フタル酸エステル類

フタル酸エステル類の90～95%は、フレキシブルPVCの製造用可塑剤として使用されています。^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}大部分はフィルムやケーブル被覆に使用されています。^{[ 15 ]}フレキシブルPVCは質量で85%以上の可塑剤を含むことがありますが、非可塑化PVC（UPVC）には可塑剤が含まれていてはなりません。フタル酸エステル類は、この役割において最初に商業的に重要な化合物であり、^{[ 16 ]}歴史的な利点により、フレキシブルPVC技術にしっかりと組み込まれるようになりました。^{[ 17 ]}一般的なプラスチックの中で、PVCは大量の可塑剤を受け入れ、物理的特性が硬質固体から軟質ゲルへと徐々に変化するという点で独特です。^{[ 17 ]}炭素原子が7～13個のアルコールから誘導されたフタル酸エステル類は、汎用可塑剤として特権的な地位を占めており、ほぼすべてのフレキシブルPVC用途に適しています。^{[ 18 ] [ 17 ]}これより大きいフタル酸エステルはPVCとの相溶性が限られており、ジ（イソトリデシル）フタレートが実用的な上限値となっている。逆に、炭素原子が4～6個のアルコールから誘導される可塑剤は揮発性が高すぎて単独では使用できないが、他の化合物と併用して二次可塑剤として使用され、低温での柔軟性を向上させている。炭素原子が1～3個のアルコールから誘導される化合物は、加工温度（通常180～210  ℃）での過剰な発煙のため、PVCの可塑剤としては全く使用されていない。^{[ 17 ]}

歴史的に、DINP、DEHP、BBP、DBP、DIHPが最も重要なフタル酸エステルでしたが、これらの多くは現在、規制圧力と段階的な廃止に直面しています。炭素数が3～8のアルコールから誘導されるフタル酸エステルのほぼすべてが、ECHAによって毒性物質として分類されています。これには、 1930年代に商業生産が始まった、長年にわたり最も広く使用されてきたフタル酸エステルであるビス(2-エチルヘキシル)フタル酸エステル(DEHPまたはDOP)が含まれます。 ^{[ 19 ] [ 15 ]} EUでは、DEHPの使用はREACHによって制限されており、認可が与えられた特定の場合にのみ使用できます。同様の制限は他の多くの管轄区域にも存在します。それにもかかわらず、DEHPの段階的廃止は遅く、2018年でも依然として最も頻繁に使用される可塑剤であり、世界の生産量は推定324万トンでした。^{[ 15 ]} DINPとDIDPは、有害物質に分類されていないため、多くの用途でDEHPの代替品として使用されています。^{[ 20 ]}フタル酸エステル以外の可塑剤もますます使用されるようになっています。

フタル酸エステルは、さまざまなポリマーの可塑剤として使用されており、ラッカー、ワニス、塗料などのコーティング剤を中心に用途が広がっています。フタル酸エステルを添加することで、これらの材料に柔軟性が付与され、欠けにくくなります。炭素原子が1～4個のアルコールから誘導されるフタル酸エステルは、酢酸セルロース、ニトロセルロース、酢酸酪酸セルロースなどのセルロース系プラスチックの可塑剤として使用され、マニキュアなどの一般的な用途があります。ほとんどのフタル酸エステルは、油性塗料と乳化塗料の両方に使用されるアルキド樹脂やアクリル樹脂とも相溶性があります。

その他の可塑化ポリマーシステムには、ポリビニルブチラール（特に合わせガラスの製造に使用される形態）、PVA 、およびPVCAなどの共重合体が含まれます。これらはナイロン、ポリスチレン、ポリウレタン、および特定のゴムとも相溶性がありますが、これらの用途は非常に限られています。^{[ 14 ]}

フタル酸エステルは、錠剤やカプセル剤の腸溶性コーティングの製造に使用されるエチルセルロース、ポリ酢酸ビニルフタル酸エステル（PVAP）、酢酸セルロースフタル酸エステル（CAP）を可塑化することができます。これらのコーティングは、胃の酸性から薬剤を保護しますが、腸内での薬剤の放出と吸収を可能にします。^{[ 3 ]}

フタル酸エステルは、反応性の高い有機過酸化物の溶剤として広く使用されています。この目的で年間数千トンが消費されています。これらのエステルの大きな利点は、鎮静剤、つまり、取り扱いが危険な可能性のある一連の化学化合物の爆発性を最小限に抑えることです。^{[ 22 ]}フタル酸エステルは、セムテックスなどのプラスチック爆薬の製造にも使用されています。

フタル酸エステル類は、アイシャドウ、保湿剤、マニキュア、液体石鹸、ヘアスプレーなどのパーソナルケア製品に比較的少量使用されています。^{[ 23 ] [ 24 ] [ 3 ]}ジメチルフタレートやジエチルフタレートなどの低分子量フタル酸エステル類は、香水の定着剤として使用されています。^{[ 25 ] [ 26 ]}ジメチルフタレートは虫除けとしても使用されており、ライム病の原因となるマダニ類に対して特に有効です。^{[ 27 ]}また、 Anopheles stephensi、Culex pipiens、Aedes aegyptiなどの蚊類にも有効です。^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

ジアリルフタレートは、優れた電気絶縁性を持つビニルエステル樹脂の製造に用いられる。これらの樹脂は、電子部品の製造に使用される。

フタル酸エステルは、安価で、無毒（急性毒性）、無色、非腐食性、生分解性があり、物理的特性を容易に調整できるため、ほぼ理想的な可塑剤です。数多くの代替可塑剤の中には、ジオクチルテレフタレート（ DEHT）（DEHP のテレフタレート異性体）と1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル（DINCH）（DINP の水素化バージョン）があります。DEHT と DINCH は、DEHP と DINP の代替可塑剤として、人体に接触するさまざまな製品に大量に使用されています。これらの製品には、医療機器、玩具、食品包装などがあります。^{[ 33 ]} DEHT と DINCH は、ビス（2-エチルヘキシル）アジペート（DEHA）やジイソデシルアジペート（DIDA）などの他のフタル酸エステル代替品よりも疎水性が高いです。 DEHTやDINCHなどの代替可塑剤は、室内の有機物や空気中の粒子に結合しやすいため、曝露は主に食品の摂取やほこりとの接触によって起こります。^{[ 33 ]}

植物油をベースとした多くのバイオベース可塑剤が開発されている。^{[ 34 ]}

可塑化プラスチックが広く普及しているため、人々はしばしばフタル酸エステルに曝露されます。たとえば、米国疾病予防管理センターで検査を受けたほとんどのアメリカ人の尿には、複数のフタル酸エステルの代謝物が含まれています。 ^{[ 35 ]}フタル酸エステルへの曝露は、女性や有色人種でより起こりやすいです。^{[ 36 ]}グルコース恒常性の障害の全体的なリスクに関して、メキシコ系アメリカ人、アフリカ系アメリカ人、および白人アメリカ人の間に違いが見られました。メキシコ系アメリカ人の空腹時血糖値（FBG）の上昇は5.82  mg/dL、アフリカ系アメリカ人の空腹時血糖値の上昇は3.63  mg/dL、白人アメリカ人の空腹時血糖値の上昇は1.79  mg/dLであり、少数民族のリスク増加の証拠がありました。^{[ 36 ]}全体として、この研究は、フタル酸エステルがグルコース恒常性とインスリン感受性を変化させる可能性があると結論付けています。一部のフタル酸エステル代謝物の高濃度は、空腹時血糖値、空腹時インスリン値、およびインスリン抵抗性の上昇と関連していた。非ヒスパニック系黒人女性とヒスパニック系女性は、一部のフタル酸エステル代謝物の高濃度を示した。^{[ 37 ]}

喘息やアレルギーのある子供の家庭では、健康な子供の家庭と比較して、DEHPの粉塵濃度が高いことがわかった。^{[ 38 ]}研究の著者は、「DEHPの濃度は、親が報告した過去12か月間の喘鳴と有意に関連していることがわかりました」と述べている。^{[ 38 ]}ブルガリアのほぼすべてのサンプル家庭でフタル酸エステルが見つかった。同じ研究では、研磨剤を使用している家庭で採取された粉塵サンプルでは、​​DEHP、BBzP、およびDnOPの濃度が有意に高いことがわかりました。床材に関するデータが収集されましたが、研磨剤を使用していないバラタム（PVCまたはリノリウム）床の家庭と木材の床の家庭の間で濃度に有意差はありませんでした。粉塵の除去頻度が高いと濃度は低下しました。^{[ 38 ]}

一般的に、子供のフタル酸エステルへの曝露は大人よりも大きい。1990年代のカナダの研究では、環境曝露をモデル化した結果、DEHPへの1日あたりの曝露量は 、乳児で9μg/kg体重/日、 幼児で19μg/kg体重/日、 子供で14μg/kg体重/日、 大人で6μg/kg体重/日と推定された。^{[ 39 ]}乳児と幼児は、口に入れる行動のため、曝露のリスクが最も高い。フタル酸エステルを含むボディケア製品は、乳児の曝露源となる。2008年の研究の著者らは、「乳児用ローション、乳児用パウダー、乳児用シャンプーの使用報告は、乳児の尿中の[フタル酸エステル代謝物]濃度の上昇と関連しており、この関連性はより若い乳児で最も強いことを観察した。これらの知見は、皮膚曝露がこの集団におけるフタル酸エステルの体内負荷に大きく寄与している可能性を示唆している」と述べている。健康への影響については調査していないものの、彼らは「乳幼児は体表面積あたりの投与量が多く、代謝能力が高く、内分泌系や生殖器系が発達しているため、フタル酸エステルの潜在的な悪影響に対してより脆弱である」と指摘している。^{[ 40 ]}

乳幼児や入院中の子供は、フタル酸エステルへの曝露に対して特に感受性が高い。医療機器やチューブには、重量比で20～40%のジ（2-エチルヘキシル）フタル酸エステル（DEHP）が含まれている場合があり、これは「加熱すると（温かい生理食塩水や血液など）チューブから容易に溶出する」。^{[ 41 ]}いくつかの医療機器には、IVチューブ、手袋、経鼻胃管、呼吸チューブなど、フタル酸エステルが含まれているが、これらに限定されない。米国食品医薬品局（FDA）は、医療現場におけるフタル酸エステルの広範なリスク評価を実施し、新生児は許容一日摂取量の5倍以上のフタル酸エステルに曝露される可能性があることを発見した。この発見により、FDAは「特定の医療処置を受ける子供は、DEHPの影響を受けるリスクが高い集団である可能性がある」と結論付けた。^{[ 41 ]}

2008年、デンマーク環境保護庁（EPA）は消しゴムから様々なフタル酸エステル類を検出し、子供が消しゴムを定期的に舐めたり噛んだりすると健康リスクが生じる可能性があると警告した。しかし、欧州委員会健康環境リスク科学委員会（SCHER）は、子供が消しゴムの一部を噛みちぎって飲み込んだ場合でも、この曝露が健康被害につながる可能性は低いと考えている。^{[ 42 ]}

2008年、米国国家研究評議会は、フタル酸エステル類およびその他の抗アンドロゲン剤の累積効果を調査することを推奨した。同評議会は、累積効果を調査する際には、調査対象の化学物質は同様の作用機序または類似の構造を持つべきであると規定する米国環境保護庁のガイダンスを、制限が厳しすぎると批判した。代わりに、同様の有害結果を引き起こす化学物質の影響を累積的に調査することを推奨した。^{[ 43 ]}したがって、フタル酸エステル類の影響は、作用機序や構造が異なるために除外される可能性のある他の抗アンドロゲン剤とともに調査されるべきである。

様々な植物や微生物は、いわゆる内因性フタル酸エステルと呼ばれる少量のフタル酸エステルを生成する。^{[ 53 ] [ 54 ]}生合成には、改変されたシキミ酸経路が関与していると考えられている。 ^{[ 55 ] [ 56 ]}この自然生成の程度は完全にはわかっていないが、フタル酸汚染の背景となる可能性がある。

多くの研究で明らかになっているように、フタル酸エステルは急速な生分解により環境中に残留しません。好気性および嫌気性細菌は、環の酸化を促進してフェノール誘導体を生成し、それがさらに分解されます。細菌が存在しない場合でも、特に土壌が存在する場合、フタル酸エステルは加水分解されてフタル酸となり、エステル結合に影響を与える他のプロセスも起こります。^{[ 57 ]}

光分解は分解のもう一つの経路である。^{[ 58 ]}

2017年にオーストラリアとニュージーランドで行われた食品と包装に関する調査により、DEHPとジイソノニルフタレートが人間の健康にリスクをもたらす可能性のある汚染物質として認識され、両国でこれらのフタレートに関するいくつかの規制が制定されました。^{[ 68 ]}オーストラリアでは、DEHPを含む特定の子供向け製品が永久に禁止されています。DEHPを含む製品は、3歳までの子供の口に入れられると有毒であると考えられています。^{[ 73 ]}

1994 年、カナダ保健省の評価により、DEHP と別のフタル酸エステル製品である B79P が人間の健康に有害であることが判明しました。カナダ連邦政府は、化粧品での使用を禁止し、ぬいぐるみや育児用品などの他の用途での使用を制限することで対応しました。^{[ 67 ]} 1999 年、DEHP は、 1999 年カナダ環境保護法に基づき、国の有害物質リストに掲載され、2021 年に環境へのリスクとみなされました。^{[ 70 ] [ 75 ]}これは、化粧品での使用が禁止されている成分のリストに掲載されています。^{[ 75 ]}

国家スクリーニングプログラムの対象となっている28種類のフタル酸エステル類のうち20種類は、人間の健康または環境に潜在的なリスクをもたらす可能性があると考えられています。^{[ 70 ]} 2021年現在、DEHPとB79Pから環境を保護するための規制は制定されていません。^{[ 70 ]}

1999年以来、欧州連合では一部のフタル酸エステル類が子供のおもちゃでの使用が制限されています。^{[ 74 ] [ 76 ]} DEHP、BBP、DBPはすべてのおもちゃで制限されています。DINP、DIDP、DNOPは口に入れることができるおもちゃでのみ制限されています。この制限では、これらのフタル酸エステル類の量が、おもちゃの可塑化部分の質量パーセントで0.1%を超えてはならないと規定されています。

一般的に、高分子量フタル酸エステルであるDINP、DIDP、およびDPHPはREACH規則に基づいて登録されており、現在の用途における安全性が実証されています。これらは、健康や環境への影響に関して分類されていません。

低分子量物質である BBP、DEHP、DIBP、および DBP は、2008～2009 年に REACH に基づく認可対象物質の候補リストに追加され、2012 年に認可リストの附属書 XIV に追加されました。^{[ 5 ]}これは、2015 年 2 月以降、特定の用途で認可が与えられない限り、EU でこれらの物質を製造することは許可されないことを意味しますが、消費者製品に輸入することは可能です。^{[ 74 ] [ 77 ]}これらの化学物質を含む製品の輸入を禁止する可能性のある附属書 XV の文書の作成は、ECHA とデンマーク当局によって共同で準備されており、2016 年 4 月までに提出される予定でした。^{[ 78 ]}

2021年以降、欧州廃棄物枠組み指令は、REACH候補リストに掲載されているフタル酸エステル類を含む製品の製造業者、輸入業者、販売業者に対し、欧州化学物質庁への通知を義務付けている。^{[ 74 ]}

2021年11月、欧州委員会はDEHPおよびその他のフタル酸エステルに内分泌かく乱作用を追加した。これは、食品包装、医療機器、医薬品包装など、これまで免除されていた一部の用途について企業がREACH認可を申請しなければならないことを意味する。^{[ 74 ]}

2008 年 8 月、米国議会は消費者製品安全改善法(CPSIA) を可決し、ジョージ W. ブッシュ大統領が署名して、同法は公法 110-314 となった。^{[ 83 ]}同法の第 108 条では、2009 年 2 月 10 日以降、「DEHP、DBP、または BBP の濃度が 0.1 パーセントを超える子供のおもちゃまたは育児用品を製造、販売の申し出、商業的に流通、または米国に輸入することは違法」であり、「DINP、DIDP、およびDnOPの濃度が 0.1 パーセントを超える子供の口に入れることができる子供のおもちゃまたは育児用品を製造、販売の申し出、商業的に流通、または米国に輸入することは違法」であると規定している。さらに、同法は、他のフタル酸エステルの安全性を判断するための常設審査委員会の設置を義務付けている。この法律が制定される前は、消費者製品安全委員会は、歯固め、おしゃぶり、ガラガラからDEHPとジイソノニルフタレート（DINP）を自主的に撤去することで子供へのリスクがなくなったと判断し、フタル酸エステル禁止法の制定に反対していた。^{[ 84 ]}

1986年、カリフォルニア州の有権者は、有害化学物質への曝露に関する懸念に対処するためのイニシアチブを承認しました。このイニシアチブは、1986年安全飲料水および有害物質規制法、通称プロポジション65となりました。^{[ 85 ]} 2013年12月、DINPは「カリフォルニア州で発がん性があると知られている」化学物質としてリストされました。^{[ 86 ]} 2014年12月から、DINPを含む製品を製造、流通、または販売する従業員10人以上の企業は、その製品について明確かつ合理的な警告を提供することが義務付けられました。プロポジション65リストの維持と規定の執行を担当するカリフォルニア州環境健康ハザード評価局は、DINPの「重大なリスクなしレベル」を146μg/日と定めています。^{[ 71 ]}

CDCは2011年にジエチルフタレートに関する公衆衛生声明を発表し、その潜在的な健康被害に関する規制とガイドラインを説明しました。^{[ 72 ]}スーパーファンドサイトに関する法律に基づき、環境保護庁はジエチルフタレートを有害物質に指定しました。労働安全衛生局は、 8時間労働日、40時間労働週における作業室内の空気中のジエチルフタレートの最大許容量は1立方メートルあたり5ミリグラムであると述べています。^{[ 72 ]}