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composé chimique De Wikipédia, l'encyclopédie libre
La N-méthyl-2-pyrrolidone ou 1-méthyl-2-pyrrolidone, généralement abrégée en NMP, est un liquide jaune clair, hygroscopique, polaire, et à légère odeur d'amine. C'est un amide cyclique (lactame) souvent utilisé en tant que solvant organique. « La N-méthyl-2-pyrrolidone dissout un grand nombre de composés minéraux et organiques »[7]. Sa toxicité et surtout son écotoxicité (pour les larves d'abeilles par exemple[8]), notamment quand elle est utilisée comme adjuvant de pesticide, pourraient avoir été sous-estimées ; on lui cherche des alternatives[9].
N-Méthyl-2-pyrrolidone | |
Identification | |
---|---|
Nom UICPA | N-méthyl-2-pyrrolidone |
No CAS | |
No ECHA | 100.011.662 |
No CE | 212-828-1 |
PubChem | 13387 |
ChEBI | 7307 |
SMILES | |
InChI | |
Apparence | liquide incolore, d'odeur caractéristique[1] |
Propriétés chimiques | |
Formule | C5H9NO [Isomères] |
Masse molaire[2] | 99,131 1 ± 0,005 1 g/mol C 60,58 %, H 9,15 %, N 14,13 %, O 16,14 %, |
Propriétés physiques | |
T° fusion | −24 °C[1] |
T° ébullition | 202 °C[1] |
Solubilité | dans l'eau : élevée[1] |
Paramètre de solubilité δ | 23,6 J1/2·cm-3/2 (≤20 °C)[3] |
Masse volumique | 1,028 g/cm3[réf. souhaitée] |
T° d'auto-inflammation | 270 °C[1] |
Point d’éclair | 86 °C (coupelle ouverte)[1] |
Limites d’explosivité dans l’air | 0,99–3,9 % vol[1] |
Pression de vapeur saturante | à 25 °C : 66 Pa[1] |
Thermochimie | |
Cp | |
Précautions | |
SGH[5] | |
H315, H319 et H360 |
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SIMDUT[6] | |
B3, D2B, |
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NFPA 704 | |
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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C'est un solvant hygroscopique, miscible avec l'eau et la plupart des solvants organiques (solubilité moyenne dans les hydrocarbures aliphatiques[7]). C'est une base faible : une solution aqueuse contenant 10 % de NMP a un pH de 7,7-8[10].
La molécule est plutôt stable, mais s'oxyde peu à peu dans l'air, en formant des hydroperoxydes (plus rapidement à la lumière)[7]. En présence d'acides forts et des bases fortes, elle peut s'hydrolyser en acide 4-méthylaminobutyrique et elle réagit avec les agents oxydants et chlorés[7]. Le produit n'est pas corrosif pour les métaux[7].
Ce composé est principalement utilisé comme solvant à cause de ses propriétés physiques : faible volatilité, stabilité thermique, solvant polaire et aprotique. Ses propriétés toxicologiques en font un candidat pour le remplacement de solvants chlorés[10], mais il pose des problèmes de toxicité fœtale.
Les domaines d'utilisation sont vastes :
La production de ce solvant se fait principalement à partir de 4-butyrolactone et de méthylamine à une température de 200 à 350 °C et une pression de 10 MPa[10].
Aucune donnée sur la toxicité aiguë chez l'Homme n'est disponible à la date de publication de la fiche toxicologique INRS (Institut national de recherche et de sécurité) (consultée en , mise à jour en 2015), et les données de toxicité chronique sont rares et manquent de précision ou de vérifiabilité[11]. Des études sur le rat ou le lapin existent ; dans tous les cas les faibles doses semblent sans effets, mais trois situations d'exposition sont a considérer : Toxicité chronique, subchronique ou aiguë et divers organes cibles. Il a été récemment (2016) confirmé que chez l'animal (pas de données pour l'Homme) le mâle y est plus vulnérable que la femelle[12].
Mesnage R. et Antoniou M.N. (2018) considèrent qu'avoir omis de tenir compte de sa toxicité comme adjuvant a contribué à falsifier le profil toxicologique de certains pesticides[13]. On lui cherche maintenant des substituts moins toxiques et moins écotoxiques[9]
Selon les données toxicologiques disponibles, d'après l'INRS, cette molécule cible principalement deux organes : le foie et les testicules (et thymus et rein[12] moindrement), tout en présentant une toxicité chronique générale, que ce soit par ingestion ou par inhalation. Les vapeurs sont irritantes mais les aérosols se montrent beaucoup plus toxiques (avec « létalité, modifications des poumons, du foie, de la moelle osseuse et du système lymphatique[14] […] une exposition de trois mois (nez seul) provoque une irritation respiratoire à partir de 1 000 mg/m3 et des lésions testiculaires à 3 000 mg/m3[15] ». La NMP induit une néphropathie progressive et une atrophie testiculaire chez le rat mâle.
Selon les données toxicologiques disponibles, d'après l'INRS, la NMP est faiblement toxique pour l'animal. Son principal effet est une action irritante chez le rat :
La NMP est faiblement génotoxique in vitro et nul in vivo, au vu des deux tests disponibles (pour les bactéries dans le test d'Ames ; ou chez la levure chez laquelle elle crée une aneuploïdie ; in vivo, la NMP ne semble ni clastogène ni aneuploïdogène (dans la moelle osseuse de hamster chinois) ; elle ne provoque pas d'apparition de micronoyau dans la moelle de souris[16],[17].
Chez le rat, la NMP semble sans effet cancérigène (par ingestion ou voie orale[18]) alors que par inhalation elle induit des tumeurs du foie chez la souris.
La NMP n'est pas cancérogène par voie orale ou par inhalation chez le rat ;
Chez la souris (exposée à 600 - 1 200 - 7 200 ppm ingérés durant 18 mois), la NMP accroît (pour la forte dose) le risque d'adénomes hépatocellulaires (chez le mâle et la femelle) et de carcinome hépatocellulaire chez le mâle, avec aussi un nombre accru nombre de groupes de cellules altérées ; la DSENO est de 600 ppm pour les mâles et 1 200 ppm pour les femelle[16],[17].
La MNP inhalée, même à la dose de 116 ppm (6 h/j, 7 j/sem., sur deux générations) ne semble pas affecter la fertilité du rat, mais selon une étude de 1999[19], ingérée à hauteur de 500 mg/kg, elle diminue l'indice de fertilité du mâle et l'indice de fécondité de la femelle dès la première génération, avec des effets histologiques tels qu'une réduction du nombre de corps jaunes chez la femelle, ainsi qu'avec une délétion de la spermatogenèse avec atrophie testiculaire bilatérale chez le mâle, ces effets n'ont pas été observés dans une deuxième étude réalisée aux mêmes doses chez le rat de souche Sprague-Dawley[20].
Chez le rat et le lapin, par ingestion et voie transcutanée, la NMP altère le développement (apparition de malformations…) et chez le rat, elle peut affecter la fertilité du mâle et de la femelle par voie orale[16],[17].
Chez la souris (exposée à 600 - 1200 - 7 200 ppm ingérés durant 18 mois), la MNP accroît (pour la forte dose) le risque d'adénomes hépatocellulaires (chez le mâle et la femelle) et de carcinome hépatocellulaire chez le mâle, avec aussi un nombre accru nombre de groupes de cellules altérées ; la DSENO est de 600 ppm pour les mâles et 1 200 ppm pour les femelles[16],[17],[21],[22].
Remarque : il a été testé (parmi d'autres solvants) comme agent cryoprotecteur de sperme de lapin congelé pour l'insémination de lapines d'élevage, sans résultats probants[23].
Ce produit est maintenant considéré comme embryotoxique chez le rat de laboratoire, même à des doses qui ne déclenchent pas de symptômes chez la femelle[24].
Inhalation : jusqu'à 120 ppm soit 494 mg/m3, 6 h/j, du 6e au 20e jour de gestation, la NMP inhalée par la femelle gestante ne semble pas nuire au développement du rat in utero, de même chez la lapine exposée à 1 000 mg/m3 (tête seule, 6 h/j, 7e au 19e jour de gestation) sans toxicité maternelle apparente[11].
Ingestion : le poids fœtal chute (à partir de 250 mg kg−1 j−1 de NMP ingérée par la mère), une embryo-létalité avec résorptions est constatée au-dessus de 500 mg kg−1 j−1 ingérés par la mère, avec des anomalies ou malformations squelettiques et une diminution d'ossification des os du crâne et des vertèbres) et des anomalies externes (dès 250 mg kg−1 j−1 ingérés) : anasarque, atrésie anale associée à une queue résiduelle ou absente), des anomalies viscérales (à partir de 500 mg kg−1 j−1), avec anomalies cardiovasculaires et squelettiques (au-dessus de 500 mg kg−1 j−1) telles que manque d'arcs vertébraux et de vertèbre caudale. Chez le lapin, quand des signes de toxicité maternelle sont constatés, la NMP provoque chez le fœtus une augmentation des résorptions et des malformations cardiovasculaires ainsi que des os du crâne. Les vertèbres pré-sacrées sont déformées[11].
Passage percutané : chez la rate, il implique pour le fœtus des résorptions et une fœtolétalité, une moindre ossification et des malformations du squelette[11] ; chez le lapin, avant tout signe de toxicité maternelle le fœtus présente une altération du squelette (13e côte surnuméraire)[11].
Selon l'INRS (2019)[7] ce produit doit être identifié, stocké et transporté avec quatre étiquettes de danger :
Quand elle est sur la peau, la NMP favorise en outre le passage percutané d'autres substances toxiques[11].
Chez l'Homme comme chez le rat, et que ce soit par inhalation, par absorption orale ou cutanée, la NMP est rapidement et bien absorbée avant de se diffuser dans l'organisme, d'être métabolisée et excrétée (via l'urine essentiellement, sous forme de deux métabolites : 5-hydroxy-NMP et 2-hydroxy-N-méthylsuccinimide[11],[24]. Chez l'animal (rat de laboratoire) et l'Homme, 90 % environ des molécules inhalées passent la barrière pulmonaire, et chez le rat, 69-78 % des molécules ingérées. Le passage percutané in vivo est un peu moindre (7,7 mg cm−2 h−1) chez le rat que pour la peau humaine in vitro (17 mg cm−2 h−1). Chez le rat, la maximum plasmatique se situe deux heures après intubation gastrique ; une à deux heures après application cutanée ; et 24 heures après application sur la peau, 80 % de la dose de NMP sont absorbés (moins de 2 % s'est évaporé). En se léchant la peau, l'animal peut aussi se contaminer par ingestion[11]. On a récemment (2019) montré chez le rat que la femelle gravide élimine beaucoup plus lentement la N-éthyl-2-pyrrolidone (NEP) (l'un des principaux métabolites du NMP) de son sang[24] et que la formation/élimination des métabolites sont beaucoup plus lentes que chez les rates non gravides[24] ; un passage de la barrière placentaire est en outre observé pour ce métabolites (NEP)[24].
Ce solvant organique est abondamment dispersé dans l'environnement en tant que composant fréquent de pesticides[25] ; cette molécule et/ou ses métabolites (évacués dans les urines et excréments, et donc présents dans l'environnement et possiblement dans le réseau trophique) pourrait avoir des effets environnementaux importants.
La NMP est l'un des composants courants, souvent considéré à tort comme inerte en tant qu'adjuvant de formulation de nombreux pesticides.
Le passage percutanée de la NMP étant important et rapide, la mise en place d'une surveillance (par dosage urinaire en fin de poste) des personnels en contact avec ce produit est utile. Mais il est aussi possible de doser la 5-HNMP en fin de poste dans le plasma car ce métabolite est spécifique est bien corrélé à l'exposition. Il est aussi possible de doser le N-méthylsuccinimide (MSI) dans les urines en fin de poste et/ou le 2-hydroxy-méthylsuccinimide (2-HMSI) sanguin et urinaire en fin de poste après la semaine de travail : Ces biomarqueurs sont fiables et reflètent bien la contamination interne de l'individu[11].
Des valeurs biologiques de référence ont été établies pour la 5-HNMP urinaire[11].
La N-méthyl-2-pyrrolidone liquide ou vapeur est combustible. Le mélange des vapeurs avec l'air peut être explosif. Les agents d'extinction préconisés sont le dioxyde de carbone, les poudres chimiques et les mousses pour liquides polaires. De l'eau pulvérisée peut être utilisée pour refroidir les récipients exposés ou ayant été exposés au feu. Les intervenants doivent être formé aux risques chimiques et d'explosion et incendie, et munis d'appareils de protection respiratoire autonomes isolants et de combinaisons de protection spéciales[29].
Pour ce qui concerne la santé au travail, dans l'Union européenne, une directive (2009) a fixé des valeurs limites d'exposition professionnelle (VLEP, mise à jour 2015) comme suit pour la qualité de l'air des lieux de travail[30] :
En raison de sa toxicité fœtale, il était prévu (au début du XXIe siècle) d'interdire ce produit dans l'Industrie.
Sans attendre le classement toxicologique de cette molécule en catégorie 2 des agents toxiques pour le développement fœtal (par la trentième Adaptation au progrès technique), de nombreux industriels l'ont remplacé par la N-éthyl-2-pyrrolidone (2687-91-4)[31].
Ce solvant aurait d'intéressantes propriétés contre le myélome multiple et, peut-être aussi, d'autres cancers. Des essais cliniques sont prévus pour 2014[32],[33],[34].
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