Quelltext der Seite Benzo(a)pyren

{{SEITENTITEL:Benzo(''a'')pyren}}
{{Korrekter Titel|Benzo[''a'']pyren}}
{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel      = [[Datei:Benzo(pqr)tetraphene 200.svg|alt=|Strukturformel von Benzo[''a'']pyren]]
| Name                = Benzo[''a'']pyren
| Andere Namen        = * Benzo[''pqr'']tetraphen ([[IUPAC-Nomenklatur|IUPAC]])
* B[''a'']p
* 1,2-Benzpyren
* 3,4-Benzpyren
* Benzo[''def'']chrysen
| Summenformel        = C<sub>20</sub>H<sub>12</sub>
| CAS                 = {{CASRN|50-32-8}}
| EG-Nummer           = 200-028-5
| ECHA-ID             = 100.000.026
| PubChem             = 2336
| ChemSpider          = 2246
| Beschreibung        = gelbliche Plättchen oder Nadeln<ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Benzo(a)pyren|ZVG=22500|CAS=50-32-8|Abruf=2024-01-02}}</ref> mit aromatischem Geruch
| Molare Masse        = 252,32 [[Gramm|g]]·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat            = fest
| Dichte              = 1,35 g·cm<sup>−3</sup> (20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Schmelzpunkt        = 179 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt          = 495&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck          = 
| Löslichkeit         = * praktisch unlöslich in Wasser (3 mg·[[Liter|l]]<sup>−1</sup>)<ref name="GESTIS" />
* löslich in organischen Lösungsmitteln<ref name="ABC Chemie">''Brockhaus ABC Chemie.'' VEB F. A. Brockhaus Verlag, Leipzig 1965, S.&nbsp;172.</ref>
| CLH                 = {{CLH-ECHA|ID=100.000.026|Name=Benzo&#x5B;def&#x5D;chrysene|Abruf=2016-02-01}}
| Quelle GHS-Kz       = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme     = {{GHS-Piktogramme|08|07|09}}
| GHS-Signalwort      = Gefahr
| H                   = {{H-Sätze|317|340|350|360FD|410}}
| EUH                 = {{EUH-Sätze|-}}
| P                   = {{P-Sätze|202|261|273|280|302+352|308+313}}
| Quelle P            = <ref name="GESTIS" />
| REACH               = {{REACH|ECHA-ID=100.000.026|Zulassungspflicht=|Artikel57=abcde|Abruf=2016-06-20}}
| MAK                 = * [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]: ''nicht eingestuft, da Verdacht auf krebserzeugende Wirkung''<ref name="GESTIS" />
* Schweiz: 0,002 mg·m<sup>−3</sup><ref>{{SUVA-MAK |CAS-Nummer=50-32-8 |Abruf=2024-04-29}}</ref>
}}

'''Benzo&#91;''a''&#93;pyren''' ist ein [[Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe|polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoff]]. Formal handelt es sich um ein [[Pyren]] mit einem zusätzlich [[Anellierung|anellierten]] [[Benzol]]. 

== Vorkommen und Entstehung ==
Benzo&#91;''a''&#93;pyren kommt im [[Steinkohlenteer]] vor. Zudem entsteht es bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Stoffen und ist infolgedessen weit verbreitet. So findet man es in Auto- und Industrieabgasen. Während des Rauchens von [[Zigaretten]] wird es bei ungefähr 300&nbsp;°C in der [[Tabak]]brennzone in erheblichen Mengen gebildet.<ref>dkfz.de: [http://www.dkfz.de/de/tabakkontrolle/download/Publikationen/FzR/FzR_Kanzerogene_im_Tabakrauch.pdf ''Krebserzeugende Substanzen im Tabakrauch''] (PDF; 1,2&nbsp;MB), 2009.</ref><ref>umweltanalytik.com: [http://www.umweltanalytik.com/lexikon/ing8.htm ''Polyzyklisch aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) – Schadstoffinformation'']</ref>

Auch beim Rösten von [[Kaffeebohne]]n entsteht Benzo&#91;''a''&#93;pyren in nachgewiesenermaßen sehr geringen Mengen (0,3 bis 0,5&nbsp;µg·kg<sup>−1</sup>).<ref>W. Fritz: ''Zur Bildung cancerogener Kohlenwasserstoffe bei der thermischen Behandlung von Lebensmitteln.2. Mitt. Das Rösten von Bohnenkaffee und Kaffee-Ersatzstoffen.'' In: ''Food / Nahrung'', 12, 1968, S.&nbsp;799, [[doi:10.1002/food.19680120810]].</ref>

In Grillprodukten, die über [[Holzkohle]] oder [[Kiefern]]zapfen zubereitet wurden, lässt sich Benzo&#91;''a''&#93;pyren ebenfalls nachweisen. Spuren von Benzo&#91;''a''&#93;pyren kommen im [[Boden (Bodenkunde)|Boden]], in [[Gemüse]] und [[Getreide]] vor.

== Gewinnung und Darstellung ==
Benzo&#91;''a''&#93;pyren lässt sich aus Kohlenteer und anderen Teeren durch [[Extraktion (Verfahrenstechnik)|Extraktion]] gewinnen. Eine frühe im Jahre 1935 beschriebene Synthesevariante startet mit einer [[Friedel-Crafts-Acylierung]] von [[Pyren]] mit [[Bernsteinsäureanhydrid]]. Die resultierende Pyrenoylpropionsäure wird mittels [[Zink]] zur Pyrenylbuttersäure reduziert und anschließend in Gegenwart von [[Zinntetrachlorid]] cyclisiert. Das Zwischenprodukt Ketotetrahydrobenzopyren wird dann wieder mittels Zink zum Tetrahydrobenzopyren reduziert. Die Bildung des Benzo&#91;''a''&#93;pyren erfolgt dann durch eine Dehydrierung mittels [[Schwefel]] oder [[Selen]].<ref>A. Winterstein, H. Vetter, K. Schön: ''Zur Synthese des krebs-erregenden 3.4-Benzpyrens.'' In: ''[[Chem. Ber.]]'', 68, 1935, S. 1079–1085, [[doi:10.1002/cber.19350680617]].</ref> <!--Eine [[Synthese (Chemie)|Synthese]] kann durch [[Katalyse|katalytische]] [[Hydrierung]] von [[Cycloalkane]]n in Gegenwart der [[Übergangsmetalle]] [[Platin]], [[Palladium]] und [[Nickel]] bewerkstelligt werden. Eine alternative Hydrierungsmethode ist die bei Hitze, wenn man die [[Chemisches Element|Elemente]] [[Selen]] und [[Schwefel]] sowie [[Disulfide]] als Katalysator einsetzt.--> 

Eine neuere dreistufige Synthese geht von der 2-Naphthylboronsäure aus, welche im ersten Schritt in einer [[Suzuki-Kupplung|Suzuki-Reaktion]] mit 2-Brombenzol-1,3-dicarbaldehyd gekuppelt wird. Die Aldehydfunktionen des Kupplungsproduktes werden im zweiten Schritt in einer [[Wittig-Reaktion]] mit Methoxymethylentriphenylphosphin umgesetzt. Die [[Cyclisierung]] zur Zielverbindung erfolgt dann mittels [[Methansulfonsäure]].<ref>R. G. Harvey, K. Lim, Q. Dai: ''A Convenient New Synthesis of Benzo[a]pyrene.'' In: ''[[J. Org. Chem.]]'', 69, 2004, S. 1372–1373.</ref>

[[Datei:Benzo(a)pyrene synthesis 01.svg|553px|alt=|Synthese von Benzo&#91;''a''&#93;pyren]]

== Struktur ==
Das Benzo&#91;''a''&#93;pyren-[[Molekül]] gehört zu den pentacyclischen, d.&nbsp;h. aus fünf [[Benzol]]-Ringen bestehenden polycyclischen aromatischen [[Kohlenwasserstoffe]]n. Die Ringe sind über ihre Kanten miteinander verbunden ([[Anellierung|anelliert]]). Das Molekül besitzt, wie Benzol aufgrund des delokalisierten π-Elektronensystems, [[Aromate|aromatischen]] Charakter.

== Eigenschaften ==
[[Datei:Benzo(a)pyrene.jpg|mini|Kristallines Benzo[a]pyren unter normalem und unter UV-Licht]]

Benzo&#91;''a''&#93;pyren ist ein heller, leicht gelblicher kristalliner Feststoff, der entweder in Form von Plättchen mit einer [[Dichte]] von 1,282 g·cm<sup>−3</sup> oder als Nadeln (Dichte 1,351 g·cm<sup>−3</sup>) vorliegt. Benzo&#91;''a''&#93;pyren schmilzt bei 179 [[Grad Celsius|°C]] und siedet bei 495&nbsp;°C. Die [[Dampfdruck]]funktion ergibt sich nach [[Antoine-Gleichung|August]] entsprechend lg(P) = −A/T+B (P in Pa, ''T'' in K) mit A = 4989 und B = 11,59 im Temperaturbereich von 70&nbsp;°C bis 180&nbsp;°C.<ref name="Hinckley">D. A. Hinckley, T. F. Bidleman, W. T. Foreman, J. R. Tuschall: ''Determination of vapor pressures for nonpolar and semipolar organic compounds from gas chromatograhic retention data.'' In: ''[[J. Chem. Eng. Data]].'', 35, 1990, S. 232–237. [[doi:10.1021/je00061a003]]</ref> In [[Wasser]] und [[Alkohole]]n ist es un- bzw. gering löslich. In aromatischen [[Kohlenwasserstoffe]]n löst es sich hingegen gut, in [[Benzol]] z.&nbsp;B. unter violetter [[Fluoreszenz]].

== Sicherheitshinweise ==
Benzo[''a'']pyren hat eine [[Exposition-Risiko-Beziehung#Akzeptanz- und Toleranzkonzentrationen|Akzeptanzkonzentration]] von 70&nbsp;ng/m³ und eine [[Exposition-Risiko-Beziehung#Akzeptanz- und Toleranzkonzentrationen|Toleranzkonzentration]] von 700&nbsp;ng/m³ nach [[TRGS]] 910.<ref name="GESTIS" /> Der K<sub>OC</sub>-Wert beträgt 4.500.000&nbsp;l/kg (Sediment) und der log K<sub>OW</sub>-Wert 6,15.

Benzo(a)pyren wurde am 20. Juni 2016 in der [[Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe]] aufgenommen.<ref name="SVHC_100.000.026" />

=== Karzinogen ===
[[Datei:Benzo(a)pyrene metabolism.svg|540px|mini|Metabolismus von Benzo&#91;''a''&#93;pyren zum kanzerogenen Benzo&#91;''a''&#93;pyren-7,8-dihydroxy-9,10-epoxid]]
Benzo&#91;''a''&#93;pyren ist eine der am längsten bekannten und untersuchten krebserregenden ([[karzinogen]]en) Verbindungen. Das Risiko, dass Zigarettenrauch [[Lungenkrebs]] hervorruft, wird zu einem großen Teil auf Benzo&#91;''a''&#93;pyren zurückgeführt. Benzo&#91;''a''&#93;pyren gilt auch als die Ursache des so genannten Schornsteinfegerkrebses, ein Tumor der Hodenhaut, der sich vor allem durch den Reiz des Rußes entwickelt, in dem Benzo&#91;''a''&#93;pyren enthalten ist.

Benzo&#91;''a''&#93;pyren selbst ist dabei nicht giftig, wird allerdings im Körper durch Monooxygenasen aus der [[Cytochrom P450|Cytochrom-P450-Familie]] (Subtypen CYP1A1 und CYP1B1) zunächst zu Benzo&#91;''a''&#93;pyren-7,8-epoxid umgewandelt. Nach der Hydrolyse der [[Epoxid|Epoxid-Gruppe]] durch eine Epoxid-Hydrolase wird das entstandene 7,8-Dihydroxybenzo&#91;''a''&#93;pyren in Position 9 erneut epoxidiert und so zum kanzerogenen Benzo&#91;''a''&#93;pyren-7,8-dihydroxy-9,10-epoxid umgesetzt.<ref name="Hao Jang et al.">Hao Jiang u.&nbsp;a.: ''Metabolism of Benzo&#91;''a''&#93;pyrene in Human Bronchoalveolar H358 Cells Using Liquid Chromatography-Mass Spectrometry.'' {{PMC|2423818}}.</ref> Dessen Epoxid-Gruppe reagiert chemisch mit DNA (genauer gesagt über N<sup>2</sup> an [[Guanin]]<ref>G. Eisenbrand, M. Metzler: ''Toxikologie für Chemiker.'' Georg Thieme Verlag, Stuttgart, ISBN 3-13-127001-2, S. 66.</ref>) und beeinträchtigt so die Struktur der DNA, was Zellteilungen verhindern oder Mutationen begünstigen kann.<ref name="Gossauer">[[Albert Gossauer]]: ''Struktur und Reaktivität der Biomoleküle.'' Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich 2006, ISBN 3-906390-29-2, S. 218.</ref>

Es ist nach der [[CLP-Verordnung|VO(EG) Nr. 1272/2008]] (CLP-VO) als krebserregend der Kategorie 1B eingestuft.<ref>Anh. VI Teil III, Index-Nr. 601-032-00-3, Kennzeichnung H350; außerdem Einstufung der Keimzellmutagenität als Muta.1B und als reproduktionstoxisch der Kategorie Repr.1B.</ref>

In [[Pyrolyse]]produkten aus organischem Material (z.&nbsp;B. Steinkohlenruß, -teer oder -pech) können krebserzeugende [[polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe]] (PAK) enthalten sein. Diese werden in der [[Technische Regeln|TRGS]] 906 oder in der Richtlinie 2004/37/EG als krebserzeugend der Kategorie 1A oder 1B bezeichnet. Bei Tätigkeiten mit Pyrolyseprodukten, die krebserzeugende PAK enthalten, ist es zulässig, Benzo[a]pyren als Bezugssubstanz zu wählen. So dient Benzo[a]pyren häufig als Leitkomponente für die Bewertung der PAK-Belastung.<ref>{{Internetquelle |autor=Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA): IFA Report 1/2021 |url=https://www.dguv.de/ifa/publikationen/reports-download/reports-2021/ifa-report-1-2021/index.jsp |titel=Gefahrstoffliste 2021 – Gefahrstoffe am Arbeitsplatz |abruf=2021-11-10}}</ref> Benzo[a]pyren kann z.&nbsp;B. in Kokereien, bei Feuerwehrtätigkeiten, bei der Brandschadensanierung und bei Schmiedearbeiten eine Gefahr für die Beschäftigten darstellen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.gda-gefahrstoff-check.de/daten/gda/GDA_Gefahrstoffcheck.pdf |titel=GDA Gefahrstoff-Check |werk=Arbeitsprogramm „Sicherer Umgang mit krebserzeugenden Gefahrstoffen“ der Gemeinsamen Deutschen Arbeitsschutzstrategie (GDA) |format=PDF |abruf=2021-11-10}}</ref>

Laut der [[Technische Regeln für Gefahrstoffe|Technischen Regel für Gefahrstoffe]] (TRGS) 910 beträgt die Akzeptanzkonzentration für Benzo[a]pyren 70 ng/m³ (E-Fraktion), die Toleranzkonzentration liegt bei 700 ng/m³ (E-Fraktion). Arbeitsplatzmessungen von Benzo[a]pyren in der einatembaren Staubfraktion im Zeitraum von 2011 bis 2020 zeigen, welche Branchen einem erhöhten Risiko ausgesetzt sind. Dazu gehören u. a. Kokereien, Elektrotechnik, Herstellung feuerfester Waren, chemische Industrie, Bauwirtschaft, Hochöfen, Stahlwerke, Energiegewinnung, Stahlbearbeitung.<ref>{{Internetquelle |autor=Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) |url=https://www.dguv.de/medien/ifa/de/pra/krebs/datenblatt_bap-bf.pdf |titel=Expositionsdaten zu Benzo(a)pyren (PAK Leitkomponente) |format=PDF |abruf=2023-05-03}}</ref>

=== Wassergefährdung ===
Für im Wasser lebende Organismen ist es sehr giftig. Es ist daher nach der CLP-VO als ''Aquatic Acute 1'' und ''Aquatic Chronic 1'' eingestuft.<ref>Anh. VI Teil III, Index-Nr. 601-032-00-3, Kennzeichnung H400 und H410</ref> Nach der deutschen Verordnung über Anlagen zum Umgang mit [[Wassergefährdende Stoffe|wassergefährdenden Stoffen]] ([[AwSV]]) ist es daher der [[Wassergefährdungsklasse]] (WKG) 3 zuzuordnen.<ref>durch H410 und H350 mehr als 8 Bewertungspunkte gemäß Ziff. 4.2 und 4.4 der [http://www.gesetze-im-internet.de/awsv/anlage_1.html Anlage 1] zu AwSV</ref>

=== Ökologie ===
Es gilt als Prototyp der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe. In der Bestimmung der Umweltbelastung durch diese Stoffgruppe wird meist Benzo&#91;''a''&#93;pyren als Referenz verwendet. Benzo&#91;''a''&#93;pyren wird nach seinem [[Gefahrstoff|Gefährdungspotential]] als [[gift]]ig und [[umweltgefährlich]] bezeichnet.

== Nachweis ==
Benzo&#91;''a''&#93;pyren kann man mit Hilfe von [[Fluoreszenzspektroskopie]] nachweisen. Aus Gemischen mit anderen Verbindungen kann es durch [[Dünnschichtchromatographie]] oder [[Hochleistungsflüssigkeitschromatographie|HPLC]] isoliert werden.
Auch möglich ist die quantitative Bestimmung durch [[Gaschromatographie]] (GC), gekoppelt mit einem [[Massenspektrometrie|Massenspektrometer]] (GC-MS).<ref>Guido Deußing, Marc Platthaus: [https://www.laborpraxis.vogel.de/effiziente-gcms-methode-zur-bestimmung-von-pak-verbindungen-in-lebensmitteln-a-384147/ ''Effiziente GC/MS-Methode zur Bestimmung von PAK-Verbindungen in Lebensmitteln.''] In: ''Laborpraxis'' vom 2. November 2012.</ref><ref>[https://www.coresta.org/determination-benzoapyrene-tobacco-products-gc-ms-29897.html ''No. 82 – Determination of Benzo&#91;a&#93;pyrene in Tobacco Products by GC-MS.''] In: ''Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco.'' Band 5, Dezember 2021.</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat|Benzo(a)pyrene|Benzo(a)pyren}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:BenzopyrenA}}
[[Kategorie:Polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoff]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 30]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 29]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 28]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 50]]
[[Kategorie:Beschränkter Stoff nach REACH-Anhang XVII, Eintrag 72]]
[[Kategorie:Persistenter organischer Schadstoff nach dem Übereinkommen über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigung]]