Phthalsäureester

Phthalsäureester [ˈftaːl…] (Phthalate) sind Ester der Phthalsäure (= 1,2-Benzoldicarbonsäure) mit verschiedenen Alkoholen, meist Alkanolen. Auch die Salze der Phthalsäure werden Phthalate genannt.

o-Phthalsäurealkylester
R1, R2 =CnH2n+1 (n = 4–15)

Verwendung

Der überwiegende Teil der industriell in großen Mengen erzeugten Phthalate wird als Weichmacher für Kunststoffe wie PVC, Nitrocellulose oder synthetisches Gummi verwendet. Die wichtigsten Vertreter der Phthalate sind Diethylhexylphthalat, (DEHP, Veresterungsprodukt aus o-Phthalsäure mit 2-Ethylhexanol, wird teilweise alternativ als „Dioctylphthalat“ DOP bezeichnet, ist als Isomer aber chemisch davon zu unterscheiden: Di-n-octylphthalat) und Diisononylphthalat (DINP). Dimethyl-, Diethyl- oder Dibutylphthalat kommen auch als Bestandteil von Kosmetik oder Körperpflegemitteln und pharmazeutischen Produkten zum Einsatz. Im Jahr 2010 wurde der Markt noch von Weichmachern auf Phthalat-Basis dominiert, gesetzliche Bestimmungen und steigendes Umweltbewusstsein erzwingen jedoch immer öfter den Einsatz phthalatfreier Weichmacher.[1]

Analytik

Die zuverlässige qualitative und quantitative Bestimmung der Phthalsäureester gelingt nach adäquater Probenvorbereitung in verschiedenen Untersuchungsmaterialien durch die Kopplung der Gaschromatographie mit der Massenspektrometrie oder durch Kopplung mit der HPLC.[2][3][4][5][6]

Toxikologie

Mit BBP, DBP, DEHP, DIBP, BMEP, PIPP, DIPP, DPP und DnHP stehen neun Phthalsäureester auf der Kandidatenliste der besonders besorgniserregenden Stoffe der ECHA (SVHC).[7] Bei der Bewertung von Phthalaten muss man zwischen niedermolekularen (DEHP, DBP u. a.) und höhermolekularen Phthalaten (DINP, DIDP, DPHP u. a.) unterscheiden. DINP und DIDP wurden im Rahmen eines EU Risk Assessments umfassend untersucht. Beide Produkte sind inzwischen auch im Rahmen von REACH registriert. Bei BBP, DBP und DEHP bestehen seit Februar 2015 nur noch Zulassungen für medizinische Verpackungen; bei DIBP ist keine Verwendung mehr zugelassen.[8]

Niedermolekulare Phthalate sind gesundheitlich problematische Verbindungen, da sie im Verdacht stehen, wie Hormone zu wirken und beispielsweise Unfruchtbarkeit, Übergewicht, Diabetes und Herzkrankheiten beim Mann[9] hervorzurufen.[10][11][12] Eine EU-Untersuchung konnte nicht ausschließen, dass niedermolekulare Phthalate, Parabene und PCB unter anderem den Hormonhaushalt von männlichen Föten und Kindern stören und so zu einer Feminisierung führen.[13][14][15] Laut einer Studie aus den USA könnten Phthalate ebenfalls ein Risikofaktor für Frühgeburten sein.[16] Eine kanadische Studie, veröffentlicht im April 2015, fand keinen Zusammenhang zwischen verminderter Fruchtbarkeit (längere Zeit bis zur Schwangerschaft) und den Phthalatkonzentrationen im Urin von Frauen.[17]

Bei den in Medikamenten verwendeten Phthalaten gab es lange keine Hinweise auf eine Schädigung im Menschen, trotzdem schlug die EMA eine Beschränkung des Einsatzes vor, da tierexperimentelle Studien auf Schädigungen durch ausreichende Dosen hinwiesen.[18]

In einer dänischen Kohortenstudie[19] wurde 2019 eine Erhöhung des Risikos für östrogenrezeptorpositiven (ER+) Brustkrebs beobachtet, das bei höchster Exposition verdoppelt war. Es wurde eine direkte Korrelation zwischen Höhe der Exposition und der Risikoerhöhung beobachtet. Die Exposition erfolgte über die Einnahme von phthalat-haltigen Medikamenten (Mesalazin, Budesonid, Lithium und Bisacodyl, Phthalate: Dibutylphthalat, Celluloseacetatphthalat, Hypromellosephthalat und Polyvinylacetatphthalat). Die Expositions-Daten stammten aus dem dänischen Arzneimittelregister, die Erkrankungsdaten aus dem dänischen Krebsregister. Beobachtungszeit war von 2005 bis 2018. Es wurden 1,12 Mio. Frauen beobachtet, 14 % der Frauen waren über die Pharmazeutika exponiert, 27111 Fälle von Brustkrebs traten in der Beobachtungszeit auf.

Epidemiologische Studien

In neueren epidemiologischen Studien werden die im Abschnitt Toxikologie erwähnten Forschungsergebnisse teilweise bestätigt[20][21][22] und Hinweise auf künftige Forschungsschwerpunkte gegeben.[23][24][25][26]

Phthalatexposition führt in den USA zu rund 100.000 zusätzlichen Todesfällen pro Jahr und zu Kosten von ca. 40 Milliarden $ durch Produktionsausfälle.[27]

Verbreitung

Auf Grund der weltweiten Verbreitung von Weichmachern in der Umwelt konnten Phthalate auch in der Rohmilch von Kühen nachgewiesen werden.[28] Aufsehen erregte ein Beitrag des WDR-Magazins Plusminus, der auf Phthalate in Medikamenten hinwies.[29] Auch das Verbrauchertest-Magazin Öko-Test, die Stiftung Warentest und ausgewählte Studien[30] veröffentlichen immer wieder Ergebnisse zu Phthalaten in verschiedenen Verbraucherprodukten wie in Kinderspielzeug, Sexspielzeugen, Speiseölen oder Gummiprodukten.[31] Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland testete 2019 in einer Stichprobe vier Lichterketten. Die Grenzwerte der RoHS-Richtlinien, für die beiden gemessenen Phthalate DEHP bzw. DBP, wurden bei drei der vier Produkte massiv überschritten.[32] Zudem wird im Film Plastic Planet auf die globale Verbreitung von Plastik im Allgemeinen und diverse Gesundheitsgefahren der darin enthaltenen Weichmacher im Besonderen hingewiesen.

Als Weichmacher finden sie hauptsächlich bei Produkten aus PVC und bestimmten thermoplastischen Elastomeren Anwendung. In den meisten Standardkunststoffen wie z. B. polyolefinischen Verpackungsmaterialien sind sie nicht enthalten.

In einer Studie wurde die Migration oder Elution von Phthalsäureestern aus Polyethylenterephthalat-Flaschen für Softdrinks gemessen. Die höchsten Werte enthielten Getränke, die mit Kaliumsorbat konserviert waren oder die den geringsten pH-Wert aufwiesen. Die gemessenen Werte waren kein Risiko für die Gesundheit, durch Akkumulation könnten sich aber auch geringe Mengen mit der Zeit anreichern.[33]

Schutzmaßnahmen

Der Arbeitshandschuhhersteller Marigold gibt für seine Latex-Laborhandschuhe eine Durchbruchzeit von > 480 Minuten für Dioctylphthalate an, was darauf hindeutet, dass Latex eine gute Barriere zu sein scheint.[34] Zu bedenken ist, dass Laborhandschuhe aus dickem Latex bestehen und selten großen mechanischen Spannungen ausgesetzt sind.

Der Kunststoffhersteller Semadeni[35] gibt in seinem Produktkatalog 2007 an, dass Latex unter Einwirkung von Dioctylphthalat „nicht beständig“ ist.

Ein Ausschuss im US-Kongress einigte sich nach Informationen von US-Medien vom 29. Juli 2008 auf ein Verbot von Phthalaten, die weithin als Beimischung für Kunststoffe verwendet werden.

Welche Arzneimittel Phthalate enthalten, können Apotheken über die ABDA-Datenbank ermitteln.

Bei Kosmetika sind einzelne Phthalate bereits verboten, die Details sind in der deutschen Kosmetik-Verordnung zu finden;[36] die Verpackungsaufschrift muss über die anderen (zum Beispiel DMP und DEP) informieren.

Neben Weichmachern gibt es auch Hartmacher in Kunststoffen; siehe Bisphenol A (BPA).

Liste der Phthalate

Einige Phthalate stellen Isomerengemische aus verschiedenen verzweigten und/oder unverzweigten Einzelsubstanzen in verschiedenen Konzentrationen dar. Deren Eigenschaften sind meist sehr ähnlich. Selbst in der Fachliteratur finden sich gelegentlich unpräzise Zuordnungen.

Name Acronym Strukturformel des Phthalats CAS-Nr. Stereoisomere [Anzahl] Verwendung
Dimethylphthalat DMP 131-11-3 nein
Diethylphthalat DEP 84-66-2 nein Dispersionsfarben und Kunststoffputze, Parfüm-Fixatur und Vergällung des Parfümalkohols[37][38]
Diallylphthalat DAP 131-17-9 nein Reaktivverdünner bei der Strahlenhärtung[37]
Dipropylphthalat DPRP 131-16-8 nein
Dibutylphthalat DBP 84-74-2 nein universeller Weichmacher
Diisobutylphthalat DIBP 84-69-5 nein universeller Weichmacher
Butylcyclohexylphthalat BCP 84-64-0 nein
Dipentylphthalat DPP 131-18-0 nein
Dicyclohexylphthalat DCHP 84-61-7 nein Weichmacher für Folienlacke, insbesondere für Zellglas[37]
Benzylbutylphthalat BBP 85-68-7 nein Weichmacher bei Polystyrol, Polyvinylacetat, Cellulosenitrat, Ethylcellulose, Celluloseacetobutyrat, Alkydharzen und Acrylaten[37]
Dihexylphthalat DnHP 84-75-3 nein
Diisohexylphthalat DIHxP 68515-50-4 nein
Diisoheptylphthalat DIHpP 41451-28-9 nein
Butyldecylphthalat BDP 89-19-0 nein
Bis(2-ethylhexyl)phthalat DEHP, DOP 117-81-7 ja [3] Weichmacher für PVC und Cellulosenitrat und zum Anreiben von Farbpigmenten[37]
Dioctylphthalat DNOP 117-84-0 nein
Diisooctylphthalat DIOP 27554-26-3 nein
Decyloctylphthalat ODP 119-07-3 nein
Diisononylphthalat DINP 28553-12-0 / 68515-48-0 ja [3] Weich-PVC
Diisodecylphthalat DIDP 26761-40-0 / 68515-49-1 nein Weich-PVC
Dipropylheptylphthalat DPHP 53306-54-0 ja [3]
Diundecylphthalat DUP 3648-20-2 nein
Diisoundecylphthalat DIUP 85507-79-5 nein
Ditridecylphthalat DTDP 119-06-2 nein
Diisotridecylphthalat DIUP 68515-47-9 / 27253-26-5 nein
Bis(2-methoxyethyl)phthalat BMEP 117-82-8
1,2-Benzoldicarbonsäure, Di-C7-11-verzweigte und lineare Alkylester DHNUP 68515-42-4
1,2-Benzoldicarbonsäure, Di-C6-8-verzweigte Alkylester, C7-reich / Diisoheptylphthalat DIHP 71888-89-6
1,2-Benzoldicarbonsäure, Dipentylester, verzweigt und linear 84777-06-0
Diisopentylphthalat DIPP 605-50-5
Isopentylpentylphthalat PIPP 776297-69-9

Nicht enthalten in der obigen Liste sind Polymere, z. B. Alkydharze.

Literatur
  • PlasticsEurope: Kunststoff und Phthalate. (PDF; 222 kB). Dezember 2006.
  • K. Becker, M. Seiwert, J. Angerer, W. Heger, H. M. Koch, R. Nagorka, E. Roßkamp, C. Schlüter, B. Seifert, D. Ullrich: DEHP metabolites in urine of children and DEHP in house dust. In: Int. J. Hyg. Environ. Health. 207, 5, 2004, S. 409–417. PMID 15575555
  • M. Wittassek, W. Heger, H. M. Koch, K. Becker, J. Angerer, M. Kolossa-Gehring: Daily intake of di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) by German children – a comparison of two estimation models based on urinary DEHP metabolite levels. In: Int. J. Hyg. Environ. Health. 210, 1, 2007, S. 35–42. PMID 17185035
  • P. Factor-Litvak, B. Insel, A. M. Calafat, X. Liu, F. Perera u. a.: Persistent Associations between Maternal Prenatal Exposure to Phthalates on Child IQ at Age 7 Years. In: PLoS ONE. 9(12), 2014. doi:10.1371/journal.pone.0114003
  • Sopheak Net, Richard Sempéré, Anne Delmont, Andrea Paluselli, Baghdad Ouddane: Occurrence, Fate, Behavior and Ecotoxicological State of Phthalates in Different Environmental Matrices. In: Environmental Science & Technology. 2015. doi:10.1021/es505233b

Einzelnachweise
  1. Markstudie Weichmacher, Ceresana, Mai 2011.
  2. Liu H, Wang Y, Kannan K, Liu M, Zhu H, Chen Y, Kahn LG, Jacobson MH, Gu B, Mehta-Lee S, Brubaker SG, Ghassabian A, Trasande L: Determinants of phthalate exposures in pregnant women in New York City., Environ Res. 2022 Sep;212(Pt A):113203, PMID 35358547.
  3. Zaytseva NV, Ulanova TS, Karnazhitskaya TD, Zorina AS, Permyakova TS: Determination of phthalates in juice product by high-performance liquid chromatography/mass spectrometry]., Vopr Pitan. 2018;87(6):117-124. Russian, PMID 30763497.
  4. T. Yoshida: Analytical method for urinary metabolites as biomarkers for monitoring exposure to phthalates by gas chromatography/mass spectrometry. In: Biomed Chromatogr. 7. Dez 2016. PMID 27925246
  5. M. V. Russo, P. Avino, I. Notardonato: Fast analysis of phthalates in freeze-dried baby foods by ultrasound-vortex-assisted liquid-liquid microextraction coupled with gas chromatography-ion trap/mass spectrometry. In: J Chromatogr A. 1474, 25. Nov 2016, S. 1–7. PMID 28314431
  6. M. S. Oh, S. H. Lee, M. H. Moon, D. S. Lee, H. M. Park: Simultaneous analysis of phthalates, adipate and polycyclic aromatic hydrocarbons in edible oils using isotope dilution-gas chromatography-mass spectrometry. In: Food Addit Contam Part B Surveill. 7(3), 2014, S. 168–175. PMID 25029399
  7. ECHA: Liste der für eine Zulassung in Frage kommenden besonders besorgniserregenden Stoffe, abgerufen am 11. Dezember 2017.
  8. Phthalate im Verzeichnis der zulassungspflichtigen Stoffe, abgerufen am 14. Mai 2015.
  9. IDW-Online vom 29. Mai 2012
  10. Siehe Umweltbundesamt, Februar 2007: Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit den unerwünschten Eigenschaften. 24 Seiten.
  11. Leonardo Trasande, Buyun Liu, Wei Bao: Phthalates and attributable mortality: A population-based longitudinal cohort study and cost analysis. In: Environmental Pollution. 12. Oktober 2021, S. 118021, doi:10.1016/j.envpol.2021.118021.
  12. Paige Bennett: Phthalates in Food Packaging Lead to 100,000 Deaths in U.S. Each Year, Study Finds. In: EcoWatch. 18. Oktober 2021, abgerufen am 25. Oktober 2021 (englisch).
  13. Two-year-olds at risk from 'gender-bending' chemicals, report says. In: The Guardian. 6. November 2009. (englisch)
  14. Why boys are turning into girls. In: The Telegraph, 23. Oktober 2009 (englisch).
  15. Kathe Tønning, Eva Jacobsen, Eva Pedersen: Survey and Health Assessment of the exposure of 2 year-olds to chemical substances in Consumer Products. (= Survey of Chemical Substances in Consumer Products. No. 102. 2009). Danish Technological Institute, 2009.
  16. Phthalate erhöhen Frühgeburtrisiko
  17. Maria P. Vélez, Tye E. Arbuckle, William D. Fraser: Female exposure to phenols and phthalates and time to pregnancy: the Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals (MIREC) Study. In: Fertility and Sterility. Band 103, Nr. 4, S. 1011–1020.e2, doi:10.1016/j.fertnstert.2015.01.005, PMID 25681860.
  18. EMA: Guideline on the use of phthalates as excipients in human medicinal products (PDF; 169 kB).
  19. Thomas P. Ahern, Anne Broe, Timothy L. Lash, Deirdre P. Cronin-Fenton, Sinna Pilgaard Ulrichsen: Phthalate Exposure and Breast Cancer Incidence: A Danish Nationwide Cohort Study. In: Journal of Clinical Oncology. 17. April 2019, S. 1800–1809, doi:10.1200/JCO.18.02202.
  20. O. Solomon, P. Yousefi, K. Huen, R. B. Gunier, M. Escudero-Fung, L. F. Barcellos, B. Eskenazi, N. Holland: Prenatal phthalate exposure and altered patterns of DNA methylation in cord blood. In: Environ Mol Mutagen. 28. Mai 2017. PMID 28556291
  21. N. Holland, K. Huen, V. Tran, K. Street, B. Nguyen, A. Bradman, B. Eskenazi: Urinary Phthalate Metabolites and Biomarkers of Oxidative Stress in a Mexican-American Cohort: Variability in Early and Late Pregnancy. In: Toxics. 4(1). 4. März 2016, S. 7. PMID 28008399
  22. J. Botton, C. Philippat, A. M. Calafat, S. Carles, M. A. Charles, R. Slama, The Eden Mother-Child Cohort Study Group: Phthalate pregnancy exposure and male offspring growth from th1e intra-uterine period to five years of age. In: Environ Res. 151, Nov 2016, S. 601–609. PMID 27596487
  23. M. Morgan, A. Deoraj, Q. Felty, D. Roy: Environmental estrogen-like endocrine disrupting chemicals and breast cancer. In: Mol Cell Endocrinol. 457, 4. Okt 2016, S. 89–102. PMID 27717745
  24. T. Zhang, W. Shen, M. De Felici, X. F. Zhang: Di(2-ethylhexyl)phthalate: Adverse effects on folliculogenesis that cannot be neglected. In: Environ Mol Mutagen. 57(8), Okt 2016, S. 579–588. PMID 27530864
  25. H. J. Wen, L. Sie, P. H. Su, C. J. Chuang, H. Y. Chen, C. W. Sun, L. H. Huang, C. A. Hsiung, S. L. Julie Wang: Prenatal and childhood exposure to phthalate diesters and sex steroid hormones in 2-, 5-, 8-, and 11-year-old children: A pilot study of the Taiwan Maternal and Infant Cohort Study. In: J Epidemiol. 30. Mai 2017. PMID 28576446
  26. Wang L, Duan W, Zhao Y, Sun G, Lin Y, Gao Y: The exposure levels of phthalates in pregnant women and impact factors of fetal malformation., Hum Exp Toxicol. 2021 Dec;40(12_suppl):S622-S631, PMID 34766523.
  27. Leonardo Trasande, Buyun Liu, Wei Bao: Phthalates and attributable mortality: A population-based longitudinal cohort study and cost analysis. In: Environmental Pollution. Band 292, 1. Januar 2021, S. 118021, doi:10.1016/j.envpol.2021.118021.
  28. Neues Merkblatt zu problematischen Weichmachern in Milch und Milchprodukten. In: admin.ch. Agroscope, 2020, abgerufen am 16. November 2020.
  29. Phthalate in Arzneimitteln: BfArM warnt vor Verunsicherung. (Memento vom 16. Juli 2013 im Webarchiv archive.today) Stand: 7. März 2006. (auf: archive.is)
  30. Arbneshi T, Mustafa B, Berisha L, Hajdari A: The concentration of phthalates in toys and children's care items in Kosovo., J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2021;56(14):1496-1502, PMID 34889166.
  31. Stiftung Warentest: FAQ Phthalate: Was Sie über die Weichmacher wissen sollten. In: test.de vom 22. August 2018.
  32. Weihnachtsbeleuchtung: BUND weist hohe Gehalte illegaler Schadstoffe in Lichterketten nach. BUND, 19. November 2019, abgerufen am 11. Dezember 2019.
  33. Jasna Bošnir, Dinko Puntarić, Antonija Galić, Ivo Škes, Tomislav Dijanić, Maja Klarić, Matijana Grgić, Mario Čurković, Zdenko Šmit: Migration of Phthalates from Plastic Containers into Soft Drinks and Mineral Water; Food Technology and Biotechnology, Vol. 45 No. 1, 2007 (Zusammenfassung); (PDF-Datei, vollständiger Artikel)
  34. Marigold Industrial: Handschutz (PDF; 1,2 MB).
  35. Semadeni AG: Homepage.
  36. Kosmetik-Verordnung. (Memento vom 13. Januar 2012 im Internet Archive) (PDF-Datei; 485 kB) in der Fassung vom 6. Juli 2012, siehe Nr. 675, 677, 678, 1151 und 1152 der Anlage 1 (zu § 1).
  37. Eintrag zu Phthalsäureester. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 17. Juli 2014.
  38. Vergällungsmittel in Kosmetika – Gesundheit ist zweitrangig
Wiktionary: Phthalat – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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