Hidrocarburo aromático policíclico

[[Ficheiro:Benzo-a-pyrene.svg|miniatura|Representación esquemática estándar dun importante HAP, o [[benzo(a)pireno|benzo[*a*]pireno]], no que os átomos de carbono están representados polos vértices dos hexágonos, e os hidróxenos se considera que se proxectan en ángulos de 120º ata completar as catro valencias do carbono na cantidade necesaria.]]

Os **hidrocarburos aromáticos policíclicos**, abreviados como **HAP** (ou tamén **PAH**, do inglés *polycyclic aromatic hydrocarbons*), tamén chamados ***hidrocarburos poliaromáticos***, son compostos orgánicos do tipo dos hidrocarburos, que conteñen só carbono e hidróxeno, que están compostos de moitos aneis aromáticos (aneis orgánicos nos cales os electróns están deslocalizados). Formalmente, a clase defínese como compostos con ditos aneis que carecen de substituíntes que formen ramificacións na estrutura dos aneis. Un subconxunto deles son os **hidrocarburos aromáticos polinucleares** (**PNAs**, do inglés *polynuclear aromatic hydrocarbons*), que teñen aneis aromáticos fusionados, é dicir, que comparten un ou máis dos seus lados. O composto químico deste tipo máis simple é o naftaleno, que só ten dous aneis aromáticos, mentres que exemplos de tres aneis son o antraceno e o fenantreno.

Os HAPs son moléculas neutras, non polares que se encontran nos depósitos de carbón e alcatrán. Prodúcense tamén por combustión incompleta de materia orgánica (por exemplo, en motores e incineradoras, e cando se queima a biomasa en incendios forestais etc.).

Os HAPs poden tamén ser abondosos no universo, e suponse que se formaron nos primeiros dous mil millóns de anos despois do big-bang, en asociación coa formación de novas estrelas e exoplanetas. Algúns estudos suxiren que os HAPs supoñen unha porcentaxe significativa de todo o carbono que hai no universo, e discútese a posibilidade de que os HAPs fosen os materiais de partida para a síntese abiotica dos materiais necesarios para dar orixe ás primeiras formas de vida.

## Nomenclatura, estrutura e propiedades 
### Nomenclatura e estrutura 
Moléculas aromáticas pequenas como o benceno non son HAPs, e xeralmente non se considera que os HAPs conteñan heteroátomos ou leven substituíntes.

Os HAPs máis comúns son os de aneis de cinco ou seis membros. Os que só están compostos por aneis de seis membros denomínanse HAPs *alternantes*, os cales inclúen os HAPs *bencenoides*. Os seguintes exemplos de HAPs varían no número e disposición dos seus aneis:

Ficheiro:Anthracene.svg| Antraceno
Ficheiro:Phenanthrene.svg| Fenantreno
Ficheiro:Tetracene.svg| Tetraceno
Ficheiro:Chrysene.svg| Criseno
Ficheiro:Triphenylene.svg| Trifenileno
Ficheiro:Pyrene.svg| Pireno
Ficheiro:Pentacene.svg| Pentaceno
Ficheiro:Benzo-a-pyrene.svg| [[Benzo(a)pireno|Benzo[*a*]pireno]]
Ficheiro:Corannulene.svg| Corannuleno
Ficheiro:Benzo(ghi)perilene.png| [[Benzo(ghi)perilene|Benzo[*g,h,i*]perileno]]
Ficheiro:Coronene.svg| Coroneno
Ficheiro:Ovalene.svg| Ovaleno
Ficheiro:Benzocfluorene.svg| [[Benzo(c)fluoreno|Benzo[*c*]fluoreno]]

### Propiedades fisicoquímicas e de enlace 
Os HAPs son moléculas non polares e lipófilas e insolubles en auga. Os membros máis grandes son tamén pouco solubles en solventes orgánicos e en lípidos. Xeralmente son incoloros.

Aínda que os HAPs son claramente compostos aromáticos, o grao de aromaticidade poden ser diferente en cada segmento de anel. Segundo a *regra de Clar* (formulada por Erich Clar en 1964) para os HAPs a estrutura de resonancia co maior número de sextetos п aromáticos disxuntos, é dicir, restos similares ao benceno, é o máis importante para a caracterización das súas propiedades.

## Fontes e distribución 
Os hidrocarburos aromáticos policíclicos encóntranse principalmente en fontes naturais como a creosota. Poden orixinarse pola combustión incompleta da materia orgánica. Os HAPs poden tamén producirse por procesos xeolóxicos cando os sedimentos orgánicos son transformados quimicamente en combustibles fósiles como o petróleo e carbón. As fontes dominantes de HAPs no ambiente proceden das actividades humanas. A queima de madeira e a combustión doutros biocombustibles como residuos de esterco ou colleitas contribúen a máis da metade das emisións anuais globais de HAPs, especialmente debido ao uso de biocombustible na India e na China. En 2004, os procesos industriais e a extracción e uso de combustibles fósiles supuxeron algo máis da cuarta parte das emisións globais de HAPs, dominando as emisións nos países industrializados. As temperaturas de combustión baixas, como as acadadas ao fumar tabaco ou queimarse os bosques, tenden a xerar HAPS de baixo peso molecular, mentres que os procesos industriais a alta temperatura xeran normalmente HAPs de maiores pesos moleculares. A solubilidade acuosa dos HAPs diminúe aproximadamente de forma logarítmica a medida que aumenta a súa masa molecular.

Os HAPs de dous aneis, e en menor medida os de tres, disólvense en auga, facéndoos máis dispoñibles para a captación biolóxica e biodegradación. Ademais, os HAPs de dous a catro aneis volatilízanse o suficiente como para aparecer na atmosfera predominantemente en forma gasosa, aínda que o estado físico dos HAPs de catro aneis pode depender da temperatura. Ao contrario, os compostos de cinco ou máis aneis teñen baixa solubilidade en auga e baixa volatilidade; están, por tanto, predominantemente en estado sólido, unidos a polucionantes do aire particulados, aos solos, ou a sedimentos.

### Exposición humana 
A exposición humana varía nas distintas partes do mundo dependendo de factores como as taxas de fumadores, tipos de combustible para cociñar, e controis da polución en plantas enerxéticas, procesos industriais e vehículos. Os países desenvolvidos cun control máis estrito na contaminación do aire e auga, uso de combustibles para cociñar máis limpos (por exemplo, gas e electricidade en vez de carbón ou biocombustibles), e as prohibicións de fumar en lugares públicos tenden a rebaixar os niveis de exposición a HAPs, mentres que os países en desenvolvemento e subdesenvolvidos tenden a ter maiores niveis.

Nos países industrializados, as persoas que fuman tabaco, ou que están expostos de forma pasiva ao fume do tabaco, están entre os grupos máis expostos; o fume do tabaco contribúe ao 90% dos niveis de HAPs en interiores nas casas dos fumadores. Os HAPs están normalmente en baixas concentracións na auga para beber. Os catalizadores dos vehículos estímase que dividen por 25 as emisións de HAPs dos vehículos de gasolina. Entre as actividades industriais que poden producir e distribuír HAPs están a produción de aluminio, ferro, e aceiro; a gasificación do carbón, destilación de alcatrán, extracción de petróleo de lousas; produción de coque, creosota, negro de fume e carburo de calcio; asfaltado de estradas e produción de asfalto; produción de goma de pneumáticos; produción ou uso de fluídos de metalistería; e actividades das plantas enerxéticas de carbón ou gas natural. Os sediemntos dos solos e os ríos situados preto de localizacións industriais como as fábricas que fabrican creosota, poden quedar moi contaminadas por HAPs.

Os HAPs de dous ou tres aneis poden dispersarse doadamente ao disolverse na auga ou como gases atmosféricos, mentres que os HAPs de alto peso molecular poden dispersarse localmente ou rexionalmente adheridas a materias particuladas que están suspencdidas no aire ou na auga ata que estas partículas se depositan en terra ou sedimentan na columna de auga. A maioría dos vertebrados metabolizan e excretan os HAPs relativamente rápido. Os invertebrados que se alimentan de terra como as miñocas aceleran a degradación dos HAPs, directamente polo seu metabolismo ou ao melloraren as condicións para as transformacións microbianas.

### Fontes menores 
As erupcións volcánicas poden emitir HAPs.

## Saúde humana 
O cancro é un importante risco para a saúde que se pode derivar da exposición a HAPs. A exposición a HAPs tamén foi asociada con doenzas cardiovasculares e un mal desenvolvemento fetal.

### Cancro 
Os HAPs foron ligados a cancros de pel, de pulmón, de vexiga, de fígado, e de estómago en estudos de modelos animais ben establecidos. En 1775, Percivall Pott, un cirurxián do Hospital de San Bartolomé de Londres, observou que o cancro escrotal era infrecuentemente frecuente entre os desfeluxadores que limpaban as chemineas e propuxo que a causa era a exposición laboral á feluxe. Un século máis tarde, Richard von Volkmann informou dun incremento dos cancros de pel entre os obreiros da industria do alcatrán de hulla en Alemaña, e a inicios da década de 1900 era amplamente aceptado que a exposición á feluxe e alcatrán de hulla incementaba as taxas de cancro. En 1915, Yamigawa e Ichicawa foron os primeiros en producir experimentalmente cancros de pel ao aplicar topicamente alcatrán de hulla nas orellas de coellos.

#### Mecanismos da carcinoxénese 
[miniatura|upright=0.7|[Aduto formado entre unha febra de ADN e unha molécula de [[(+)-benzo(a)pireno-7,8-dihidrodiol-9,10-epóxido|epóxido derivado do benzo[*a*]pireno]] (centro); tales adutos poden interferir coa replicación do ADN normal.]]

A estrutura dun HAP inflúe na capacidade carcinoxénica do composto. Algúns HAPs carcinoxénicos son xenotóxicos e inducen mutacións que inician o cancro; outros non son xenotóxicos e afectan á promoción do cancro ou á súa progresión.

Os HAPs que afectan á iniciación do cancro son normalmente modificados primeiro quimicamente por encimas dando metabolitos que reaccionan co ADN, orixinando mutacións. Cando se altera unha secuencia de ADN nos xenes que regulan a replicación celular, o resultado pode ser un cancro. Os HAPs mutaxénicos, como o benzo[*a*]pireno, xeralmente teñen catro ou máis aneis aromáticos e tamén unha "rexión baía", un peto estrutural que incrementa a reactividade da molécula cos encimas metabolizantes. Metabolitos mutaxénicos dos HAPs son os diol epóxidos, quinonas, e catións de HAPs radicais. Estes metabolitos poden unirse ao ADN en sitios específicos, formando complexos voluminosos chamados adutos do ADN, que poden ser estables ou inestables. Os adutos estables poden causar erros na replicación do ADN, mentres que os adutos inestables reaccionan coa febra de ADN, eliminando unha base púrica (adenina ou guanina). A exposición a HAPs pode aumentar a produción de encimas citocromo, que permite aos encimas converter os HAPs en diol epóxidos mutaxénicos a maiores velocidades. Os HAPs de baixo peso molecular que teñen rexións baía ou similares poden desregular as canles de unións comunicantes, interferindo coa comunicación intercelular, e tamén afectan a proteínas quinase activadas por mitóxeno, que activan factores de transcrición implicados na proliferación celular. Os HAPS están entre o conxunto de contaminantes máis complexo do fume do tabaco e dos contaminantes do aire particulados e poden contribuír ás doenzas vasculares como resultado de estar exposto a eles.

En experimentos de laboratorio os animais expostos a certos HAPs presentaron un incremento de placas de ateroma (ateroxénese) nas arterias. Os mecanismos potenciais para a patoxénese e desenvolvemento de placas de aterosclerose pode ser similar aos mecanismos implicados nas propiedades mutaxénicas e carcinoxénicas dos HAPs. Os biomarcadores da exposición a HAPs en humanos foron asociados con biomarcadores inflamatorios que son considerados importantes preditores de enfermidade cardiovascular, o que indica que o estrés oxidatvo resultante da exposición a HAPs pode ser un mecanismo que conduce á enfermidade cardiovascular en humanos.

### Impactos sobre o desenvolvemento 
Moitos estudos epidemiolóxicos de persoas que viven en Europa, Estados Unidos, e a China asociaron a exposición in utero aos HAPs, a través da polución do aire ou da exposición no traballo dos pais, cun mal crecemento fetal, redución das funcións inmunitarias, e peor desenvolvemento neurolóxico, incluíndo un cociente intelectual máis baixo.

## Regulación e vixilancia 
Algunhas axencias gobernamentais, como as da Unión Europea e a NIOSH e a EPA nos Estados Unidos, regulan as concentracións de HAPs no aire, auga e solo. A Comisión Europea restrinxiu as concentracións de oito HAPs carcinóxenos en produtos de consumo que están en contacto coa pel e a boca.

Os hidrocarburos aromáticos policíclicos identificados pola Autoridade de Seguridade Alimentaria Europea (EFSA), a Axencia de Protección Ambiental (EPA) dos Estados Unidos, e a Axencia de Substancias Tóxicas e Enfermidades Rexistradas (ATSDR) dos Estados Unidos debido á súa carcinoxenicidade ou xenotoxicidade e capacidade de ser monitorizados son os seguintes:

| ||
| 

|}
:Considerado un probable ou posible carcinóxeno humano pola Unión Europea, a EPA dos Estados Unidos e a Axencia Internacional de Investigación do Cancro (IARC).

## Detección e propiedades ópticas 
[miniatura|200px|dereita|O [Telecopio espacial Spitzer captura as liñas espectrais dos HAPs, producindo esta imaxe de nebulosidade nun viveiro estelar.]]

Existe unha base de datos espectral]]

Os HAPs poden ser abundantes no universo. Parece que se formaron xa nos primeiros 2.000 millóns de anos despois do big-bang, e están asociados coa formación de novas estrelas e exoplanetas. Máis do 20% do carbono do universo pode estar asociado con HAPs. Este informe foi considerado unha hipótese controvertida na cal se afirma que a medida que nebulosas do mesmo tipo que a do Rectángulo Vermello se aproximan ao fin das súas vidas, as correntes de convección causan que o carbono e hidróxeno do centro da nebulosa sexan capturados polos ventos estelares, e radien cara ao exterior. A medida que arrefrían, suponse que os átomos se enlazan uns con outros de varias maneiras e finalmente forman partículas dun millón ou máis de átomos. Witt e o seu equipo inferiron Os fulerenos están tamén implicados na orixe da vida; segundo a astrónoma Letizia Stanghellini, "É posible que os futbolenos do espazo exterior proporcionasen as sementes da vida na Terra." En 2012, científicos da NASA informaron dos resultados de estudos análogos *in vitro* nos que os HAPs, suxeitos ás condicións do medio interestelar, son transformados por hidroxenación, oxixenación e hidroxilación, en compostos orgánicos máis complexos", un paso da vía que leva á formación de aminoácidos e nucleótidos, as materias primas das proteínas e o ADN, respectivamente". Ademais, como resultado destas transformacións, os HAPs perden a súa sinatura espectroscópica, que podería ser unha das razóns "para a ausencia de detección de HAPs nos grans de xeo interestelar, especialmente nas rexións exteriores das capas moleculares superiores de nubes densas e frías dos discos protoplanetarios."

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Grafeno
* Hidrocarburo aromático

### Ligazóns externas 
* ATSDR - Toxicity of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)  U.S. Department of Health and Human Services
* Fused Ring and Bridged Fused Ring Nomenclature
* Base de datos de estruturas de HAPs
* Cagliari PAH Theoretical Database
* NASA Ames PAH IR Spectroscopic Database
* National Pollutant Inventory: Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Fact Sheet
* Understanding Polycyclic Aromatic Hydrocarbons  NASA Spitzer Space Telescope
* Astrobiology magazine  *Aromatic World* Entrevista coprofesor Pascale Ehrenfreund sobre a orixe da vida e os HAPs. 
* Oregon State University Superfund Research Center centrado nas novas tecnoloxías e risco crecente para a saúde dos HAPs
* Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)--EPA Fact Sheet. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste, xaneiro de 2008.