrylat zu den chemischen Substanzen, die in großen Mengen hergestellt werden („High Production Volume Chemical“, HPVC) und für die von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) eine Datensammlung zu möglichen Gefahren („Screening Information Dataset“, SIDS) angefertigt wurde.<ref>Vorlage:SIDS</ref>
Eigenschaften
2-Hydroxyethylmethacrylat ist eine schwer entzündliche, farblose Flüssigkeit mit fruchtigem Geruch. Ihre wässrige Lösung reagiert sauer.<ref name="GESTIS" /> Die Polymerisationswärme beträgt −50 kJ·mol−1 bzw. −384 kJ·kg−1.<ref name="Polymer Handbook">Brandrup, J.; Immergut, E.H.; Grulke, E.A.; Abe, A.; Bloch, D.R.: Polymer Handbook, 4th Edition, Wiley-VCH 2003, ISBN 978-0-471-47936-9, S. II/369.</ref> Der Verteilungskoeffizient log Kow (Medium: Octanol-Wasser) beträgt 0,42.<ref name="GESTIS" />
Die Dämpfe von 2-Hydroxyethylmethacrylat können mit Luft (Flammpunkt 101 °C) ein explosionsfähiges Gemisch bilden<ref name="GESTIS" />, ab 375 °C tritt Selbstentzündung ein<ref name="Sigma" />.
Spektroskopie
NMR-Spektroskopie
Das 1H-NMR-Spektrum (gemessen in CDCl3) zeigt fünf Signale: δ: 1,90 (t, 3 H, Me, J = 1,3 Hz), 3,80 (t, 2 H, CH2O, J = 6,5 Hz), 4,25 (t, 2 H, CH2O, J = 6,5 Hz), 5,10 (t, 1H, =CH2, J = 1,3 Hz), 6,10 (s, 1H, =CH2) ppm.<ref name=":0">Vorlage:Literatur</ref> Wird in DMSO-d6 gemessen, so ist auch das Proton der Alkoholgruppe sichtbar und es ergeben sich sechs Signale.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
IR-Spektroskopie
Charakteristische IR-Banden von HEMA (gemessen als Film zwischen KBr-Scheiben) sind u. a. die breite O-H-Streckschwingung der durch Wasserstoffbrückenbindungen gebildeten Assoziate um 3500 cm−1, die starken asymmetrischen C-H-Streckschwindungen bei ca. 2970 cm−1, die starke Bande bei ca. 1720 cm−1, welche mit der C=O-Streckschwingung (Ester) assoziiert ist und welcher sich bei ca. 1640 cm−1 die schmale, mittelstarke C=C-Streckschwingung der Vinylidengruppe anschließt.<ref name="SDBS">Vorlage:SDBS</ref> Insgesamt sind im IR-Spektrum alle Banden gut den funktionellen Gruppen zuzuordnen.<ref name=":0" /><ref name="SDBS" />
Verwendung
2-Hydroxyethylmethacrylat wird als Reaktivverdünner bei der radikalischen Strahlenhärtung und als Comonomer für die Herstellung von Acrylharzen verwendet.<ref name="GESTIS" /> Es wird auch zur Herstellung von Acryl-Polymeren (als PolyHEMA oder auch als Copolymer mit Methacrylsäure, Styrol, Methylmethacrylat, Butylacrylat und weiteren), die als Zahnfüllungskunststoffe, Kontaktlinsen, künstliche Fingernägel (hergestellt aus UV-Licht-gehärteten Acrylaten), in der Druckformherstellung (Druckindustrie) und in Acrylharz-Lacken<ref>Informationen zu Kontaktallergenen</ref> verwendet werden. Otto Wichterle und Drahoslav Lím zeigten als erste, dass ein Hydrogel auf der Basis von Hydroxyethylmethacrylat sich als biokompatibles Material eignen könnte und ließen sich ein Verfahren zu deren Herstellung patentieren.<ref>Jörg Zimmermann: Polyol- und Azlacton-Makromonomere für Netzwerksysteme, neue Werkstoffe und biomedizinische Anwendungen. Dissertation, Universität Freiburg, 2001. Vorlage:DNB</ref>
Toxizität
Toxikokinetik
HEMA wird in Säugetieren durch Esterasen schnell zu Ethylenglykol (EG) und Methacrylsäure (MAA) hydrolysiert. Letzte Metabolite sind CO2, welches abgeatmet wird und Oxalsäure, welche mit dem Urin ausgeschieden wird. Die geschätzte Halbwertzeit von HEMA im Säugetiermetabolismus liegt in der Größenordnung weniger Minuten.<ref name="GESTIS" />
Inhalative Toxizität
Die mögliche Inhalation von HEMA ist angesichts des niedrigen Dampfdrucks kein relevanter Expositionsweg, potentiell toxische Konzentrationen können so nicht erreicht werden.<ref name="GESTIS" /><ref name=":1">Vorlage:Registrierungsdossier</ref>
Orale Toxizität
HEMA weist in Studien an Ratten eine geringe akute orale Toxizität auf. Verfügbare Studien geben durchweg einen oralen LD50 für Ratten von > 5.000 mg/kg KG an.<ref name="GESTIS" /><ref name=":1" />
Der orale NOAEL-Wert für Ratten wird mit 30 mg/kg KG angegeben.<ref name=":1" />
Dermale Toxizität
Bei Kaninchen wird der dermale LD50 in den verfügbaren Studien durchweg mit > 3.000 mg/kg KG angegeben.<ref name=":1" />
Die Gefahr der Resorption toxischer Dosen beim Menschen scheint auch aufgrund der schnellen Metabolisierung von HEMA gering.<ref name=":1" />
Sensibilisierung
HEMA wurde im Tierversuch und am Menschen als sensibilisierend eingestuft.<ref name=":1" />
Gentoxizität und Mutagenität
Es liegen für HEMA sowohl positive als auch negative Resultate in in vitro und in in vivo Mutagenitäts-/Genotoxizitätstests vor. Insgesamt wird es nach international anerkannten Kriterien als nicht mutagen eingestuft.<ref name=":1" />
Risikobewertung
Hydroxyethylmethacrylat wurde 2013 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Hydroxyethylmethacrylat waren die Besorgnisse bezüglich Verbraucherverwendung, hoher (aggregierter) Tonnage, hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR) und weit verbreiteter Verwendung sowie der Gefahren ausgehend von einer möglichen Zuordnung zur Gruppe der CMR-Stoffe und der vermuteten Gefahren durch sensibilisierende Eigenschaften. Die Neubewertung fand ab 2014 statt und wurde von Frankreich durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht.<ref>Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Conclusion and Evaluation Report.</ref><ref>Vorlage:CoRAP-Status</ref>
Einzelnachweise
<references />