1,4-ديوكسان

في ثمانينيات القرن العشرين، استُخدم معظم الديوكسان المُنتَج كمُثبِّت لـ 1،1،1-ثلاثي كلورو الإيثان لتخزينه ونقله في حاويات ألومنيوم . عادةً ما يكون الألومنيوم محميًا بطبقة أكسيد مُخَمِّلة، ولكن عند تضرر هذه الطبقات، يتفاعل الألومنيوم المعدني مع ثلاثي كلورو الإيثان لإنتاج ثلاثي كلوريد الألومنيوم ، الذي بدوره يُحفِّز نزع الهالوجين من ثلاثي كلورو الإيثان المتبقي لإنتاج كلوريد الفينيليدين وكلوريد الهيدروجين . ^{[ 4 ]} يُعطِّل الديوكسان هذا التفاعل التحفيزي بتكوينه مُركَّبًا إضافيًا مع ثلاثي كلوريد الألومنيوم. ^{[ 13 ]}

يُستخدم الديوكسان في تطبيقات متنوعة كمذيب لا بروتوني متعدد الاستخدامات (يُعتبر عادةً غير قطبي، ^{[ 16 ]} على الرغم من أن بعض المصادر تُشير إلى خلاف ذلك ^{[ 17 ]} )، على سبيل المثال في الأحبار والمواد اللاصقة وإسترات السليلوز. ^{[ 4 ]} ويُستخدم بديلًا عن رباعي هيدروفيوران (THF) في بعض العمليات، نظرًا لانخفاض سميته وارتفاع درجة غليانه (101  درجة مئوية، مقابل 66  درجة مئوية لـ THF). ^{[ 18 ]}

بينما يُعدّ ثنائي إيثيل الإيثر غير قابل للذوبان في الماء، فإن الديوكسان قابل للامتزاج به ، بل وهو مادة مسترطبة . عند الضغط القياسي، يكون خليط الماء والديوكسان بنسبة 17.9:82.1 بالكتلة مزيجًا أزيوتروبيًا موجبًا يغلي عند 87.6 درجة مئوية. ^{[ 19 ]}

ذرات الأكسجين قاعدية لويس ضعيفة . تشكل مركبات إضافية مع مجموعة متنوعة من أحماض لويس. تُصنف كقاعدة صلبة ، ومعاملاتها القاعدية في نموذج ECW هي EB ₌  1.86  و CB ₌  1.29  .

يُنتج الديوكسان بوليمرات تنسيقية غير قابلة للذوبان عن طريق ربط المراكز المعدنية. ^{[ 20 ]} وبهذه الطريقة، يُستخدم لدفع توازن شلينك ، مما يسمح بتخليق مركبات ثنائي ألكيل المغنيسيوم. ^{[ 13 ]} يُحضّر ثنائي ميثيل المغنيسيوم بهذه الطريقة: ^{[ 21 ] [ 22 ]}

2 _CH3MgBr + ( _C2H4O ) ₂ → _MgBr2 ( C2H4O _{) 2} + ( _{CH3 ) 2Mg}​_​​

يُعدّ بخار الديوكسان مُهيّجًا للعينين والجهاز التنفسي؛ ويُعتبر تلوث الهواء والغذاء ومياه الشرب ومستحضرات التجميل به أمثلةً على التعرّض النموذجي له. ^{[ 4 ]} قد تؤدي المستويات العالية من 1،4-ديوكسان في الهواء إلى إصابة تجويف الأنف أو الكبد أو الكليتين. ^{[ 23 ]}

باعتباره مركباً قابلاً للاشتعال، قد ينتج عن الديوكسان، عند تعرضه لدرجات حرارة عالية أو حريق، أبخرة مهيجة ومسببة للتآكل وسامة، مما قد يؤدي إلى الدوار أو الاختناق في أماكن العمل المغلقة. ^{[ 4 ]} وقد يحدث تلوث بيئي، لا سيما في مياه الشرب، نتيجةً لمياه الصرف الصناعي أو التخلص غير المنضبط من النفايات. ^{[ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]}

تُصنّف العديد من الوكالات الحكومية مادة الديوكسان كمادة كيميائية يُحتمل أن تكون مُسببة للسرطان. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]} كما تُصنّفها الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) ضمن المجموعة 2B من المواد المسرطنة : أي أنها قد تكون مُسرطنة للإنسان لأنها مادة مسرطنة معروفة في حيوانات أخرى. ^{[ 25 ]} في عام 2024، صنّفت وكالة حماية البيئة الأمريكية الديوكسان كمادة مُسرطنة محتملة للإنسان وخطرًا جسيمًا على صحة الإنسان، مما يُرسي أساسًا قانونيًا للتنظيم الفيدرالي بموجب قانون مراقبة المواد السامة . ^{[ 24 ] [ 26 ]} وقد اعتمدت ولاية نيويورك معيارًا لمياه الشرب هو الأول من نوعه على مستوى الولايات المتحدة لمادة 1,4-ديوكسان، وحدّدت الحد الأقصى المسموح به من الملوثات بجزء واحد في المليار. ^{[ 27 ]}

مثل بعض الإيثرات الأخرى، يتحد الديوكسان مع أكسجين الهواء عند تعرضه للهواء لفترة طويلة، مكونًا بيروكسيدات قابلة للانفجار . ^{[ 4 ]} يُعد تقطير هذه المخاليط خطيرًا. ^{[ 4 ]} قد يُقلل التخزين فوق الصوديوم المعدني من خطر تراكم البيروكسيدات. ^{[ 28 ]}

يتحلل الديوكسان بيولوجيًا عبر عدد من المسارات. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

أثر الديوكسان على إمدادات المياه الجوفية في عدة مناطق. ^{[ 6 ] [ 24 ]} وقد تم رصد الديوكسان بتركيز 1 ميكروغرام/لتر (حوالي 1 جزء في البليون) في العديد من المواقع في الولايات المتحدة. ^{[ 14 ]} في ولاية نيو هامبشاير الأمريكية، وُجد الديوكسان في 67 موقعًا عام 2010، بتراكيز تتراوح بين 2 جزء في البليون وأكثر من 11000 جزء في البليون. ثلاثون من هذه المواقع عبارة عن مكبات نفايات صلبة، معظمها مغلق منذ سنوات. في عام 2019، نجح مركز القانون البيئي الجنوبي في مقاضاة محطة معالجة مياه الصرف الصحي في غرينسبورو، بولاية كارولاينا الشمالية، بعد العثور على 1،4-ديوكسان بتركيز يزيد 20 ضعفًا عن المستويات الآمنة التي حددتها وكالة حماية البيئة في نهر هاو. ^{[ 31 ]}

تنجح البلديات ومستخدمو المياه الصناعية ومواقع برنامج "سوبرفند" في إزالة مادة الديوكسان من مجاري المياه باستخدام أنظمة معالجة الأكسدة المتقدمة . ^{[ 32 ] [ 33 ]}

يُعدّ الديوكسان ناتجًا ثانويًا لعملية الإيثوكسيل ، وهي طريقة لتصنيع بعض المكونات الموجودة في منتجات التنظيف والترطيب، ويمكن العثور على آثار منه في مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية، مثل مزيلات العرق والعطور والشامبو ومعاجين الأسنان وغسولات الفم. ^{[ 5 ] [ 23 ] [ 34 ]} تُقلّل عملية الإيثوكسيل من خشونة عوامل التنظيف، مثل كبريتات لوريث الصوديوم وكبريتات لوريث الأمونيوم، وتُحسّن من خصائص الرغوة. يوجد الديوكسان بكميات ضئيلة في بعض مستحضرات التجميل. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

منذ عام 1979، أجرت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية اختبارات على المواد الخام التجميلية والمنتجات النهائية للكشف عن مستويات 1،4-ديوكسان. ^{[ 5 ] [ 35 ] [ 36 ]} وُجد 1،4-ديوكسان في المكونات الخام المؤكسدة بالإيثوكسيل بمستويات تصل إلى 1410 جزء في المليون (حوالي 0.14% وزناً)، وبمستويات تصل إلى 279 جزء في المليون (حوالي 0.03% وزناً) في منتجات التجميل الجاهزة. ^{[ 35 ]} تشير مستويات 1،4-ديوكسان التي تتجاوز 85 جزء في المليون (حوالي 0.01% وزناً) في شامبو الأطفال إلى ضرورة المراقبة الدقيقة للمواد الخام والمنتجات النهائية. ^{[ 35 ]} منذ اكتشاف وجود 1،4-ديوكسان، طبّق العديد من المصنّعين عمليات تنقية، مثل التجريد بالتفريغ والتجريد بالبخار ، لتقليل تركيزه في المنتجات النهائية. ^{[ 36 ] [ 37 ]} على الرغم من أن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تشجع المصنّعين على إزالة مادة 1,4-ديوكسان، إلا أن ذلك ليس مطلوبًا بموجب القانون الفيدرالي. ^{[ 5 ] [ 38 ]}

في 9 ديسمبر 2019، عدّلت ولاية نيويورك قانون حماية البيئة (ECL) لتنظيم استخدام مادة 1,4-ديوكسان في المنتجات الاستهلاكية. ويقيد القانون تركيزات 1,4-ديوكسان في منتجات التنظيف المنزلية ومنتجات العناية الشخصية بحد أقصى 2 جزء في المليون اعتبارًا من 31 ديسمبر 2022، وبحد أقصى أكثر صرامة يبلغ 1 جزء في المليون اعتبارًا من 31 ديسمبر 2023. أما منتجات التجميل، فيُسمح لها بتركيز أقصى قدره 10 أجزاء في المليون من 1,4-ديوكسان اعتبارًا من 31 ديسمبر 2022. ^{[ 39 ] [ 40 ]}