Rizika globálního obchodování

Organické pigmenty se používají k barvení plastů a nátěrových hmot. Jsou zanedbatelně toxickou variantou obdobných anorganických pigmentů, založených na sloučeninách olova, chromu nebo kadmia. Mezi nepostradatelné výchozí suroviny pro syntézu organických pigmentů patří substituované fenylendiaminy. Ještě v devadesátých letech minulého století si firmy produkující organická barviva zajišťovaly základní chemické polotovary samy. Rozšíření světového obchodu a zpřísnění ekologických zákonů v Evropě vedlo k postupnému vytěsnění a přesunu těchto výrob do nově se rozvíjejících průmyslových zemí, zejména do Číny a Indie. Jak ale dokumentuje zde uvedený příklad obchodu s chemickými surovinami, může nákup produktů vyrobených mimo evropský region přinášet určitá rizika.

Pátrání po původu neznámé látky

V roce 2008 se na pracovníky Fakulty chemicko-technologické v Pardubicích obrátili pracovníci akciové společnosti Synthesia, že mají problém s výchozí surovinou zakoupenou u nejmenované mimoevropské firmy. Šlo o jednu tunu barvářského meziproduktu, který dodavatel deklaroval jako 2-chlor-5-methyl-1,4-fenylendiamin (3) určený k výrobě žlutých a červených pigmentů. Rozborem vzorku jsme zjistili, že jde sice o čistou látku, avšak ne o požadovanou sloučeninu. Běžné analytické metody nám napověděly, že jde o 5-amino-4-chlor-2,7-dimethyl-1H-benzimidazol (5), jehož strukturu jsme jednoznačně potvrdili rentgenovou difrakcí. Prověřením chemických databází jsme zjistili, že tato látka nebyla dosud nikdy připravena a popsána, natož komerčně využívána. Proto nemohlo jít o pouhou záměnu sloučenin. To vzbudilo naši zvědavost. Jak k té látce dodavatel přišel? Předpokládejme, že se výrobce snažil vyrobit to, co po něm bylo žádáno. Jaké chyby se dopustil? Pokud srovnáme sumární vzorce látky požadované (C₇H₉ClN₂) a nedopatřením vyrobené (C₉H₁₀ClN₃), zjistíme, že se kromě jiného liší počtem atomů dusíku v molekule. Chyba proto mohla nastat při chemické reakci, kterou se do molekuly organické sloučeniny vnáší atom dusíku. Jednou z těchto reakcí je nitrace. Za podmínek popsaných v patentové literatuře probíhá do prvního stupně a vede k požadovanému produktu. Řadou pokusů jsme dokázali, že nežádoucí dvojnásobně nitrovaný meziprodukt vznikne, až když se do reakce spolu s nadbytkem kyseliny dusičné přidá poměrně velké množství železité soli, která působí jako katalyzátor (viz rámeček „Schéma výroby“). Zdrojem kontaminace reakční směsi železitými ionty v průmyslové výrobě mohlo být použití nevhodné aparatury – buď s masivně poškozeným smaltem, nebo přímo ocelové.

Hned několik závažných chyb

Ze zjištěných skutečností vyplývá, že se výrobce dopustil hned několika závažných chyb. První byla již v samotné navážce kyseliny dusičné (ta musela být dávkována v nadbytku), další chyba s velkou pravděpodobností spočívala v tom, že místo smaltovaného reaktoru použil výrobce reaktor ocelový. Závěr odpovídá naší studii1 týkající se vlivu koncentrace železitých iontů na rychlost nitrace. Při pouhém znečištění železitými ionty probíhá nitrace do druhého stupně velmi pomalu a významného urychlení se dosáhne až při koncentracích pohybujících se v desítkách molárních procent. Za nejpodstatnější pochybení však lze považovat to, že výrobní ani dodavatelská firma neprovádí mezioperační ani výstupní analytickou kontrolu. Tyto firmy poskytly neznámou a náhodně vyrobenou sloučeninu, deklarovanou pod jinou chemickou identitou, a to v tunovém množství! Zajímavým výsledkem našeho rozboru může být také upozornění na nové a laciné nitrační činidlo. Historka může čtenářům připomínat příběh melaminu (viz Vesmír 88, 298, 2009/5). V tomto případě šlo také o obsah dusíku v organické sloučenině, ale naštěstí tento omyl nezpůsobil žádnou lidskou tragédii. „Pouze“ se plýtvalo surovinami, energií a lidskou prací, navíc bylo znečištěno životní prostředí, a to jak při výrobě, tak při likvidaci tuny produktu vyrobeného omylem.