پروپیلن گلیکول Propylene Glycol

پروپیلن گلیکول به چه ماده ای گفته  میشود و چه خواصی دارد؟

پروپیلن گلیکول که با نام propane-1,2-diol نیز شناخته میشود، نوعی ترکیب ارگانیک است و فرمول شیمیایی ان نیز CH3CH(OH)CH2OH میباشد. این ماده، نوعی مایع چسبنده و بی رنگ می باشد که تقریبا بدون بو بوده ویا بویی نسبتا شیرین دارد. از انجایی که پلیمر یاد شده دارای دو گروه الکلی می باشد، در دسته دیول ها قرار میگیرد. این ماده به خوبی میتواند در انواعی از حلالها حل شود  مانند آب، استون و کلروفورم. به طور کلی گلیکولها غیر حساس بوده و میزان سمیت و تبخیر نیز در انها کم است.

پروپیلن گلیکول به میزان زیادی تولید میشود تا به منظور ساخت پلیمرها به کار برده شود. سازمان غذا و داروی امریکا این ماده را ایمن اعلام کرده است و همچنین این سازمان تایید میکند که پلیمر یاد شده امکان به کار گیری به عنوان مواد افزودنی غذایی را نیز دارد.

ساختار پروپیلن گلیکول چگونه است؟

گاهی اوقات این ترکیب با نام الفا پروپیلن گلیکول نیز یاد میشود تا از ایزومر propane-1,3-diol و یا پروپیلن گلیکول بتا تشخیص داده شود. در فرایندهای تجاری به صورت عمده از racemate استفاده میشود . ایزومر S توسط روش‌های های بیوفناوری محور تولید میشود.

تولید پروپیلن گلیکول چگونه صورت میگیرد؟

1. تولید صنعتی: این ماده به صورت صنعتی از پروپیلن اکسید تولید میشود ( برای مصارف غذایی). بنا بر منابع موجود در سال 2018 نیز 2.16 میلیون  تن از این ماده سالانه تولید میشوند. تولید کنندگان نیز از فرایندهای غیر کاتالیزی در دمای بالا- بین 200 درجه سانتی گراد تا 220 درجه سانتی گراد و یا 392 تا 428 درجه فارنهایت-  و یا متدهای کاتالیزی  در دمای 150 تا 180 درجه سانتی گراد و یا 302 تا 356 درجه فارنهایت  در حضور رزین های تبادل یونی و یا مقدار کمی از سولفوریک اسید یا مواد قلیایی استفاده میکنند. محصولات نهایی نیز شامل 20 درصد پروپیلن گلیکول و میزان کمی از سایر پروپیلن گلیکولها میباشند. خالص سازی بیشتر نیز باعث تولید انواع نهایی و صنعتی از این ماده و یا درجات  USP/JP/EP/BP پروپیلن گلیکول میشود که به مقدار 99.5 درصد و یا بیشتر شامل این ماده میشوند. همچنین این امکان وجود دارد که پلیمر یاد شده را از گلیسرول  نیز بدست اورد، محصولی جانبی از تولید بیودیزل. معمولا از این ماده اولیه برای مصارف صنعتی استفاده میشود زیرا محصول نهایی از بو و مزه ویژه ای برخودار است.
2. تولید ازمایشگاهی: S-Propanediol از طریق متدهای تخمیری بدست می اید. لاکتیک اسید و لاکتالدهید نیز میانجی های معمولی هستند که به کار برده میشوند. دی هیدروکسی استون فسفات که یکی از محصولات بدست امده از تجزیه ی fructose 1,6-bisphosphate می باشد، همان ماده اولیه ی متیل گلی اوکسال است. این تغییر، پایه ی یک مسیر بالقوه ی بیوفناوری محور به نوعی  ماده ی شیمیایی با نام 1,2-propanediol می باشد.

از پروپیلن گلیکول به منظور تولید چه محصولاتی استفاده میشود؟

1. پلیمرها: 45 درصد از پلیمر یاد شده به عنوان ذخیره اولیه شیمیایی در تولید رزین های پلی استری اشباع نشده استفاده میشود. در این خصوص، پروپین گلیکول با ترکیبی از مالئیک انهیدراید های اشباع نشده و ایزوفتالیک اسید واکنش میدهد تا نوعی هم بسپار را بوجود اورد. این پلیمر که حالت نیمه اشباع نشده دارد نیز پیونهای عرضی پیدا میکند و یک پلاستیک ترموست را بوجود می اورد. همچنین این ماده با پروپیلن اکسید واکنش میدهد تا پلیمر و الیگومرهایی را بوجود اورد که در تولید پلی اورتان نقش دارند. پروپیلن گلیکول در نقاشی های معماری محور اکریلیک و آبی به کار برده میشوند تا مدت زمان خشک شدن رنگ را افزایش دهند. از انجایی که میزان تبخیر سطحی این ماده در مقایسه با اب کمتر است، با سرعت کمتری تبخیر میشوند.
2. مواد غذایی: از پروپیلن گلیکول به منظور تولید انواعی از مواد غذایی نیز استفاده می‌شود مانند نوشیدنی های حاوی قهوه، شیرین کننده های مایع، بستنی و نوشابه. بخار ساز هایی که برای  تحویل مواد دارویی و یا محصولات مراقبت های شخصی به کار برده می شوند، معمولاً دارای پروپیلن گلیکول در ساختار خود می باشند. در مایعات ضد عفونی کننده دست حاوی الکل نیز این ماده رطوبت را در خود حفظ می کند و از خشکی پوست پیشگیری می‌کند. همچنین پلیمر یادشده به عنوان حلال در تعداد زیادی از داروها از جمله انواع خوراکی، تزریقی و انواع موضعی به کار برده می شود. تعداد زیادی از داروهای درمانی که در آب حل نمی شوند از این نوع پلیمر به عنوان حلال و حامل استفاده میکنند و قرص‌های بنزودیازپین نمونه‌ای از این موارد است. علاوه بر آن پلیمر یاد شده نقش حلال و حامل برای تعداد زیادی از کپسولهای دارویی و درمانی را دارد. همچنین در فرمولاسیون های ویژه‌ای از اشکهای مصنوعی از پروپیلن گلیکول به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده استفاده می شود.
3. ضد یخ: پروپیلن گلیکول عموماً نقش ضد یخ برای هواپیماها را دارد. در واقع زمانی که آب با پروپیلن گلیکول ترکیب می شود نقطه انجماد آن کاهش پیدا میکند. همانطور که پیش از این نیز یاد شد این ماده نقش مایعی را دارد که به عنوان ضد یخ برای هواپیماها به کار برده می شود. ترکیب پلیمر یاد شده به همراه آب، رنگی صورتی مانند دارد تا نشان دهد که این ترکیب نسبتاً غیر سمی است و همچنین با نام تجاری  RV و یا ضد یخ دریایی به فروش میرسد. این ماده اغلب به عنوان جایگزینی برای اتیلن گلیکول در انواعی از ضد یخ های خودرو به کار برده می‌شود که میزان سمیت پایینی دارند و همچنین سازگار با محیط زیست می باشند.
4. سایر مصارف: پروپیلن گلیکول که پیش از این نیز یاد شد، دارای مصارف مختلفی می باشد که از آن جمله می توان به این موارد اشاره کرد:

          ·            به عنوان حلال برای تعداد زیادی از مواد (هم مواد طبیعی و هم ترکیبی)، و به عنوان موادی که رطوبت را در خود حفظ می‌کنند

          ·            به عنوان داروهای خوراکی برای درمان هایپرکتونومی در حیوانات نشخوار کننده

          ·            در حوزه زیبایی که این ماده به عنوان یک حامل و یا ماده اصلی در تولید انواعی از محصولات آرایشی به کار برده می‌شود

          ·            به منظور زندانی کردن و یا نگهداری از حشرات

          ·            این پلیمر هم به عنوان حاملی برای موادی مانند نیکوتین و کانابینوئید و همچنین به منظور ایجاد دودی به کار برده می شود که مشابه با دود سیگار است.

          ·            به منظور تولید بخار های سینمایی در فیلم ها و صحنه های جذاب تفریحی. در واقع ماشین های تولید کننده دود، ترکیبی از پلی اتیلن گلیکول و آب را تبخیر می کنند تا تصویری خیالی از دود را به وجود بیاورند. تعداد زیادی از این ماشین‌ها از سوخت پلی اتیلن گلیکول استفاده می کنند ولی تعدادی هم روغن را به کار می‌برند. ماشین های که از پلی اتیلن گلیکول به عنوان سوخت استفاده می‌کنند فرآیندی مشابه با نحوه کار سیگارهای الکترونیکی دارند و در آنها از عناصر گرمایی با هدف تولید نوعی بخار چگال استفاده میشود. بخار تولیدی توسط این فرآیند و ماشین ها نوعی جنبه زیبایی و مشابه با دود سیگار را دارد ولی با این تفاوت که اجرا کنندگان و تماشاگران را در معرض آسیب ها و یا بوی ناشی از دود واقعی سیگار قرار نمی دهد.

آیا پروپیلن گلیکول برای سلامتی انسان خطرناک است.؟
در صورتی که پلیمر یاد شده به میزان متوسط به کار برده شود تاثیر قابل توجهی بر روی رشد و یا تولید مثل حیوانات نخواهد داشت و احتمالاً نمی تواند تأثیر منفی بر رشد و یا تولید مثل انسانها نیز داشته باشد. اگرچه احتمال خطر زایی سیگارهای الکترونیکی که از مواد نیکوتینی حاوی پلی اتیلن گلیکول استفاده می‌کنند همیشه مورد بحث قرار گرفته است.

مصرف خوراکی
احتمال مسمومیت حاد با استفاده خوراکی از این ماده بسیار پایین می باشد ولی مقادیر بالای آن می‌تواند آثار منفی محسوسی را برای انسان ها به وجود آورند. در واقع میزان سمیت پروپیلن گلیکول در مقایسه با اتانول سه برابر کمتر است. این ماده در بدن انسان به پیروویک اسید (بخشی نرمال از فرآیند متابولیسم گلوکز که به انرژی تبدیل می شود)، آستیک اسید (که با متابولیسم اتانول به وجود می آید)، لاکتیک اسید (که در طی هضم به  مقدار زیادی ترشح می شود) و پروپیونالدهید ( نوعی ماده نسبتا خطرناک) تبدیل می شود. معمولاً مسمومیت زمانی رخ می‌دهد که غلظت پلاسما بیش از ۴ گرم بر مول باشد که در این صورت این ماده باید در مدت زمان کوتاهی به مقدار خیلی زیادی به کار برده شده باشد و یا به عنوان حاملی برای داروها و یا ویتامین هایی باشد که به صورت درون وریدی و یا خوراکی در دوزهای بالا استفاده می شوند. در واقع احتمال مسمومیت ناشی از استفاده از مواد غذایی و مکمل‌های غذایی حاوی این ماده بسیار پایین می باشد زیرا دارای یک گرم بر کیلوگرم از پلی اتیلن گلیکول می باشند به جز نوشیدنی های الکلی در آمریکا که دارای ۵۰ گرم بر کیلوگرم از این ماده هستند. 
گزارشهای ناشی از مسمومیت این ماده بیشتر مرتبط با استفاده نامناسب درون وریدی و یا به کارگیری تصادفی آن به مقدار زیاد توسط کودکان است.از آنجایی که ماده یاد شده احتمال مسمویت خوراکی پایینی دارد، توسط سازمان غذا و دارو به عنوان ماده‌ای نسبتاً ایمن به عنوان افزودنی های غذایی مانند غذاهای منجمد، بستنی و دسرهای یخ زده شناخته شده است.