Chimie Organique de A à Z

octocrylène

ou

2-cyano-3,3-diphénylacrylate de 2-éthylhexyle

1995

C'est un composé organique utilisé comme principe actif dans les crèmes solaires et les cosmétiques. Une étude de 2021 révèle qu'au cours du temps (environ un an), l'octocrylène se dégrade en benzophénone, composé cancérogène, photomutagène et perturbateur endocrinien, dans les produits du commerce. En 2023, l'Anses transmet au gouvernement français une demande de restriction de l'usage d'octocrylène du fait de ses effets sur l'environnement.

Il se présente sous la forme d'un liquide visqueux, gras et jaune à incolore. Chimiquement, c'est l'ester formé par la réaction du 3,3-diphénylcyanoacrylate avec le 2-éthylhexanol, et il possède les éléments structuraux des cyanoacrylates et des esters de l'acide cinnamique.

La molécule possède un carbone asymétrique, le carbone 2 du groupe hexyle auquel est rattaché le groupe éthyle et existe donc sous la forme d'un racémique RS.

La conjugaison étendue de la partie acrylate de la molécule absorbe les rayons ultraviolets avec des longueurs d'onde de 280 à 320 nm avec un maximum à 303 nm, donc essentiellement les UV-B et dans une moindre mesure les UV-A. C'est notamment cette partie qui peut servir de filtre UV pour protéger la peau des atteintes directes de l'ADN. La partie éthylhexanol est un alcool gras, conférant des propriétés émollientes et hydrophobes.

La protection offerte par le seul octocrylène n'est pas très forte, et il est donc toujours utilisé en combinaison avec d'autres substances filtrantes, en particulier des filtres UV-A, dont il augmente la photostabilité, par exemple l'avobenzone dont il augmente et stabilise l'effet protecteur.

L'ajout de nanoparticules de dioxyde de titane, un absorbeur d'UV inorganique, à de tels mélanges peut être contre-productif car les nanoparticules de TiO₂ non enrobées sont hautement photoréactives, ce qui peut résulter en la formation de dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) qui augmente la photodégradation des absorbeurs organiques, annulant ainsi leur effet protecteur.

Après l'application sur la peau, l'octocrylène supprime une éventuelle recristallisation des substances dissoutes des filtres UV. L'octocrylène lui-même est photostable et peu irritant à l'usage. L'octocrylène, comme d'autres composés similaires tels que le méthoxycinnamate d'octyle ou l'oxybenzone (benzophénone-3), également utilisés comme filtre UV lorsqu'appliqués sur la peau, peuvent pénétrer la peau où ils agissent alors comme photosensibilisateurs. Cela se traduit par une production accrue de DRO sous rayonnement solaire.

L'octocrylène (3) peut être obtenu par condensation de Knoevenagel de la benzophénone (1) sur le cyanocétate de 2-éthylhexyle (2) (obtenu par estérification du 2-éthylhexanol par l'acide cyanoacétique (en) en présence d'APTS, avec un rendement de 92 %). Le mélange est chauffé à 100 °C en présence d'acide propanoïque et d'acétate d'ammonium pendant 5 à 6 heures, pour un rendement compris entre 79 et 94 %.

Dans de telles conditions (température, temps), des sous-produits indésirables tels que le 2-cyano-3,3-diphénylacrylamide sont produits, et il n'y a pas conversion complète des réactifs qui sont donc toujours présents dans le mélange réactionnel. Ce dernier point pose particulièrement problème étant donné que l'octocrylène est principalement utilisé comme filtre UV dans les crèmes solaires et que la benzophénone a des propriétés photosensibilisantes ; il est donc nécessaire d'éliminer toute trace de cette dernière du produit final.

Alternativement, il est possible de faire réagir le cyanoacétate d'éthyle avec la benzophénone:

La réaction de Knoevenagel avec de l'acide acétique glacial et de l'ammoniac gazeux nécessite de longs temps de réaction (> 48 heures) pour une conversion élevée (>95 %) afin d'atteindre des rendements de produit final utilisables industriellement (90 %). Le 2-cyano-3,3-diphénylacrylate d'éthyle obtenu est ensuite transestérifié en présence de carbonate de sodium avec le 2-éthylhexanol, donnant l'octocrilène avec un rendement de 97 %.

Une variante existe avec comme réactif initial la benzophénone-imine (1,1-diphénylméthanimine) qui n'a pas l'inconvénient des faibles taux de conversion ou de contamination du produit final par la benzophénone. La benzophénone-imine est produite par réaction de la benzophénone avec de l'ammoniac en présence de dioxyde de titane, le mélange étant chauffé à 130 °C sous une pression de 200 bar. Cette réaction a une sélectivité allant jusqu'à 99 % et un taux conversion jusqu'à 98 %. Une fois obtenu, la benzophénone-imine est mise à réagir avec du cyanoacétate de 2-éthylhexyle à température ambiante. Après distillation sous vide dans un évaporateur à couche mince, l'octocrilène est obtenu sous la forme d'une huile jaune clair avec un rendement de 94 % et une pureté de 99,5 %.

lindane

Le lindane est un insecticide organochloré commercialisé depuis 1938. Ses noms chimiques sont gamma-hexachlorocyclohexane (HCH) et (incorrectement) benzene hexachloride (BHC). Il a été synthétisé pour la première fois en 1825 par Faraday. Il doit son nom au chimiste néerlandais Teunis van der Linden (1884–1965), le premier à isoler et décrire le γ-hexachlorocyclohexane en 1912.

Il a été utilisé en agriculture et dans les produits pharmaceutiques pour le traitement de la gale et l’élimination des poux.

Le lindane a été utilisé aux États-Unis depuis plus de 60 ans, à la fois dans les soins médicaux et en agriculture. Dans les années 1940, le lindane a été homologué par le Département de l'Agriculture des États-Unis (USDA) et a été autorisé en 1951 par la Food and Drug Administration (FDA) pour un usage médical dans le traitement de la gale, des poux de tête et les poux du pubis. Durant cette période, le lindane a été utilisé essentiellement, à plus de 99 %, à des fins agricoles et une grande partie des inquiétudes sur la sécurité et l'environnement ont un rapport avec cette utilisation. En 2006, l’Agence américaine pour la protection de l’environnement (EPA) a demandé l'abandon volontaire de tous les usages agricoles du lindane, restreints dans les années récentes au pré-traitement des semences avant plantation. La FDA, cependant, continue d'autoriser l'utilisation du lindane dans les prescriptions médicales, en notant que «Le risque d’expositions professionnelles/expositions environnementales doit être évalué séparément et indépendamment du risque lié à l'utilisation thérapeutique d'un médicament pour traiter une affection médicale où il apporte un avantage direct pour le patient". 

En France, le lindane reste jusqu’à son interdiction en agriculture le dernier organochloré à contaminer massivement les eaux. En 1996, après concertation entre l’Union des industries de la protection des plantes (UIPP) et son cabinet, la ministre de l’Environnement demande au ministre de l’Agriculture, de la Pêche et de l’Alimentation, de proscrire l’usage du lindane. Après avis des instances compétentes, ce dernier ordonne le 15 février 1997 l’interdiction totale d’emploi en agriculture des préparations à base de ce produit phytopharmaceutique à compter du 1er juillet 1998. Le lindane est interdit depuis le 1er septembre 2006 dans des usages biocides (traitement du bois), et depuis le 31 décembre 2008 dans les produits pharmaceutiques (anti-poux).

En 1995, le lindane a été classé comme médicament de deuxième intention et est désormais réservé aux patients qui ne tolèrent pas les traitements de première intention, ou chez qui ces traitements ont échoué - un problème croissant aux États-Unis et ailleurs en raison de l'augmentation des taux de résistance. Les centres pour le contrôle et la prévention des maladies des États-Unis considèrent également le lindane comme un médicament, dans leur Sexually Transmitted Disease Treatment Guidelines où ils le répertorient comme traitement de substitution viable pour la gestion de la gale et poux pubiens.

Les effets indésirables pour l'homme les plus courants associés à l'usage des médicaments contenant du lindane sont des réactions cutanées bénignes, comprenant des brûlures, des démangeaisons, une sécheresse de la peau et des éruptions cutanées. Des atteintes du système nerveux central, allant des étourdissements à des crises convulsives, ont également été signalées, mais des effets indésirables graves, comme les crises d’épilepsie, ont presque toujours été consécutives à une ingestion ou à un mauvais usage des médicaments (par exemple, des traitements par applications répétés ou prolongés).

Les effets indésirables sur la faune du lindane n'ont pas été mesurés avec le même souci et la même précision que pour la santé de l'homme. Toutefois l'ensemble de la chaîne environnementale a été touché par le lindane et l'est encore marginalement lorsque des usages agricoles persistent. Des intoxications d'isards ont été signalées en France en 2001 entrainant la mort de plusieurs oiseaux nécrophages et notamment des vautours faisant l'objet de Plans Nationaux d'Action (PNA) car en voie de disparition. Plusieurs cadavres de Gypaètes Barbus ont par exemple été retrouvés (source: PNA Gypaète Barbu 2010-2020).

Contaminations dans l'environnement

Aux États-Unis, la production et l'utilisation du lindane dans le secteur agricole (qui ont tous les deux baissé de manière significative au cours des 20 dernières années) sont les principales sources de contamination de l'environnement. Les niveaux de lindane dans l'environnement ont diminué aux États-Unis de 1986 à 2003, en corrélation avec la modification des habitudes d'utilisation en agriculture.

Le lindane est libéré dans l'environnement pendant et après l'épandage agricole par le biais de la dissémination dans l'atmosphère (évaluée entre 12 et 30 %), où il a un grand potentiel de circulation et peut être déposé à terre par la pluie. Il peut être libéré dans le sol à la surface même et dans les eaux souterraines et peut s'accumuler dans la chaîne alimentaire. La plus grande partie de l’exposition de la population générale au lindane résulte de son usage agricole et de l'ingestion d'aliments contaminés, tels que la viande et le lait. Au fil du temps, le lindane est dégradé dans le sol, les sédiments et l'eau et se transformé en substances moins nocives par des algues, les champignons et les bactéries, mais le processus est relativement lent et dépend de l'état de l'environnement ambiant. L'impact écologique de la persistance du lindane dans l'environnement continue d'être débattue.

L'EPA a déterminé que la contamination de l'eau potable par le lindane se situait en deçà du niveau jugé préoccupant par l'Agence. En 2003, l'EPA a publié les résultats de la contamination de l'eau à grande échelle en procédant à des analyses sur 16000 systèmes d'adduction d'eau desservant 100 millions de personnes à travers les États-Unis et a constaté qu'aucun ne présentait de contamination par le lindane à des niveaux supérieurs au niveau maximal admis comme seuil de danger par la norme. Des résultats similaires ont été constatés par les équipes de l’US Geological Survey en 1999 et 2000. Plus spécifiquement, l'EPA a révisé à la baisse les estimations du niveau de lindane à atteindre dans l’approvisionnement public en eau à partir de l'utilisation médicaments contenant du lindane en utilisant les données des installations de traitement des eaux de Californie, en concluant que les niveaux de lindane provenant de sources pharmaceutiques étaient «extrêmement faibles» et ne suscitaient pas d'inquiétude.

En France, dans la région de Bretagne, une analyse réalisée par Air Breizh pour l'Agence régionale de santé (ARS), montre que ce pesticide, pourtant interdit dans le pays depuis 1998, est toujours présent dans l'air. Il est estimé que cette présence est due aux déchets résiduels contenus dans les bâtiments et les sols agricoles à la suite des épandages réalisés il y plusieurs décennies lorsque le produit était légal.

En Europe, le règlement n° 850/2004 du 29/04/04 concernant les polluants organiques persistants et modifiant la directive 79/117/CEE a interdit toute production et utilisation de l'hexachlorocyclohexane, y compris le lindane, depuis le 31 décembre 2007 du fait de ses propriétés nocives pour l'environnement. Les dernières dérogations à cette interdiction d'utilisation et de production de l'hexachlorocyclohexane concernaient :

• jusqu'au 1/09/2006, le traitement curatif et industriel professionnel des bois de charpente et de construction et grumes ainsi que les applications industrielles et résidentielles intérieures ;
• jusqu'au 31/12/2007, le HCH technique utilisé en tant qu'intermédiaire dans la fabrication de substances chimiques ainsi que l'utilisation des produits comportant au moins 99 % d'isomère gamma de HCH (lindane) limité à des applications de santé publique (traitement de la gale et des poux) et à des utilisations en tant qu'insecticide vétérinaire topique (anti-puces, anti-tiques).

clomazon

ou

2-(2-chlorobenzyl)-4,4-diméthyl-1,2-oxazolidin-3-one

1983

C'est une substance active de produit phytosanitaire (ou produit phytopharmaceutique, ou pesticide), qui présente un effet herbicide, et qui appartient à la famille des isoxazolidinones.

Le clomazone peut être obtenu par la réaction de 2-chlorobenzaldéhyde avec de l'hydroxylamine dont le produit est traité avec un cyanoborohydrure fournissant la N-((2-chlorophényl)méthyl)hydroxylamine, laquelle par réaction avec le chlorure de diméthylchlorométhylacétyle donne le clomazone.

Les caractéristiques physico-chimiques dont l'ordre de grandeur est indiqué ci-après, influencent les risques de transfert de cette substance active vers les eaux, et le risque de pollution des eaux :

• Hydrolyse à pH 7 : stable,
• Solubilité : 1 100 mg·L^-1,
• Coefficient de partage carbone organique-eau : 300 cm³·g^-1. Ce paramètre, noté Koc, représente le potentiel de rétention de cette substance active sur la matière organique du sol. La mobilité de la matière active est réduite par son absorption sur les particules du sol.
• Durée de demi-vie : 24 jours. Ce paramètre, noté DT50, représente le potentiel de dégradation de cette substance active, et sa vitesse de dégradation dans le sol.
• Coefficient de partage octanol-eau : 2,54. Ce paramètre, noté log Kow ou log P, mesure l’hydrophilie (valeurs faibles) ou la lipophilie (valeurs fortes) de la substance active.

dimethachlore

ou

2-chloro-N-(2,6-diméthylphényl)-N-(2-méthoxyéthyl)acétamide

1977

C'est un composé chimique du groupe des chloroacétanilides, avec l'alachlore et le métolachlore. Cet herbicide sélectif de prélevée agit en inhibant la synthèse des acides gras.

Le diméthachlore peut être produit par réaction de 2,6-diméthylaniline et de méthoxyacétaldéhyde, suivie d'une hydrogénation et d'une réaction avec du chlorure d'acide chloroacétique.

les chlorates

Un chlorate (ou trioxochlorate) est un composé chimique contenant l'anion chlorate ClO^–
₃. Cet anion est la base conjuguée de l'acide chlorique HClO₃, et les chlorates sont les sels de cet acide. L'atome de chlore y est au degré d’oxydation +V.

Ce sont par exemple le chlorate de potassium KClO₃, le chlorate de sodium NaClO₃ et le chlorate de magnésium Mg(ClO₃)₂.

L'anion ClO^–
₃ a une configuration pyramidale à base triangulaire, l'atome de chlore étant lié à trois atomes d'oxygène.

Les chlorates sont de puissants oxydants à conserver à l'écart des matières organiques et des matériaux facilement oxydables. Les chlorates forment avec à peu près n'importe quel combustible (du sucre, de la sciure de bois, du charbon de bois, des solvants organiques, de la poudre métallique, etc.) des mélanges déflagrants, et ont été pour cette raison largement employés en pyrotechnie, bien que leur utilisation à cette fin soit aujourd'hui tombée en désuétude du fait de leur instabilité — on utilise plutôt des perchlorates (sels comportant l'anion ClO^–
₄, qui sont plus stables.

L'ion chlorate, dans lequel le chlore est hypervalent, ne peut être représenté par une unique structure de Lewis car les trois liaisons Cl–O ont la même longueur (149 pm dans le chlorate de potassium KClO₃). On le représente généralement comme la résultante de trois mésomères en résonance :

Dans son avis scientifique, datant de 2015, l'Efsa estime que l'exposition au chlorate peut poser un problème potentiel de santé, pour les enfants en particulier. Une exposition chronique à un niveau trop élevé "peut inhiber l'absorption de l'iode". "Un enfant qui consommerait de façon abusive du Coca-Coca actuellement pourrait éventuellement, s'il a déjà une prédisposition à mal fixer l'iode, ou s'il a une carence d'iode, écoper d'une pathologie thyroïdienne", estime Arnaud Cocaul, nutritionniste à la clinique du Mont-Louis (Paris), interrogé lundi sur France 2.

De façon plus ponctuelle, "un apport élevé de chlorate sur une seule journée pourrait être toxique pour l'homme, car il peut limiter la capacité du sang à absorber l'oxygène, entraînant ainsi une insuffisance rénale", ajoute l'Efsa, qui recommande ainsi un niveau de consommation sûr pour un apport quotidien de 36 microgrammes de chlorate par kilo (qui dépend donc du poids de la personne). "Cependant, même en considérant les niveaux les plus élevés estimés" dans l'alimentation, "il est improbable que l'apport total d'une seule journée dépasse le niveau recommandé pour les consommateurs de tous les groupes d'âge", tempère l'agence européenne.

Coca-Cola n'a pas précisé à quelle quantité de chlorate correspondent les "niveaux élevés" qui ont conduit au rappel. Mais sa filiale française assure que "l'analyse d'experts indépendants a conclu que la probabilité d'un risque associé est très faible". "Nous n'avons reçu aucune réclamation de la part de consommateurs à ce sujet", ajoute l'entreprise.

article France-Info du 27 janvier 2025