Predição De Toxicidade Dos Estabilizantes Usuais Em Propelentes À Base De Nitrocelulose E De Seus Principais Produtos De Degradação

Abstract

. This work aims to establish a hierarchy of risks of the stabilizers used in nitrocellulose-based propellants concerning to toxicity, carcinogenicity and mutagenicity. Four stabilizers -diphenylamine, ethyl centralite, akardite-II and 2-nitrodiphenylamine -and their products of degradation were investigated. The prediction of the toxicity was based on the analysis of their structures with the software Lazar, using the OpenTox framework. Our results provide a quantitative reference of the risks involved in the manufacturing and disposal of propellants due to the use of such stabilizers.Keywords: propellants; Lazar software; toxicity; carcinogenicity; mutagenicity. INTRODUÇÃOPropelentes são substâncias químicas puras ou misturas utilizadas com a finalidade de mover objetos. Podem ser gases, líquidos ou sóli-dos e sua ação pode ou não envolver uma reação química. Exemplos de propelentes são o hidrogênio, o hélio, a gasolina, combustíveis de foguetes e as pólvoras utilizadas em munições. Estas últimas geralmente contêm a nitrocelulose (NC) como principal componente de suas formulações, cuja instabilidade demanda a utilização de estabilizantes. 1 Os estabilizantes são substâncias utilizadas nas formulações de propelentes com a finalidade de retardar o processo de degradação natural da NC, prolongando o tempo de vida dos propelentes à base de NC, quando em condições adequadas de armazenamento. 1 No processo de interação química entre os estabilizantes e os vapores nitrosos oriundos da degradação da NC, é gerada uma grande variedade de compostos nitrosados, dentre os quais se destacam as N-nitroso-aminas e as N-nitroso-amidas. Tais substâncias tóxicas são as principais responsáveis pelos riscos à saúde dos profissionais que manipulam pólvoras e propelentes, assim como, pela contaminação do ambiente. Há relatos na literatura sobre o risco desses compostos serem carcinogênicos, mutagênicos e prejudiciais à reprodução (abreviados aqui como CMR). [1][2][3][4][5] Os estabilizantes utilizados comercialmente hoje em dia na composição de propelentes a base de NC são todos análogos da ureia e de aminas secundárias, sendo a difenilamina (DPA), a etil centralite (EC), a akardite II (AK-II) e a 2-nitrodifenilamina (2-NDPA) os mais comuns. Alternativas menos tóxicas a esses compostos, já foram apontadas na literatura, como os ésteres e éteres aromáticos propostos por Krumlinde 6 ou os estabilizantes à base de óleo epoxidado, conhecidos como Lankroflex E2307 (óleo de soja epoxidado), Lankroflex L (óleo de linhaça epoxidado), e Lankroflex ED6 (uma mistura epoxidada de ácidos graxos C 14 -C 22 e 2-etil-hexil ésteres). 1,7 Recentemente, surgiram também possibilidades de substituição dos estabilizantes por compostos naturais, chamados de "green stabilizers", sendo a α-ionona apontada como o "green stabilizer" mais promissor dentre outros compostos de origem natural como a Vitamina E e a Curcumina. 8 Embora algumas das alternativas acima tenham se mostrado promissoras, ainda não há registros de um estabilizante comercial que não seja um...

Development of Nitrocellulose-based Propellants With Natural Stabilizers

“…Similarly to a former work (Rodrigues et al 2018), the prediction of stabilizers in silico toxicity was performed in the webservers software LAZAR, Toxtree, VEGA and TEST. Figure 1 shows a comparison in the HFC stability test between DPA and EC stabilized samples and those with guaiacol and curcumin green stabilizers.…”

Density functional theory investigation of green stabilizer reactions: curcumin in nitrocellulose-based propellants

“…The most used stabilizers are diphenylamine (DPA), methyl centralite, ethyl centralite, akardite I and akardite II [2,5,7,8,[11][12][13]. Diphenylamine, ethyl centralite, and akardite II generate toxic products with mutagenic potential while acting as stabilizers [7]. To avoid these risks, the term "green stabilizers" was created to refer to less dangerous substances [3].…”

“…Different nitro compounds, including toxic substances, are formed during nitrocellulose (NC) degradation [7][8]. These products react back with NC, thus accelerating the degradation, which is enhanced by moisture and temperature [1,5,9].…”

“…Part of the curcumin molecule (Figure 1) has a guaiacol-type structure [6], which suggests similar behavior and mechanism. Investigations of curcumin as a stabilizer are recent [3,5] compared to the most used stabilizers [2,7,[11][12][13]16]. Even for the widely used DPA, the stabilization process is complex, and the nature of the captured nitro compounds might be considered "speculative" in some sense [8,17,18].…”

Contaminação De Medicamentos Com Nitrosaminas: Riscos Sanitários E Ações De Recolhimento De Produtos No Brasil

“…A sua toxicidade ocorre após ativação enzimática pelo sistema microssomal P-450, que gera íons diazônio e carbocátions altamente reativos. Reações de alquilação destes íons com os ácidos nucleicos podem causar erros de codificação, mutações e lesões citotóxicas (11,12).…”