تطبيقات الألدهيدات في حياتنا

ما هي الألدهيدات؟

في الألدهيدات، تحتوي مجموعة الكاربونيل على ذرة هيدروجين واحدة مرتبطة بها إمّا مع ذرة هيدروجين ثانية أو مجموعة هيدروجين والتي قد تكون مجموعة ألكيل أو مجموعة تحتوي على حلقة بنزين.

غالبًا ما يطلق على الألدهيدات مجموعة الميثانويل أو مجموعة الفورميل. تحتوي ذرة الكربون في هذه المجموعة على رابطتين متبقيتين قد يشغلهما أريل أو ألكيل أو بدائل وإذا لم يكن أي من هذه البدائل عبارة عن هيدروجين يكون المركب عبارة عن كيتون. إذا كان الهيدروجين واحدًا على الأقل فسوف يكون المركب عبارة عن ألدهيد.

استخدامات الألدهيدات

يستخدم الكيميائيون المئات من الألدهيدات الفردية يوميًا لتصنيع مركبات أخرى، لكنّها أقل أهمية في التصنيع (أي إنتاج المركبات على مقياس من الأطنان). يستخدم ألدهيد واحد فقط وهو الفورمالديهايد بدرجة كبيرة في الصناعة في جميع أنحاء العالم على النحو الذي يحدده عدد أطنان المادة الكيميائية المستخدمة سنويًا.

الألدهيدات: مركبات عضوية ذات كربون طرفي. يتم تصنيفها تحت المركبات التي تحتوي على (CHO) لأنّ هذه هي مكوناتها الرئيسية. تتشكل الألدهيدات من خلال نزع هيدروجين الكحول من خلال تفاعل كيميائي يزيل جزيء الهيدروجين من الأكسجين ويؤدي التفاعل بعد ذلك إلى تكوين رابطة مزدوجة مع الكربون. تستخدم الألدهيدات في أغلب الأحيان في تصنيع مركبات أخرى في الصناعات ويتم تطبيق الألدهيدات على نطاق واسع في عمليات مختلفة بعضها شائع في العديد من الصناعات.

هناك أربعة أنواع رئيسية معروفة من الألدهيدات وهي: الفورمالديهايد الذي يتكون من جزيء الكربون والأكسجين والكربون والأكرولين والأسيتالديهيد والبنزلدهيد في أشكالها المختلفة هذه الأنواع من الألدهيدات لها استخدامات فردية مفيدة لكل من الصناعة والمجتمع.

الألدهيدات: هي مركبات عضوية حيث تشترك ذرة الكربون في رابطة مزدوجة مع ذرة أكسجين ورابطة واحدة مع ذرة هيدروجين ورابطة واحدة مع ذرة أخرى أو مجموعة ذرات (يشار إليها بـ R في الصيغ الكيميائية العامة ومخططات التركيب). تساعد هذه المركبات في صنع عطور لمنتجات مثل العطور ومنظفات الغسيل والصابون.

الألدهيدات: هي مركبات متعددة الاستخدامات يمكن أن تساعد في صنع الراتنجات والأصباغ والأحماض العضوية بالإضافة إلى عطور الكولونيا والمنظفات والصابون. من بين جميع الألدهيدات يتم إنتاج الفورمالديهايد صناعيًا على نطاق واسع ويشتهر الفورمالديهايد بخصائصه الحافظة والمضادة للبكتيريا كما أنّ الكيمياء القائمة على الفورمالديهايد هي أيضًا مكون في مجموعة من المنتجات بما في ذلك المنتجات الخشبية المركبة والمصممة هندسيًا في البناء والتشييد.

يمكن تكوين الألدهيدات كمنتجات ثانوية في عمليات تطهير مياه الشرب المهمة لا سيما في عملية الأوزون. لحماية مياه الشرب من الملوثات المحتملة تقوم وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بتقييم المواد التي قد تكون في مياه الشرب من خلال تطوير قوائم مرشحات الملوثات (CCL) وإصدار القرارات التنظيمية حسب الحاجة.

استخدامات الفورمالديهايد

ينتج الفورمالديهايد في الغالب عن طريق أكسدة الميثانول هو غاز ولكن يتم التعامل معه بشكل عام كمحلول بنسبة 37 في المائة في الماء يسمى الفورمالين. يتم استخدامه في الدباغة والحفظ والتحنيط وكمبيد للجراثيم ومبيد للفطريات ومبيد حشري للنباتات والخضروات ولكن أكبر تطبيق له هو في إنتاج بعض المواد البوليمرية.

يتكون الباكليت البلاستيكي من تفاعل بين الفورمالديهايد والفينول إنّها ليست سلسلة خطية ولكنّها ذات هيكل ثلاثي الأبعاد ويتم تصنيع بوليمرات ثلاثية الأبعاد مماثلة من الفورمالديهايد ومركب اليوريا والميلامين وتستخدم هذه البوليمرات ليس فقط كمواد بلاستيكية ولكن الأهم من ذلك أنهّا تستخدم كمواد لاصقة وطلاء.

يتكون الخشب الرقائقي من صفائح رقيقة من الخشب يتم لصقها معًا بواسطة أحد هذه البوليمرات بالإضافة إلى الباكليت يتم استخدام الأسماء التجارية (Formica) و(Melmac) لبعض البوليمرات المصنوعة من الفورمالديهايد.

الفورمالديهايد: هو عبارة عن غاز مع محلول (40٪) في الماء ويشكل الفورمالين الذي يستخدم في حفظ العينات البيولوجية يستخدم الفورمالديهايد في التحنيط والدباغة وتحضير المواد اللاصقة والمنتجات البوليمرية كمبيدات للجراثيم ومبيدات حشرية ومبيدات الفطريات للنباتات كما أنّها تستخدم في اختبار المخدرات والتصوير وعندما يتفاعل مع الفينول فإنّ الفورمالديهايد يشكل الباكليت والذي يستخدم في البلاستيك والطلاء والمواد اللاصقة.

يستخدم الأسيتالديهيد بشكل كبير لإنتاج حمض الأسيتيك ومشتقات البيريدين ويستخدم البنزالديهايد في العطور ومستحضرات التجميل والأصباغ. ويضاف لإضفاء نكهة اللوز على المنتجات الغذائية ويستخدم أيضًا كطارد للنحل.

استخدامات الألدهيدات في المخبوزات والأعشاب

حتى الروائح اللذيذة لبسكويت الخبز في الفرن تأتي من الألدهيدات. تعد الألدهيدات جزءًا مهمًا من بعض السكريات وهي موجودة في العديد من المواد المستخدمة في الخبز مثل القرفة والفانيليا وغيرها. كما أنّها تلعب دورًا مهمًا في تحويل السكريات إلى كراميل.

عندما يتم طهي السكريات ببطء دون تقليب تبدأ الأحماض الأمينية في السكر عملية تحويل مجموعة الألدهيد إلى ألدهيد غير مشبع وتتحول المادة بعد ذلك إلى كراميل والذي يمكن استخدامه لإعطاء المنتج لونًا بنيًا أو تكوين قشرة على سلعة مخبوزة أو يتم تناولها بشكل عادي.

الاستخدامات الطبية للفورمالديهايد

• مادة حافظة: يستخدم الفورمالين في حفظ العينات البيولوجية وكذلك التشريحية ويشيع استخدام هذا في المنشآت العلمية الكبيرة في حفظ العينة كما أنّها تستخدم لتعقيم المعدات الجراحية.

• علاج الأمراض: تمّ استخدام (Cinnamaldehyde) على مر القرون لعلاج اضطرابات مثل نزلات البرد وتشير الأبحاث إلى أنّ (Cinnamaldehyde) هو مركب طبي طبيعي يزيل نزلات البرد ويعالج الإسهال أيضًا. كما يساعد (Cinnamaldehyde) في الوقاية من السرطان وعلاجه ويستخدم الفورمالين (Aldehyde) أيضًا كعلاج لأقدام الأغنام عندما يتم تخفيفه إلى 10٪.

• صنع المنتجات البوليمرية: هل سبق لك أن أثارت الفضول حول سبب استخدام المنتجات البوليمرية مثل مبيدات الجراثيم والمبيدات الحشرية ومبيدات الفطريات لإبعاد الجراثيم والحشرات والفطريات؟ إنّه بسبب مكون الفورمالديهايد المستخدم في صنع هذه المنتجات.

• مطهر: يستخدم الفورمالين كمطهر بسبب مكوناته القوية التي تتفاعل مع تنقية المياه. يعمل الفورمالين أيضًا على تصلب الأنسجة.

• يستخدم الفورمالديهايد لعلاج الجثث البشرية لتأخير تحللها. يتم عمل الفورمالديهايد في هذه العملية من خلال خلط مواد كيميائية مثل الفورمالديهايد والغلوتارالدهيد والميثانول والمذيبات الأخرى في عملية تعرف باسم التحنيط.

مخاوف حول الألدهيدات

الألدهيدات: هي عوامل مثالية للتعقيم البارد للأدوات الطبية على الرغم من أنّ الربو المهني خطر موثق جيدًا وقد أدى ذلك إلى البحث عن ألدهيدات بديلة يمكن استخدامها لتطهير الأدوات الطبية والتي قد لا تكون محسّسات تنفسية ومع ذلك عندما تمّ إدخال أربعة ألدهيدات في برنامج تقييم مخاطر الربو باستخدام نموذج العلاقة الكمية بالنشاط كان لكل منها أساس هيكلي مشترك لزيادة خطر الإصابة بالربو.

أيضًا تُظهر الألدهيدات الببتيدية مخاوف تتعلق بالاستقرار، أولاً: البدائل في موضع (α) فيما يتعلق بشق الألدهيد ليست مستقرة كيميائيًا تجسيميًا بسبب حموضة بروتون ألفا، ثانيًا: يمكن أكسدة الألدهيدات بسرعة إلى أحماض كربوكسيلية غير نشطة تتدفق من الخلايا بواسطة ناقلات مقاومة الأدوية المتعددة.

إنّ المظهر الجانبي الضعيف للحركية الدوائية الناتج عن ذلك مع التخليص العالي والتوافر الحيوي عن طريق الفم حدّ بشكل كبير من الإمكانات العلاجية لهذه الفئة من المثبطات. على سبيل المثال: تعد (MG132) على الرغم من كونها أداة مثبط البروتوزوم الأكثر استخدامًا لم يتم اختبارها مطلقًا في العيادة بسبب الأيض التأكسدي السريع.

في عام 2004م أعادت الوكالة الدولية لبحوث السرطان تصنيف الفورمالديهايد باعتباره مادة مسرطنة بشرية مثبتة بناءً على “أدلة كافية” على سرطان البلعوم الأنفي وخلصت أيضا إلى أنّ هناك “أدلة قوية ولكن غير كافية على وجود علاقة سببية بين اللوكيميا والتعرض المهني للفورمالديهايد”.

استند هذا في المقام الأول إلى ملاحظة أنّه لم يتم تحديد آلية لتحريض اللوكيميا وفي مراجعة لاحقة للبيانات لتقييم المعقولية البيولوجية للفورمالدهيد باعتباره مادة مسرطنة محتملة للإنسان لم يكن هناك دليل كافٍ لاستنتاج أنّ هناك علاقة سببية بين الفورمالديهايد وخطر الإصابة بسرطان الدم (2R).

استخدامات جلوتارالدهيد

لا يزال (Glutaral) جلوتارال (جلوتارالدهيد) يستخدم على نطاق واسع كعامل تعقيم على الرغم من التعرف على سميته والآثار الخطيرة المحتملة عند عدم اتخاذ الاحتياطات الصارمة. أثناء تثبيت الأوركيد بالمنظار الأيمن غير المعقد في صبي يبلغ من العمر 3 سنوات تمّ ترسيب بضعة مليلتر من الجلوتارال 2 ٪ عن غير قصد في التجويف البريتوني من أنابيب النفخ التي تمّ تعقيمها باستخدام الجلوتارال وقد نتج عن ذلك نواسير الأمعاء الدقيقة المتعددة وسوء التئام الأمعاء والتليف وضعف حركية الجهاز الهضمي الناجم عن النخر القطاعي للبروبريا العضلية.

على الرغم من أنّ الجلوتارال يمثل نسبة كبيرة من تعرض الإنسان للألدهيدات في الطب والصناعة لم تتم دراسة وبائيات مخاطر الإصابة بالسرطان لدى العمال المعرضين على نطاق واسع وقد تمّ تقييم بيانات (188) عاملًا من وحدة إنتاج الجلوتارال لتقييم مخاطر الإصابة بالسرطان ولم تزد معدلات الإصابة بسرطان الجهاز التنفسي أو اللوكيميا المرتبطة بالتعرض للغلوتارالدهيد على الرغم من أنّ عدد السكان كان صغيراً وكان هناك انتشار منخفض للتدخين.