1,4-ジオキサン

1980年代には、製造されたジオキサンのほとんどが、アルミニウム容器での保管および輸送用の1,1,1-トリクロロエタンの安定剤として使用されていました。通常、アルミニウムは不動態化酸化物層によって保護されていますが、これらの層が乱されると、金属アルミニウムがトリクロロエタンと反応して三塩化アルミニウムを生成し、これが残りのトリクロロエタンの脱ハロゲン化水素反応を触媒して塩化ビニリデンと塩化水素を生成します。^{[ 4 ]}ジオキサンは、三塩化アルミニウムとの付加物を形成することによって、この触媒反応を「毒」します。^{[ 13 ]}

ジオキサンは、インク、接着剤、セルロースエステルなど、さまざまな用途で汎用性の高い非プロトン性溶媒（通常は非極性と考えられているが、一部の情報源ではそうではないとされている^{[ 16 ] [ 17 ] ）として使用されています。 [ 4 ]}毒性が低く沸点が高い（101 ℃、THFは66℃）ため、一部のプロセスではテトラヒドロフラン（THF）の代替として使用されています。 ^{[ 18 ]}  

ジエチルエーテルは水に溶けにくいが、ジオキサンは混和性があり、実際には吸湿性がある。標準圧力では、質量比17.9:82.1の水とジオキサンの混合物は正の共沸混合物であり、87.6℃で沸騰する。^{[ 19 ]}

酸素原子は弱いルイス塩基性を示します。様々なルイス酸と付加物を形成します。硬塩基に分類され、 ECWモデルにおける塩基パラメータはE _B  =  1.86、C _B  =  1.29です。

ジオキサンは金属中心を連結することで不溶性の配位高分子を生成する。 ^{[ 20 ]}このように、ジオキサンはシュレンク平衡を駆動するために使用され、ジアルキルマグネシウム化合物の合成を可能にする。^{[ 13 ]}ジメチルマグネシウムは次のように調製される。^{[ 21 ] [ 22 ]}

2 CH ₃ MgBr + (C ₂ H ₄ O) ₂ → MgBr ₂ (C ₂ H ₄ O) ₂ + (CH ₃ ) ₂ Mg

ジオキサン蒸気は目や呼吸器系を刺激します。空気、食品、飲料水、化粧品の汚染は、典型的な曝露例です。^{[ 4 ]}空気中の1,4-ジオキサンの高濃度は、鼻腔、肝臓、腎臓の損傷を引き起こす可能性があります。^{[ 23 ]}

可燃性化合物であるジオキサンは、高温または火災下で刺激性、腐食性、有毒な蒸気を発生させ、密閉された作業空間ではめまいや窒息を引き起こす可能性があります。 ^{[ 4 ]} 製造工程からの排水や管理されていない廃棄物処理により、特に飲料水において環境汚染が発生する可能性があります。^{[ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]}

ジオキサンは、いくつかの政府機関によって発がん性物質の可能性があると分類されています。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]}また、IARCによってグループ2Bの発がん性物質として分類されています。これは、他の動物では発がん性物質として知られているため、ヒトに対して発がん性がある可能性があるという意味です。 ^{[ 25 ]} 2024年、米国環境保護庁は、ジオキサンをヒトに対して発がん性がある可能性が高い物質であり、ヒトの健康に対して不当なリスクがあると分類し、有害物質規制法に基づく連邦規制の法的根拠を確立しました。^{[ 24 ] [ 26 ]}ニューヨーク州は、1,4-ジオキサンに関する全米初の飲料水基準を採用し、最大汚染レベルを10億分の1に設定しました。^{[ 27 ]}

他のエーテル類と同様に、ジオキサンは長時間空気に曝されると大気中の酸素と結合して爆発性の過酸化物を生成する可能性がある。^{[ 4 ]}これらの混合物の蒸留は危険である。^{[ 4 ]}金属ナトリウム上で保管すると、過酸化物の蓄積のリスクを軽減できる可能性がある。^{[ 28 ]}

ジオキサンはいくつかの経路を経て生分解される。^{[ 29 ] [ 30 ]}

ジオキサンはいくつかの地域で地下水供給に影響を与えています。^{[ 6 ] [ 24 ]} 1 μg/L (~1 ppb) レベルのジオキサンは、米国の多くの場所で検出されています。^{[ 14 ]}米国のニューハンプシャー州では、2010 年に 67 か所で検出され、濃度は 2 ppb から 11,000 ppb を超えています。これらの場所のうち 30 か所は固形廃棄物埋立地で、そのほとんどは何年も前に閉鎖されています。2019 年に、南部環境法センターは、ノースカロライナ州グリーンズボロの廃水処理施設で、ホー川で 1,4-ジオキサンが EPA の安全レベルの 20 倍で検出されたことを受けて訴訟を起こし、勝訴しました。^{[ 31 ]}

自治体、工業用水利用者、スーパーファンドサイトは、高度酸化処理システムを使用して水流からジオキサンを除去することに成功している。^{[ 32 ] [ 33 ]}

洗浄剤や保湿剤に含まれる成分の一部を製造する経路であるエトキシ化プロセスの副産物として、ジオキサンの痕跡が、デオドラント、香水、シャンプー、歯磨き粉、マウスウォッシュなどの化粧品やパーソナルケア製品に見られることがあります。^{[ 5 ] [ 23 ] [ 34 ]}エトキシ化プロセスにより、ラウレス硫酸ナトリウムやラウレス硫酸アンモニウムなどの洗浄剤の研磨性が低下し、泡立ち特性が向上します。ジオキサンは一部の化粧品に少量含まれています。^{[ 5 ] [ 6 ]}

1979 年以来、米国食品医薬品局は化粧品原料および完成品の 1,4-ジオキサン 濃度について検査を実施しています。^{[ 5 ] [ 35 ] [ 36 ]} 1,4-ジオキサンは、エトキシ化された原料では最大 1410 ppm (約 0.14 重量%)、市販の化粧品では最大 279 ppm (約 0.03 重量%) の濃度で存在していました。^{[ 35 ]}子供用シャンプーで 85 ppm (約 0.01 重量%) を超える 1,4-ジオキサン 濃度は、原料および完成品の綿密な監視が必要であることを示しています。^{[ 35 ]} 1,4-ジオキサンの存在が認識されて以来、多くの製造業者は、真空および蒸気ストリッピングなどの精製プロセスを実施して、完成品中の濃度を低減しています。^{[ 36 ] [ 37 ]} FDAは製造業者に1,4-ジオキサンを除去するよう奨励しているが、連邦法では義務付けられていない。^{[ 5 ] [ 38 ]}

2019年12月9日、ニューヨーク州は環境保全法（ECL）を改正し、消費者製品中の1,4-ジオキサンを規制しました。この法律により、家庭用洗剤やパーソナルケア製品中の1,4-ジオキサン濃度は、2022年12月31日から最大2 ppmに制限され、2023年12月31日からはより厳しい1 ppmに制限されます。化粧品は、2022年12月31日現在、1,4-ジオキサンの最大許容濃度が10 ppmとなっています。^{[ 39 ] [ 40 ]}