هیدروکینون

هیدروکینون(HQ)

    1-مقدمه

هیدروکینون(HQ) ماده بلوری، سفید رنگ و سوزنی شکل است که به طور عمده به عنوان بازدارنده در پلیمریزاسیون استفاده می شود. HQ همچنین در تولید پلی اتر اترکتونPEEK) ) نیز مورداستفاده قرار می گیرد. نام های دیگر هیدروکینون عبارت اند از: ایدروچینون, کینول, 1،4-دی هیدروکسی بنزن,1،4-هیدروکسی بنزن و بنزن-1،4-دیول یا کینول، این ماده یک ترکیب آلی معطر است که نوعی فنل ، مشتق شده از بنزن می باشد. هیدروکینون دارای دو گروه هیدروکسیل است که در یک موقعیت پارا نسبت به حلقه بنزن متصل شده است. مشتقات این ترکیب نیز با نام کلیهیدروکینون خوانده می شوند.

1-1 بازار هیدروکینون

قاره آسیا بزرگترین مصرف کننده هیدروکینون در دنیا می باشد که بیشتر از نیمی از مصرف جهان را در سال های اخیر از آن خود کرده است. چین بزرگترین مصرف کننده HQ است ، در حالی که ایالات متحده آمریکا بزرگترین صادر کننده این ماده است. قاره اروپا نیز دومین بازار بزرگ HQ می باشد.

2- تاریخچه

ماده ی هیدروکینون برای اولین بار در سال 1820 میلادی توسط دو شیمی دان فرانسوی به نام های پلتیه و کاونتو از طریق تقطیر خشک اسید کوینیک بدست آمد.

3-کاربردها

این ماده پرکاربرد در صنعت های مختلف کاربرد دارد که برخی از آنها عبارتند از:

1-3- عکاسی

هیدروکینون دارای کاربردهای گوناگونی است که در اصل با عملکرد آن به عنوان یک عامل کاهش دهنده محلول در آب همراه است. این ماده در اکثر سازندگان عکاسی سیاه و سفید بر روی فیلم و کاغذ یک جزء اصلی است که با ترکیب مواد دیگر ، هالیدهای نقره را به نقره فلزی کاهش می دهد.

2-3- مهار کننده پلیمریزاسیون

موارد مختلف دیگری نیز وجود دارد که با کاهش قدرت آن در ارتباط است. هیدروکینون به عنوان یک مهار کننده پلیمریزاسیون ، با استفاده از خواص آنتی اکسیدانی خود ، از پلیمریزاسیون اسید اکریلیک ، متیل متاکریلات ، سیانو اکریلات و سایر مونومرهایی که مستعد ابتلا به پلیمریزاسیون ناشی از رادیکال هستند ، جلوگیری  می کند. هیدروکینون به عنوان از بین برنده ی رادیکال های آزاد ، باعث افزایش ماندگاری رزین های حساس به نور می شود.

3-3- تولید پلیمر و پلاستیک

هیدروکینون می تواند یک هیدروژن مثبت را از هر دو گروه هیدروکسیل خود از دست داده و           دی فنولات یونی ایجاد کند. نمک دی سدیم دی فنول هیدروکینون در تولید پلیمر PEEK استفاده می شود.

4-3- معرف

هیدروکینون می تواند به عنوان یک معرف در تعیین مقدار فسفات و به عنوان آنتی اکسیدان ایفای نقش کند

5-3- رنگ زدا

برای رنگ زدایی از مواد و مخصوصا پلیمر ها کاربرد دارد.

6-3- جلوگیری از خوردگی سیستم های بخار

خوردگی در سیستم های تولید بخار سبب ایجاد مشکلات فراوانی می شود. هیدروکینون با کم کردن میزان اکسیژن محلول در جریان های ورودی به بویلرها، سبب حل شدن این مشکل بزرگ می شود.

7-3- لوازم آرایشی

هیدروکینون ماده حذف کننده رنگدانه است که در کرم های سفید کننده استفاده می شود. مصرف آن بر روی پوست ممکن است باعث واکنش آلرژیک و افزایش حساسیت به آفتاب شود. هیدروکینون می تواند سرطان زا باشد که با ایجاد اوکرونوز و تغییر رنگ پوست همراه است. ایالات متحده آمریکا هیدروکینون را در فرمولاسیون های آرایشی ممنوع کرده است؛ همچنین استفاده از آن در لوازم آرایشی در برخی از کشورهای اروپایی و استرالیا ممنوع است. 

8-3- داروهای پوست (روشن کننده پوست)

از هیدروکینون به عنوان یک ماده با مصرف خارجی، جهت سفید شدن پوست و کاهش رنگ تیره آن استفاده می شود. هیدروکینون در تعداد زیادی از کرم های سفید کننده پوست وجود دارد. همانطور که گفته شد استفاده از هیدروکینون به عنوان یک ماده روشن کننده می تواند موثر باشد ، همچنین می تواند باعث حساسیت پوست شود.

1-8-3- نحوه تاثیر هیدروکینون بر پوست

هیدروکینون با کاهش تعداد ملانوسیت های موجود در پوست، رنگ آن را از حالت تیره خارج            می کند. ملانوسیت ها ملانین را تولید می کنند که همان چیزی است که باعث ایجاد رنگ پوست می شود. در موارد هایپرپیگمانتاسیون ، به دلیل زیاد شدن تولید ملانوسیت ، ملانین بیشتری در پوست وجود خواهد داشت. با کنترل این ملانوسیت ها ، بافت پوست یکنواخت تر می شود. اگرچه هیدروکینون می تواند به کم رنگ شدن لکه های قرمز یا قهوه ای کمک شایانی کند ، اما به التهاب کمکی نمی کند. به عنوان مثال ، این ماده می تواند به کم کردن جای   زخم ها کمک کند ، اما تاثیر خیلی زیادی در قرمز شدن ناشی از تحریک پوست نخواهد داشت.

2-8-3- استثنائات پوستی

اگرچه هیدروکینون به طور کلی در موارد پوستی مورد استفاده است ، اما چند مورد استثنا وجود دارد.

1-2-8-3پوست های خشک

 اگر پوست خشک یا حساسی دارید ، ممکن است که هیدروکینون باعث خشکی یا تحریک بیشتر پوستتان شود.

2-2-8-3- پوست های تیره

 این ماده به بهترین وجه در پوست های روشن عمل کند. هیدروکینون احتمال دارد در واقع باعث افزایش هیپرپیگمانتاسیون در پوست های تیره شود.

4- واکنش های هیدروکینون

    1-4- Friedel -Crafts

    واکنش پذیری گروه های هیدروکسیل هیدروکینون همانند سایر فنول ها می باشد. (دارای اسیدیته ضعیفی.) به طور مشابه ، هیدروکینون با واکنشهای Friedel -Crafts مانند آلکیلاسیون بسیار مستعد جایگزینی حلقه هستند. این واکنش در مسیر آنتی اکسیدان های محبوب مانند 2-ترت-بوتیل-4-متوکسی فنول BHA) ) مورد استفاده قرار می گیرد 

2-4- ردوکس

اگر هیدروکینون تحت شرایط اکسیداسیون قرار گیرد، بنزوکینون تولید می شود. این واکنش را می توان معکوس کرد. برخی از مشتقات هیدروکینون طبیعی این نوع واکنش پذیری را از خود نشان می دهند ، یک نمونه آن کوآنزیم Q است. در صنعت، این واکنش, هم با خود هیدروکینون انجام می شود و هم با مشتقات آن که در آن یک OH با آمین جایگزین شده است صورت می گیرد.

هنگامی که هیدروکینون بی رنگ و بنزوکینون ، یک جامد زرد روشن ، به نسبت 1: 1 متبلور می شوند ، یک ترکیب کریستالی سبز تیره (نقطه ذوب 171 درجه سانتی گراد) به نام کوئین هیدرون تشکیل می شودکه در آب گرم حل می شود.

3-4- آمین دار کردن

یکی از واکنش های مهم هیدروکینون, تبدیل هیدروکینون به مشتقات مونو و دی آمین آن است.                متیل آمینوفنول که در عکاسی استفاده می شود ، به این روش تولید می شود: 

C6H4 (OH) 2 + CH3NH2 → HOC6H4NHCH3 + H2O

به طور مشابه ، دی آمین ها ، که در صنعت لاستیک به عنوان عوامل ضد ازون کارایی دارند ، به طور مشابه از آنیلین تولید می شوند:

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

5- واکنش ها و روش های تولید

    1-5- روش تولید طبیعی

هیدروکینون به طور طبیعی در برگ درخت توت فرنگی ، گلابی، گل سنبل، توت سیاه و شاه توت دیده  می شود که می توان با روش های عصاره گیری و اسانس گیری و جدا سازی به روش کروماتوگرافی آن را بدست آورد.

2-5- روش تولید سنتزی

هیدروکینون به صورت صنعتی از سه روش اصلی تولید می شود: 

 1-2-5- تجزیه اکسیداتیو دی ایزوپروپیل بنزن

 پرکاربردترین روش فرآیند کومن در مکانیسم واکنش است و شامل دی آلکیلاسیون بنزن با پروپن جهت سنتز 1،4-دییزوپروپیل بنزن است. این ترکیب با هوا واکنش می دهد و بیس (هیدروپراکسید) را تولید می کند ، که از نظر ساختاری شبیه هیدروپراکسید کومن است و در مجاورت اسید, استون و هیدروکینون  می دهد.

2-2-5- هیدروکسیلاسیون فنل

راه دوم شامل هیدروکسیلاسیون فنل توسط کاتالیزور است. در این تبدیل از پراکسید هیدروژن استفاده  می شود و مخلوطی از هیدروکینون و کاتکول (بنزن-1،2-دیول) به دست می آید.

C6H5OH + H2O2 → C6H4(OH)2 + H2O

3-2-5- اکسیداسیون آنیلین

HQ همچنین با اکسید کردن آنیلین به کینون در حضور دی اکسید منگنز و اسید سولفوریک تهیه می شود. بعد از آن p-Benzoquinone با استفاده از اکسید آهن به HQ کاهش می یابد. هیدروکینون حاصل, متبلور و خشک می شود.

سایر روشهای کمتر رایج عبارتند از:
سنتز هیدروکینون از استیلن و پنتاکربونیل آهن که پنتاکربونیل آهن در حضور گاز مونوکسید کربن به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند و نه به عنوان یک واکنش دهنده. رودیم یا روتنیوم می تواند جایگزین آهن به عنوان کاتالیزوری با عملکرد شیمیایی مطلوب شوند اما به دلیل هزینه بالای بازیابی آنها از مخلوط واکنش, معمولاً مورد استفاده قرار نمی گیرند. همچنین با روشی دیگر, هیدروکینون و مشتقات آن را می توان با اکسیداسیون فنول های مختلف تهیه کرد. 

6-شرایط نگهداری

    در ظرفی در بسته در مکانی خشک نگهداری شود. نکته ی مهم آن است که محل نگهداری دارای تهویه ی هوای مناسب باشد از ایجاد گرد غبار هیدروکینون جلوگیری شود.

    
7- ایمنی

قرار گرفتن در معرض هیدروکینون در مقادیر زیاد و یا خوردن آن به طور تصادفی باعث ایجاد مسمومیت    می شود.

 1-7- علائم مسمومیت با هیدروکینون

تاری گفتاری ، وزوز گوش ، لرزش ، احساس خفگی ، استفراغ ، کشیدگی عضلانی ، سردرد ، تشنج ، تنگی نفس ، کما و فروپاشی ناشی از نارسایی تنفسی است. لازم است با محافظت از چشم ، با لباس محافظ و ماسک و عینک با این ماده کار شود.
اگر گرد و غبار ماده در محل زیاد شود ممکن است ابر غبار حاصل منفجر شود.
هیدروکینون می تواند با مواد اکسیدکننده واکنش نشان دهد و در حضور مواد قلیایی به سرعت اکسید           می شود. 

2-7- سرطان

 سفید کردن پوست توسط این ماده با کم کردن میزان تولید و افزایش تخریب رنگدانه‌های ملانین در پوست تحقق می یابد که این عوامل باعث افزایش تماس پوست با اشعه UV می‌شود و خطر سرطان پوست را افزایش می‌دهد.

3-7- تحریک دستگاه تنفسی

 در صورت استنشاق ممکن است مضر باشد و باعث تحریک بینی، گلو و دستگاه تنفسی فوقانی شود. مطالعه‌ای درمورد مواجهه شغلی با هیدروکینون نشان داده است که افراد در معرض هیدروکینون شیوع سرفه بیشتری دارند و ظرفیت ریه را در مقایسه با همتایان در معرض آن کاهش می‌دهند.
همچنین این ماده برای محیط زیست بسیار خطرناک است زیرا که این ماده سمیت بالایی را برای موجودات آبزی و جوندگان نشان می‌دهد و ممکن است باعث سرطان خون، تومور و سرطان کبد شود.