201865. lajstromszámú szabadalom • Nagyhatékonyságú dohányfüstszűrő filter
1 HU 201865 A 2 mértékben nem fokozódott és 65%-os formaldehid megkötésnél magasabb érték nem volt elérhető. A találmány feladata olyan dohányfüst - főleg cigaretta - szűrő filter létrehozása, mely a dohány égésekor keletkező kátrányon és más mechanikus, valamint adszorpciós úton le nem kötött aldehideket, főleg a karcinogén hatású gerjesztett és alapállapotú formaldehideket kemoszorpciós úton teljes mértékben vagy megközelítően teljesen megköti. Kísérleteink azzal a nem várt meglepő eredménnyel jártak, hogy a formaldehiddel közismerten nagy sebességgel reakcióra lépő reagensek sem voltak képesek a 192 213 lajstromszámú magyar szabadalom szerinti formaldehid megkötést (65%) túlszárnyalni. Ezek a vegyületek például a - formaldehid analitikai kimutatására használatos - dimedon (5,5 dimetil-ciklohexán 1-3 dión) (Spencer et al: The kinetics and mechanism of the reaction of the formaldehyde with dimedons, I. Am. Chem. Soc. 77., 1943 1948) és más közismert, a formaldehiddel nagy sebességgel addíciós reakciókban reagáló vegyületek, pl.: D,L-homocisztein, D,L-arginin, D,L-lizin, továbbá a sztreptomicin, amely sztreptózból és sztreptidinből áll, a sztreptidin vázon a formaldehiddel reagáló két nagy reakcióképességű guanidin van, ugyanaz mint az L-argininben. A formaldehiddel reagáló nagy reakciókészségű amino csoporttal rendelkező vegyület még a Thiamin. HCl (Bi vitamin), melynek hasonló reakciókészségű amino csoportja van, mint az L-lizinnek. A folsavban lévő endoguanidin csoport is képes nagy sebességgel reagálni a formaldehiddel. Mindezek ellenére az előbbiekben felsorolt vegyületek alkalmazása a filterben sem volt képes az ismert 192 213 lajstromszámú magyar szabadalom szerinti eljárással elért 65%-os formaldehid megkötést túlszárnyalni. A szisztematikus kísérletsorozataink arra mutatnak rá, hogy az éndiolokhoz hasonló, nagy nukleofil addícióra hajlamos vegyületek sem önmagukban, sem kettes, sem hármas, sem négyes rendszerekből, sem kombinációikból kialakítva nem képesek a dohányfüstben keletkező formaldehidet teljes egészében 100%-osan megkötni. Ez vezetett arra a találmányi felismerésre, hogyha a mechanikus (rostos) és adszorpciósan szűrő anyagok mellett nagy nukleofil addícióképes és éndiol típusú vegyületekből álló - az éndiol típusú vegyületet legalább 50 t% részarányban tartalmazó - szinergetikus kompozíciót is teszünk a dohányfüstszűrő filterbe, akkor a filter formáldehidet megkötő képességében olyan jelentős haladás érhető el, amely abban nyilvánul meg, hogy a szinergetikus komponensek egymás hatásának fokozása révén a filter a dohányfüstben lévő formáldehidet közel 100%-ban megköti. A dohányfüst közismerten nagyhőmérsékletű égés eredményeként keletkezik. Az égés során számos különböző típusú vegyület szabadul fel, ilyenek a már említett karcinogén aldehidek, nitrózaminok, benzpirének, stb. Ezen túlmenően egy különleges csoportját képezik az égéstermékeknek a szabad gyökös vegyületek, amelyek rövid és hosszú élettartamúak. Különösen a hosszú élettartamú szabad gyökök veszélyesek, amelyek elérhetik az emberi szervezetet és abban veszélyes reakciókat indíthatnak el. Ezek a szabad gyökök rendkívül karcinogének. M. J. Lyons: Free-Radicale produced in cigarette Smoke, Nature, 181, 1003 (1958), A. L. Bluhm et all: Free Radicals in Tobacco Smoke, Nature 229, 500 (1971). A szabad gyökök között peroxidok, hidroperoxid, hidroxil gyökök és különböző típusú oxigén gyökök, nagyenergiájú szingulet oxigén szerepel. Ezek az aktív oxigének például szintén veszélyesek az emberi szervezetre, mert az emberi szervezetbe jutva az enzimrendszert megtámadják, különösen a fehérjékben lévő kéntartalmú aminosav metionin szegmenseket és oxidálják a metionint metioninszulfoxiddá és az enzim elveszti aktivitását. Shun-Kai-Chan ai-protease inhibitor inactivated by Smoking Science, 224, 755 (1984). Kísérletek igazolják, hogy a metionin aminosav a füstben levő reaktív szingulet oxigén egyik jó scanvangere is lehet. A peroxidok jelentősen gerjesztik a formaldehidet, gyökös formaldehid keletkezése mellett, (kemi-lumineszcencia kisugárzással) amely a lizinnel azonnal metilezési formilezési reakcióba tud lépni. Tréz et all: Formation of excited Formaldehyde in model reactions simulating real biológical systems. J. Mol. Structures (Theochem) 170, 213 (1988). Az oranzs színű kemilumineszcencia fény kisugárzást más szerzők is tapasztalták, ha a formaldehidet hidrogénperoxiddal oxidálták pirogallol jelenlétében. H. H. Wassermann and R. W. Murray Singlet oxygen Academic Press New York (1977). p. 110. Szemjonov összefoglaló könyvében részletesen foglalkozik a szerves vegyületek nagyhőmérsékletű égése közben keletkező gyökös peroxidok, hidroperoxidok, ezek kölcsönhatásaként keletkező aldehidek tulajdonságaival N. N. Szemjonov: A kémiai kinetika és reakcióképesség néhány problémája (szabad gyökök és láncreakciók) Akadémiai Kiadó, Budapest (1961). A kutatások eredménye az, hogy a jelentős formáldehid felszabadulás mindig gyökös mechanizmusok eredménye. Ezért az irodalmi megfontolások és saját modellkísérleteink alapján várható volt (amit a vizsgálatok messzemenően igazoltak is), hogy a dohányfüstben az égés folyamán keletkező (felszabaduló) aldehidek, így a legveszélyesebb formáldehid, nemcsak alapállapotban, hanem gerjesztett (gyökös) állapotban is keletkezik ugyanakkor más gyökös vegyületek is jelen vannak még peroxidokkal, szingulett oxigénnel együtt. Az ilyen típusú gerjesztett formáldehid megkötésére a találmány szerint szükséges olyan vegyületeket a füstszűrőbe építeni, amelyek a gyökös formáldehiddel nagy sebességgel reakcióba tudnak lépni. Ilyen típusú vegyületekként kísérleteink szerint jól beváltak, pl.: a D.L-homocisztein, L-metionin, D.L- cisztein, D,L-lizin, D,L-arginin, glicin, különösen előnyös a 4,5-dihidroxi-etilén-karbamid, az N-hidroxikarbamid, az N-hidroxi-karbamid (bioszupresszin). Kísérleteink igazolták, hogyha a dohányfüst-kondenzátum vizes oldatához izotóp (triciált) L-lizint adtunk (L-lizin-6-3H) akkor a reakciótermékek között az izotópanalízis azonnal N-metilezett és N-formilezett lizineket mutatott ki (N-CH3-L-lizin-6-3H és N-formil-L-lizin-6-3H). Mindez azt bizonyítja, hogy a füstkondezátumban lévő gerjesztett formaldehid ugyanazt a reakciót adta 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
