Moschus-Xylol ist ein synthetischer Moschusduftstoff , der natürlichen Moschus imitiert . Er wurde als Fixiermittel in einer Vielzahl von Konsumgütern verwendet und findet auch heute noch in einigen Kosmetika und Parfums Verwendung.

Moschus-Xylol war einst der am weitesten verbreitete Nitromoschus, doch seine Verwendung ist seit Mitte der 1980er Jahre aufgrund von Sicherheits- und Umweltbedenken stark zurückgegangen. Seine explosiven und karzinogenen Gefahren gelten als grenzwertig, und Moschus-Xylol ist ein gutes Beispiel für die geringsten Risiken, die berücksichtigt werden müssen. Es ist jedoch ein sehr persistenter und stark bioakkumulativer Schadstoff in der aquatischen Umwelt (vPvB-Stoff) und wurde allein aus diesen Gründen als erster Stoff gemäß der EU -REACH-Verordnung als besonders besorgniserregender Stoff (SVHC) vorgeschlagen . Da kein Unternehmen eine Zulassung beantragt hat, ist es in der EU verboten. [ 2 ]

Synonyme

Moschus-Xylol ist im Englischen auch unter folgenden Bezeichnungen bekannt: Musk Xylol , 1- tert -Butyl-3,5-dimethyl-2,4,6-trinitrobenzol , tert -Butyl-trinitro-xylol , 5 -tert -Butyl-2,4,6-trinitroxylol , 1-(1,1-Dimethylethyl)-3,5-dimethyl-2,4,6-trinitrobenzol , 2,4,6-Trinitro-1,3-dimethyl-5- tert -butylbenzol , 2,4,6-Trinitro-3,5-dimethyl- tert - butylbenzol , 5- tert -Butyl-2,4,6-trinitro - m- xylol , 5- tert -Butyl-2,4,6-trinitro -meta -xylol und Xylol-Moschus. [ 3 ]

Herstellung und Verwendung

Moschus-Xylol wird aus meta -Xylol (1,3-Dimethylbenzol) durch eine Friedel-Crafts-Alkylierung mit tert -Butylchlorid und Aluminiumchlorid und anschließende Nitrierung mit rauchender Salpetersäure oder mit einem 70:30-Gemisch aus Salpetersäure und Schwefelsäure hergestellt . Das Rohprodukt wird aus 95% igem Ethanol umkristallisiert . [ 4 ]

Verwendung von Moschus-Xylol in verschiedenen Haushaltsprodukten
ProduktMassenanteil (%)
Hautcreme0,0075
Deodorant0,0075
Shampoo0,01
Haushaltsreiniger​0,02
Aftershave0,03
Toilettenseife0,04
Lufterfrischer0,07
Kölnisch Wasser / Eau de Toilette0,075
Edler Duft0,05–0,1
Quellen : Internationale Agentur für Krebsforschung (1996); Risikobewertungsbericht der Europäischen Union (2005).
HINWEIS : Der Einsatz von Moschus-Xylol variiert stark zwischen verschiedenen Ländern und Herstellern; diese Zahlen sollten als Richtwerte für den Zeitraum von 1990 bis heute betrachtet werden.

Moschusxylol wird seit Beginn des 20. Jahrhunderts in einer Vielzahl von Konsumgütern verwendet, üblicherweise in sehr geringen Mengen. Die weltweite Produktion von Nitromoschus betrug 1987 etwa 2500 Tonnen, sank aber bis Anfang der 1990er Jahre auf etwa 1000 Tonnen. Moschusxylol machte in diesem Zeitraum etwa zwei Drittel der Nitromoschusproduktion aus. Die Produktion konzentrierte sich auf Westeuropa, wobei allein das Vereinigte Königreich 28 % der weltweiten Nitromoschusproduktion ausmachte. [ 5 ] [ 6 ]

Der Einsatz von Moschusxylol ging in den 1990er Jahren weiter zurück, da Duftstoffhersteller freiwillig auf alternative Duftstoffe umstiegen. [ 7 ] So wird Moschusxylol beispielsweise in japanischen Produkten seit 1982 (freiwillig) nicht mehr verwendet, [ 5 ] und der Verband der deutschen Waschmittelindustrie (IKW) empfahl 1993 den Ersatz von Moschusxylol durch eine andere Verbindung. [ 8 ] Die Produktion von Moschusxylol in der Europäischen Union wurde eingestellt, und im Jahr 2000 (dem letzten Jahr, für das vollständige Daten vorliegen) beliefen sich die Importe nach Europa auf nur noch 67 Tonnen, wobei China der wichtigste Lieferant war. [ 8 ] Der geschätzte Verbrauch von Moschusxylol in der Europäischen Union im Jahr 2008 betrug 25 Tonnen. [ 9 ]

Moschusxylol war bis 2011 in der Europäischen Union gemäß der Kosmetikrichtlinie für die Verwendung in Kosmetikprodukten (ausgenommen Mundpflegeprodukte) zugelassen . Die zulässigen Mengen betrugen: bis zu 1 % in Parfums, bis zu 0,4 % in Eau de Toilette und bis zu 0,03 % in anderen Produkten. [ 10 ] Lieferanten in der Europäischen Union mussten ihre Kunden auf Anfrage informieren, wenn ein Produkt mehr als 0,1 Gewichtsprozent Moschusxylol enthielt. [ 11 ] Im Jahr 2011 wurde es als Produkt eingestuft, das „innerhalb der nächsten drei bis fünf Jahre verboten werden sollte, sofern nicht einzelnen Unternehmen eine Genehmigung für dessen Verwendung erteilt wurde“. [ 12 ]

Sicherheit

Moschus-Xylol ist ein Analogon des Sprengstoffs Trinitrotoluol (TNT), daher ist es nicht verwunderlich, dass seine Sicherheitseigenschaften eingehend untersucht wurden. Tatsächlich wurden die Nitromoschusverbindungen ursprünglich bei dem Versuch entdeckt, neue Sprengstoffe herzustellen. Es wurde – wenn auch in sehr geringen Mengen – in den letzten hundert Jahren auch in Massenmarktprodukten verwendet. Der Nachweis von Moschus-Xylol-Rückständen in der Umwelt führte zu neuen Bedenken hinsichtlich seiner möglichen Langzeittoxizität und zu einem starken Rückgang seiner Verwendung von Mitte bis Ende der 1980er Jahre. Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) hat Moschus-Xylol gemäß der REACH-Verordnung als besonders besorgniserregenden Stoff (SVHC) eingestuft und ihn als „sehr persistent und sehr bioakkumulativ“ (vPvB) bewertet, jedoch nicht als besorgniserregend für Mensch oder Umwelt eingestuft. [ 13 ]

Explosive Eigenschaften

Moschus-Xylol wird im Handbuch der Prüfmethoden und -kriterien der Vereinten Nationen als Beispiel für einen Stoff angeführt, der zwar explosive Eigenschaften aufweist, aber gemäß den Mustervorschriften nicht als Gefahrgut der Klasse 1 transportiert werden muss . [ 14 ] Es wird in Form kleiner Flocken in Plastiksäcken (maximal 50 kg Nettogewicht) transportiert, die sich wiederum in Kartonfässern befinden, um ein Einreißen zu verhindern. [ 15 ] [ 16 ] Dies gilt nicht als „Einschluss“ im Sinne von Explosivstoffprüfungen: Die spezielle Verpackung dient vielmehr dazu, einen zu starken Einschluss während des Transports zu verhindern. [ 17 ]

Es explodiert bei Detonation unter Einschlussbedingungen ( UN-Spalttest [ 18 ] ) oder bei Erhitzung unter Einschlussbedingungen ( Koenen-Test [ 19 ] ), jedoch nicht im BAM-Fallhammertest [ 20 ] (Grenzschlagenergie 25 J) oder im BAM-Reibungstest [ 21 ] (Grenzlast >360 N). [ 14 ] Bei Erhitzung von Moschus-Xylol auf 75 °C (ohne Einschluss) über 48 Stunden treten weder Zündung, Explosion, Selbsterhitzung noch sichtbare Zersetzung auf. [ 14 ] [ 22 ]

Dennoch ist Moschusxylol in der Europäischen Union gemäß der Gefahrstoffrichtlinie [ 23 ] als Explosivstoff und gemäß der CLP-Verordnung als Explosivstoff der Kategorie 1.1 eingestuft . [ 24 ] Die Einstufung in der Europäischen Union trägt der Tatsache Rechnung, dass bei der industriellen Verwendung von Moschusxylol – im Gegensatz zum Transport – eine gefährliche Erhitzung unter geschlossenen Bedingungen nicht ausgeschlossen werden kann und daher potenzielle Anwender vor diesem Risiko gewarnt werden müssen. [ 25 ]

Karzinogenität

Moschus-Xylol verdeutlicht auch einige Probleme bei der Einstufung von Stoffen als Karzinogene . Es wurde von der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC) in die Gruppe 3 („ nicht klassifizierbar hinsichtlich seiner Karzinogenität für den Menschen “) eingestuft [ 5 ] und ist in der Europäischen Union gemäß der Richtlinie über gefährliche Stoffe [ 23 ] als Karzinogen der Kategorie 3 („ Anlass zur Besorgnis für den Menschen aufgrund möglicher karzinogener Wirkungen, jedoch reichen die verfügbaren Informationen für eine zufriedenstellende Bewertung nicht aus “) und gemäß der CLP-Verordnung als Karzinogen der Kategorie 2 („ vermutlich krebserregend für den Menschen “) eingestuft [ 24 ] .

Diese Klassifizierungen basieren hauptsächlich auf einer einzigen Studie zur oralen Aufnahme von Moschus-Xylol an Mäusen des Stammes B6C3F1 . [ 26 ] Die Mäuse zeigten einen hochsignifikanten Anstieg von Leberadenomen und -karzinomen bei einer mittleren Nahrungsaufnahme von 170 mg/kg Körpergewicht (Männchen) bzw. 192 mg/kg Körpergewicht (Weibchen) sowie einen signifikanten Anstieg von Adenomen in der Harderschen Drüse (nur männliche Mäuse) und in der Leber bei einer mittleren Nahrungsaufnahme von 91 mg/kg Körpergewicht (Männchen) bzw. 101 mg/kg Körpergewicht (Weibchen). [ 26 ]

Der Risikobewertungsbericht der Europäischen Union enthält eine Reihe von Anmerkungen zu dieser Studie: [ 27 ]

  • Die Studie wurde an einer einzigen Tierart durchgeführt; es liegen beispielsweise keine Studien an Ratten vor.
  • Mäuse des Stammes B6C3F1 sind bekanntermaßen besonders anfällig für Leberkrebs;
  • Die Dosen waren hoch, und bei den Versuchstieren wurden toxische Wirkungen (insbesondere auf die Leber) beobachtet.
  • Der Mechanismus der Tumorentstehung ist unklar.

Moschus-Xylol ist nicht genotoxisch. [ 28 ] Es hat signifikante Auswirkungen auf die Leberfunktion, die denen von Phenobarbital ähneln , beispielsweise die Induktion von CYP2B6 und anderen Cytochrom-P450 -Enzymen. [ 29 ] Die Karzinogenität von Phenobarbital beim Menschen ist Gegenstand von Diskussionen, [ 30 ] [ 31 ] es ist jedoch derzeit von der IARC in die Gruppe 2B eingestuft [ 31 ] . Dies scheint ein wichtiger Faktor bei der Einstufung von Moschus-Xylol als Karzinogen der Kategorie 3 gemäß der Richtlinie über gefährliche Stoffe gewesen zu sein. [ 32 ] Dennoch räumt der Risikobewertungsbericht der Europäischen Union ein, dass Moschus-Xylol ein „Grenzfall“ ist. [ 27 ]

Eine weitere Komplikation stellt der Metabolismus von Moschusxylol dar. Ein Stoffwechselweg ist die Reduktion einer oder mehrerer Nitrogruppen durch die Darmflora (Darmbakterien) zu aromatischen Aminen wie p-NH₂ - Moschusxylol. [ 5 ] Dieser Metabolit weist eine andere Lebertoxizität auf: Er hemmt insbesondere die CYP1B-Enzyme durch kovalente Bindung. [ 29 ]

Die Induktion von Cytochrom-P450-Enzymen, die höchstwahrscheinlich die Ursache für die Karzinogenität bei Nagetieren ist, ist ein Schwellenwertphänomen mit einer Dosis ohne beobachtbare Wirkung (NOEL) von 10 mg/kg/Tag bei Mäusen und einer niedrigsten beobachtbaren Wirkung (LOEL) von 10 mg/kg/Tag bei Ratten. Die niedrigste orale Dosis, die bei B6C3F1-Mäusen Krebs auslöste (LOAEL), betrug 70 mg/kg/Tag. [ 29 ] Diese Werte sind um ein bis drei Größenordnungen höher als die Exposition beim Menschen, die hauptsächlich dermal und nicht oral erfolgt. [ 33 ]

Umweltbelange

Die ersten Bedenken hinsichtlich Moschusxylols traten Anfang der 1980er-Jahre auf, als Moschusxylol-Rückstände in Fischen aus dem Tama-Fluss nahe Tokio [ 34 ] und später auch im Flusswasser selbst, insbesondere an den Ausläufen von Kläranlagen , nachgewiesen wurden . Dies führte 1982 zu einem freiwilligen Moratorium für die Verwendung von Moschusxylol in Japan [ 5 ]. Ähnliche Rückstände wurden anschließend in europäischen Gewässern wie der Elbe , der Stör und der Ruhr in Deutschland , der Deutschen Bucht in der Nordsee und an den Ausläufen von Kläranlagen in Schweden gefunden [ 5 ] [ 35 ] . Typische Konzentrationen lagen bei >0,001 μg/L im Meerwasser, 0,001–0,01 μg/L im Flusswasser und 0,01–0,1 μg/L (teilweise höher) im Abwasser von Kläranlagen.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Moschusxylol durch die Abwasserreinigung nicht vollständig entfernt wird . Zwei Studien in Deutschland verglichen die Moschusxylol-Konzentrationen im Zulaufabwasser und im Ablauf von Kläranlagen und ermittelten Entfernungsraten von 82 % bzw. 58 %. [ 36 ] [ 37 ] Diese Konzentrationen sind jedoch nicht als toxisch für Wasserorganismen einzustufen. Der Risikobewertungsbericht der Europäischen Union wertete über ein Dutzend Studien zur Toxizität von Moschusxylol gegenüber Algen sowie aquatischen Wirbeltieren und Wirbellosen aus. Alle Studien fanden keine beobachteten Wirkungen bei Konzentrationen über 10 μg/L [ 38 ] , dem Schwellenwert für chronische aquatische Toxizität gemäß der EU -REACH-Verordnung . [ 39 ]

Der biologische Abbau von Moschusxylol in Meerwasser und in gemischten Meerwasser/Sediment-Systemen wurde in Laborsimulationen mit Kohlenstoff-14- markiertem Moschusxylol untersucht. Die Ergebnisse wurden in einem Nachtrag zum Risikobewertungsbericht der Europäischen Union diskutiert . [ 13 ] Die Halbwertszeit in marinen Sedimenten wurde auf maximal 60 Tage geschätzt, wobei der Abbau durch anaerobe Reduktion der Nitrogruppen erfolgt. Die Halbwertszeit in sedimentfreiem Meerwasser wurde auf über 150 Tage geschätzt und liegt damit weit über dem Schwellenwert von 60 Tagen für „sehr persistente“ Stoffe. [ 39 ] Im Nachtrag von 2008 wurde auch die Photolyse von Moschusxylol in Wasser und Luft, die schnell verläuft, diskutiert. Die Photolyse wurde jedoch für die Persistenz von Moschusxylol in der Umwelt als nicht relevant erachtet und bei der Einstufung als „sehr persistenter“ Stoff nicht berücksichtigt. [ 13 ]

Im Risikobewertungsbericht der Europäischen Union wurden mehrere primäre Bioakkumulationsstudien ausgewertet , wobei die Bioakkumulationsfaktoren zwischen 640 L/kg und 6740 L/kg variierten. [ 40 ] Da Moschusxylol einen sehr hohen Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten (log  K<sub> ow</sub>  = 4,9) aufweist, [ 1 ] wurden die höheren Bioakkumulationsfaktoren als aussagekräftiger eingestuft. Der Nachtrag von 2008 [ 13 ] berücksichtigte eine weitere Laborstudie des japanischen Ministeriums für Internationalen Handel und Industrie, die den Autoren des ursprünglichen Risikobewertungsberichts nicht vorlag und ebenfalls Bioakkumulationsfaktoren in Karpfen ( Cyprinus carpio ) aufwies, die über dem REACH-Grenzwert [ 39 ] von 5000 L/kg für „stark bioakkumulative“ Stoffe lagen . Bioakkumulationsfaktoren von mehr als 5000 L/kg (bezogen auf das Frischgewicht) wurden auch bei Karpfen ( Carassius carassius ) und Aalen ( Anguilla anguilla ) aus einem Klärteich festgestellt. [ 41 ]

Referenzen

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Weiterführende Literatur