Los sulfonatos de alquilbenceno son una clase de tensioactivos aniónicos , que consisten en un grupo de cabeza de sulfonato hidrófilo y un grupo de cola de alquilbenceno hidrófobo . Junto con el lauril éter sulfato de sodio , son uno de los detergentes sintéticos más antiguos y más utilizados y se pueden encontrar en numerosos productos de cuidado personal (jabones, champús, pasta de dientes, etc.) y productos de cuidado del hogar (detergente para ropa, líquido lavavajillas, limpiador en aerosol, etc.). [1] Se introdujeron en la década de 1930 en forma de sulfonatos de alquilbenceno ramificados (BAS). Sin embargo, debido a las preocupaciones ambientales, estos fueron reemplazados por sulfonatos de alquilbenceno lineales (LAS) durante la década de 1960. [2] Desde entonces, la producción ha aumentado significativamente de aproximadamente un millón de toneladas en 1980, a alrededor de 3,5 millones de toneladas en 2016, lo que los convierte en el tensioactivo aniónico más producido después de los jabones . [ cita requerida ]
Los sulfonatos de alquilbenceno ramificados (BAS) se introdujeron a principios de la década de 1930 y experimentaron un crecimiento significativo a partir de finales de la década de 1940 en adelante, [3] en la literatura temprana, estos detergentes sintéticos a menudo se abrevian como syndets. Se preparaban mediante la alquilación de Friedel-Crafts de benceno con 'tetrámero de propileno' (también llamado tetrapropileno) seguida de sulfonación . El tetrámero de propileno es un término amplio para una mezcla de compuestos formados por la oligomerización de propeno , su uso dio como resultado una mezcla de estructuras altamente ramificadas. [4]
En comparación con los jabones tradicionales, el BAS ofrecía una tolerancia superior al agua dura y una mejor formación de espuma. [5] Sin embargo, la cola altamente ramificada dificultaba su biodegradación . [6] El BAS fue ampliamente culpado por la formación de grandes extensiones de espuma estable en áreas de descarga de aguas residuales como lagos, ríos y áreas costeras ( espumas marinas ), así como por los problemas de formación de espuma que se encuentran en el tratamiento de aguas residuales [7] y la contaminación del agua potable. [8] Como tal, el BAS se eliminó gradualmente de la mayoría de los productos detergentes durante la década de 1960, y se reemplazó con sulfonatos de alquilbenceno lineales (LAS), que se biodegradan mucho más rápidamente. El BAS sigue siendo importante en ciertas aplicaciones agroquímicas e industriales, donde la biodegradabilidad rápida tiene una importancia reducida. Por ejemplo, inhibir la deposición de asfaltenos del petróleo crudo .
Los sulfonatos de alquilbenceno lineales (LAS) se preparan industrialmente mediante la sulfonación de alquilbencenos lineales (LAB), que a su vez pueden prepararse de varias maneras. [2] En la ruta más común, el benceno se alquila con monoalquenos de cadena larga (por ejemplo, dodeceno) utilizando fluoruro de hidrógeno como catalizador. [9] Los dodecilbencenos purificados (y derivados relacionados) se sulfonan luego con trióxido de azufre para dar el ácido sulfónico . [10] El ácido sulfónico se neutraliza posteriormente con hidróxido de sodio . [1] El término "lineal" se refiere a los alquenos de partida en lugar del producto final, no se ven productos de adición perfectamente lineales, de acuerdo con la regla de Markovnikov . Por lo tanto, la alquilación de alquenos lineales, incluso 1-alquenos como el 1-dodeceno , da varios isómeros de fenildodecano. [11]
En condiciones ideales, el poder de limpieza del BAS y el LAS es muy similar, sin embargo, el LAS funciona ligeramente mejor en condiciones normales de uso, debido a que se ve menos afectado por el agua dura . [12] Dentro del propio LAS, la detergencia de los diversos isómeros es bastante similar, [13] [14] sin embargo, sus propiedades físicas ( punto Krafft , formación de espuma, etc.) son notablemente diferentes. [15] [16] En particular, el punto Krafft del producto con alto contenido de 2-fenilo (es decir, el isómero menos ramificado) permanece por debajo de 0 °C hasta un 25 % de LAS, mientras que el punto de enturbiamiento con bajo contenido de 2-fenilo es de ~15 °C. [17] Los productores suelen aprovechar este comportamiento para crear productos transparentes o turbios.
La biodegradabilidad de los sulfonatos de alquilbenceno ha sido bien estudiada, [6] [18] [19] y se ve afectada por la isomerización , en este caso, la ramificación. La sal del material lineal tiene una LD 50 de 2,3 mg/litro para los peces, aproximadamente cuatro veces más tóxica que el compuesto ramificado; sin embargo, el compuesto lineal se biodegrada mucho más rápidamente, lo que lo convierte en la opción más segura a lo largo del tiempo. Se biodegrada rápidamente en condiciones aeróbicas con una vida media de aproximadamente 1 a 3 semanas; [18] la degradación oxidativa se inicia en la cadena alquílica. [1] En condiciones anaeróbicas se degrada muy lentamente o no se degrada en absoluto, lo que hace que exista en altas concentraciones en los lodos de depuradora , pero no se cree que esto sea motivo de preocupación, ya que se degradará rápidamente una vez que se devuelva a un entorno oxigenado.