Health Hazard in Chemical Laboratories

Scheinbare Gefahren und tatsächliche Risiken

Gefahren werden häufig unter- oder überschätzt. So ist es z.B. erstaunlich, dass die häufigsten Arbeitsunfälle bei Menschen die in chemischen Laboratorien arbeiten, Schnittverletzungen mit Glasgeräten sind. Fast gleichauf liegen Wege- und Transportunfälle. Vergiftungen durch Gefahrstoffe treten dagegen höchst selten auf. Das sind zumindest meine Erfahrungen aus der Berufspraxis. In der öffentlichen Wahrnehmung hingegen wird "die Chemie" hingegen im allgemeinen als höchst gefährlich angesehen und und die Gefährdungen durch Chemikalien für sehr hoch gehalten. Es gibt natürlich immer wieder Unfälle mit Gefahrstoffen, die aber gerade weil sie selten oder ungewöhnlich sind, in den Medien besonders herausgestellt werden. Eine gute Sammlung von solchen Zeitungsmeldungen findet man z.B. auf Dr. Blumes Bildungsserver. Auch die Berufsgenossenschaft Chemie hat auf ihrer Webseite eine Sammlung von Unfall- und Schadensereignissen, die auch für Schulungen als Beispiele eingesetzt werden können. Genaue Statistiken zu Unfällen mit chemischem Hintergrund sind schwer zu finden, dazu hier nur Links zu Artikeln mit dem Titel "Im Labor lauert der Tod" und "Kann auch tödlich sein".

Es gibt einen Artikel in dem die Wahrscheinlichkeiten für plötzlicher Todesfälle aufgelistet sind (Chapman und Morrison, Nature 367 (1994) 33-40).Eigentlich geht es in dem Artikel um die Gefahrern durch den Einschlag von erdnahen Asteroiden. Für diesen Artikle existiert auch eine frei zugängliche Version von einem Hearing vor dem US Kongress (Committee on Science of the U.S. House of Representatives) "The Threat of Impact by Near-Earth Asteroids".

Tabelle: Wahrscheinlichkeiten für plötzlichen Tod. Daten für die USA aus C.R. Chapman und D. Morrison, 1994, Nature 367, 33-40.

Todesursache	Wahrscheinlichkeit
Autounfall	1 in 100
Mord	1 in 300
Feuer	1 in 800
Unfall mit einer Feuerwaffe	1 in 2.500
elektrischer Schlag	1 in 5.000
Asteroiden- oder Kometeneinschlag	1 in 20.000
Absturz eines Passagierflugzeuges	1 in 20.000
Flut	1 in 30.000
Tornado	1 in 60.000
giftiger Biss oder Stich	1 in 100.000
Unfall mit Feuerwerkskörpern	1 in 1 Million
Lebensmittelvergiftung (Botulismus)	1 in 3 Million

In dieser Tabelle sind plötzliche und unerwartete Todesursachen aufgelistet. Die aufgelisteten Risiken sind teilweise unerwartet und werden subjektiv ganz anders wahrgenommen. So ist mir z.B. gar nicht klar, dass ich bei jeder Autofahrt das höchste Risiko im alltäglichen Leben auf mich nehme! Im Auto hat man ein subjektives Sicherheitsgefühl. Wir sitzen im Fahrzeug wie in einem Kokon und fühlen uns "sicher". Wir haben ja all die ESP, ABS, Airbags, SIPS und andere Sicherheitssysteme, die  uns in Sicherheit wiegen. Das dabei das Todesfallrisiko statistisch bei Eins zu Hundert liegt ist mir nicht bewusst.
Andererseits denkt man bei jedem Flug auch an einen möglichen Absturz. Dabei ist diese Verkehrsart statistisch genau so gefährlich wie durch einen Kometeneinschlag zu sterben! Also sehr unwahrscheinlich (1 in 20.000).
Schließlich wer fürchtet sich nicht von einer giftigen Schlange gebissen zu werden. Dabei ist es in Deutschland schon mal äußerst schwierig überhaupt eine Giftschlange in der Natur zu finden. Es gibt nur sehr wenige Stellen an denen die giftige Kreuzotter vorkommt. Dann muss man die Schlang auch noch dazu bringen, einen zu beissen. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass das klappt.

Für Deutschland finde ich nur Gesamtstatistiken für alle Arten von Todesursachen. Diese Statistiken werden naturgemäß von verschiedenen Krankheiten angeführt. Siehe folgende Links:

• Todesursachen bei Wikipedia
• Die häufigsten Todesursachen in Deutschland bei die Welt vom 06.12.12
• Todesursachen von der Bundeszentrale für politische Bildung 09.11.13
• Todesursachen vom Statistischen Bundesamt
• umfassende Daten gibt es bei der Gesundheitsberichterstattung des Bundes unter dem Suchbegriff "Todesursachen". Hier kann man sich Statistiken zu Todesursachen oder auch zu Sterbefällen durch Unfälle anzeigen lassen.
• Risikobewertung für Notsituationen und Katastrophen in Deutschland bei EarthTrail.de
  

UCLA legal fee in fatal lab accident $4.5 million

4,5 Millionen US-Dollar Anwaltskosten als Folge eines tödlichen Laborunfalls

Nachtrag zum Artikel "Chemieprofessor muss nicht ins Gefängnis" vom Oktober 2014

Die "Chemistry World" berichtete, dass die University of California in Los Angeles etwa 4,5 Millionen US-Dollar für die Verteidigung ihres Mitarbeiters Professors Patrick Harran ausgegeben hat. Die Strafanzeige gegen Professor Harran resultierte aus einem tödlichen Unfall einer Forschungsassistentin im Jahr 2009. Seit diesem tragischen Vorfall investierte die Universität nach eigenen Angaben mehr als 20 Millionen Dollar in Maßnahmen zur Verbesserung der Laborsicherheit. Ein Universtitätssprecher erklärte, dass die Universität sich selbst und ihre Angestellten verteidigt, wie es ihr Recht und zugleich ihre Pflicht sei. Gegen Professor Harran wurde wegen des Todes der 23jährigen Sheharbano 'Sheri' Sangji ermittelt. Diese starb an Verbrennungen infolge eines Arbeitsunfalls beim Umfüllen von pyrophorem t-Butyllithium.

Harran hätte im Falle einer Verurteilung mit einer Gefängnisstrafe bis zu viereinhalb Jahren rechnen müssen. Es kam jedoch nicht zu einer Anklage. Den Anwälten von Professor Harran gelang es, eine aussergerichtliche Einigung zu erreichen. Dafür muss er verschiedene Auflagen erfüllen.

Weitere Pressestimmen:

• "UCLA's legal fees in fatal lab fire case neared $4.5 million" - L.A. Times vom 16.10.14
• "The Landmark Patrick Harran Case Ends Inconclusively" - Science online vom 09.07.14

Mechanism of Carbon Carbon Cross Coupling

Der Mechanismus von C-C-Kupplungsreaktionen

Kürzlich berichtete ich über moderne C-C-Kupplungsreaktionen. An dieser Stelle möchte ich noch etwas zu den ablaufenden Mechanismen dieser Reaktionen schreiben. Die verschiedenen palladiumkatalysierten Kupplungsreaktionen lassen sich im Wesentlichen mit einem Reaktionsmechanismus beschreiben, siehe nachfolgendes Schema. Dabei entsteht zum Beispiel aus der Katalysatorvorstufe PdL₄ durch Ligandendissoziation der katalytisch aktive Komplex PdL₂. Dieser ist in der Lage durch oxidative Addition das Substrat R¹-X zu koordinieren. Im nächsten Schritt findet eine Transmetallierung statt. Dabei überträgt die zweite Komponente M-R² die Organylgruppe R² auf den Komplex. Im letzten Schritt des Katalysezyklus wird durch reduktive Eliminierung das Produkt der C-C-Kupplung (R¹-R²) gebildet. Der katalytisch aktive Komplex PdL₂ wird dabei zurück gebildet.

Je nach Art der Kupplungsreaktionen werden unterschiedliche Reagenzien R¹-X und M-R² eingesetzt. So verwendet man zum Beispiel bei der Sonogashira-Kupplung für M-R² einen Boronsäureester (HO)₂B-R.

Bei der Hiyama-Kupplung dient eine fünffach koordinierte Siliciumverbindung als Reagenz zur Transmetallierung (M-R²). Dabei geht man zunächst von einer Alkylsiliciumverbindung F₃Si-R aus und aktiviert diese durch Zugabe von Fluoridionen. Die intermediär gebildete fünffach koordinierte Siliciumverbindung weist neben vier recht stabilen Silicium-Fluor-Bindungen auch eine durch die Höherkoordination aktivierte Silicium-Kohlenstoffbindung auf. Diese Aktivierung durch Höherkoordination ermöglicht die Übertragung des Alkylrestes auf das Substrat.

Als Besonderheit soll hier noch erwähnt werden, dass bei der Heck-Kupplung keine Transmetallierung stattfindet, sondern ein Alken in die Palladium-Kohlenstoffbindung Pd-R¹ insertiert wird.

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Mehr über die Mechanismen dieser Kupplungsreaktionen erfahren Sie in dem Buch "Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse" von Dirk Steinborn.