Los alcoholes grasos (o alcoholes de cadena larga ) son generalmente alcoholes primarios de cadena lineal y alto peso molecular , pero también pueden tener desde tan solo 4-6 carbonos hasta tanto como 22-26, derivados de grasas y aceites naturales. La longitud precisa de la cadena varía según la fuente. [1] [2] Algunos alcoholes grasos comercialmente importantes son los alcoholes laurílico , estearílico y oleílico . Son líquidos oleosos incoloros (para números de carbono más pequeños) o sólidos cerosos, aunque las muestras impuras pueden parecer amarillas. Los alcoholes grasos suelen tener un número par de átomos de carbono y un solo grupo alcohol (–OH) unido al carbono terminal. Algunos son insaturados y otros están ramificados. Se utilizan ampliamente en la industria. Al igual que con los ácidos grasos, a menudo se hace referencia a ellos de forma genérica por el número de átomos de carbono en la molécula, como "un alcohol C 12 ", que es un alcohol que tiene 12 carbonos, por ejemplo, dodecanol .
Los alcoholes grasos comenzaron a comercializarse a principios del siglo XX. Originalmente se obtenían mediante la reducción de ésteres de cera con sodio mediante el proceso de reducción de Bouveault-Blanc . En la década de 1930 se comercializó la hidrogenación catalítica , que permitió la conversión de ésteres de ácidos grasos, típicamente sebo , en alcoholes. En las décadas de 1940 y 1950, los productos petroquímicos se convirtieron en una fuente importante de sustancias químicas, y Karl Ziegler había descubierto la polimerización del etileno . Estos dos desarrollos abrieron el camino a los alcoholes grasos sintéticos.
La mayoría de los alcoholes grasos en la naturaleza se encuentran como ceras , que son ésteres de ácidos grasos y alcoholes grasos. [1] Son producidos por bacterias, plantas y animales con fines de flotabilidad, como fuente de agua y energía metabólica, lentes de biosonares (mamíferos marinos) y para aislamiento térmico en forma de ceras (en plantas e insectos). [3] Las fuentes tradicionales de alcoholes grasos han sido en gran medida varios aceites vegetales , que siguen siendo una materia prima a gran escala . Las grasas animales (sebo) fueron de importancia histórica, particularmente el aceite de ballena , sin embargo, ya no se utilizan a gran escala. Los sebos producen una gama bastante estrecha de alcoholes, predominantemente C 16 - C 18 , mientras que las fuentes vegetales producen una gama más amplia de alcoholes de (C 6 - C 24 ), lo que los convierte en la fuente preferida. Los alcoholes se obtienen de los triglicéridos (triésteres de ácidos grasos), que forman la mayor parte del aceite. El proceso implica la transesterificación de los triglicéridos para dar ésteres metílicos que luego se hidrogenan para producir los alcoholes grasos. [4] Los alcoholes superiores (C 20 – C 22 ) se pueden obtener a partir del aceite de colza o del aceite de semilla de mostaza . Los alcoholes de fracción media se obtienen a partir del aceite de coco (C 12 – C 14 ) o del aceite de palmiste (C 16 – C 18 ).
Los alcoholes grasos también se preparan a partir de fuentes petroquímicas. En el proceso Ziegler , el etileno se oligomeriza utilizando trietilaluminio seguido de oxidación con aire. Este proceso produce alcoholes pares:
Alternativamente, el etileno puede oligomerizarse para dar mezclas de alquenos, que se someten a hidroformilación , proceso que produce aldehído impar, que posteriormente se hidrogena. Por ejemplo, a partir del 1-deceno, la hidroformilación da el alcohol C 11 :
En el proceso de olefinas superiores de Shell , la distribución de la longitud de la cadena en la mezcla inicial de oligómeros de alqueno se ajusta para que coincida más estrechamente con la demanda del mercado. Shell hace esto por medio de una reacción de metátesis intermedia . [5] La mezcla resultante se fracciona y se hidroformila/hidrogena en un paso posterior.
Los alcoholes grasos se utilizan principalmente en la producción de detergentes y surfactantes. Debido a su naturaleza anfipática , los alcoholes grasos se comportan como surfactantes no iónicos . Se utilizan como coemulsionantes , emolientes y espesantes en la industria cosmética y alimentaria . Alrededor del 50% de los alcoholes grasos utilizados comercialmente son de origen natural, siendo el resto sintético. [1]
Los alcoholes grasos se convierten en sus etoxilatos mediante tratamiento con óxido de etileno : [6]
Los etoxilatos de alcoholes grasos resultantes son tensioactivos importantes.
Otra clase importante de surfactantes son los alquilsulfatos de sodio, como el dodecilsulfato de sodio (SDS). Anualmente se producen cinco millones de toneladas de SDS y materiales relacionados mediante la sulfatación del alcohol dodecílico y alcoholes grasos relacionados. [6]
El metabolismo de los alcoholes grasos se ve afectado en varios trastornos peroxisomales humanos hereditarios, entre ellos la adrenoleucodistrofia y el síndrome de Sjögren-Larsson . [7]
Los alcoholes grasos son sustancias relativamente benignas, con una LD50 (oral, en ratas) que oscila entre 3,1 y 4 g/kg para el hexanol y entre 6 y 8 g/kg para el octadecanol. [1] Para una persona de 50 kg, estos valores se traducen en más de 100 g. Las pruebas de exposición aguda y repetida han revelado un bajo nivel de toxicidad por inhalación, exposición oral o dérmica a los alcoholes grasos. Los alcoholes grasos no son muy volátiles y la concentración letal aguda es mayor que la presión de vapor saturado. Los alcoholes grasos de cadena más larga (C12 – C16 ) producen menos efectos sobre la salud que los de cadena corta (menores que C12 ) . Los alcoholes grasos de cadena corta se consideran irritantes oculares, mientras que los de cadena larga no. [8] Los alcoholes grasos no presentan sensibilización cutánea. [9]
La exposición repetida a alcoholes grasos produce toxicidad de bajo nivel y ciertos compuestos de esta categoría pueden causar irritación local al contacto o efectos hepáticos de bajo grado (esencialmente, los alcoholes lineales tienen una tasa ligeramente mayor de ocurrencia de estos efectos). No se han observado efectos en el sistema nervioso central con la inhalación y la exposición oral. Las pruebas de dosis repetidas en bolo de 1-hexanol y 1-octanol mostraron potencial para la depresión del SNC y dificultad respiratoria inducida. No se ha encontrado potencial para la neuropatía periférica. En ratas, el nivel sin efecto adverso observable ( NOAEL ) varía de 200 mg/kg/día a 1000 mg/kg/día por ingestión. No ha habido evidencia de que los alcoholes grasos sean mutagénicos o causen toxicidad reproductiva o infertilidad. Los alcoholes grasos se eliminan eficazmente del cuerpo cuando se exponen, lo que limita la posibilidad de retención o bioacumulación . [9]
Los márgenes de exposición resultantes del uso de estos productos químicos por parte de los consumidores son adecuados para la protección de la salud humana, según lo determinado por el programa de productos químicos de alto volumen de producción de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE). [8] [10]
Los alcoholes grasos con una longitud de cadena de hasta C 18 son biodegradables, y los de longitud hasta C 16 se biodegradan completamente en 10 días. Se descubrió que las cadenas de C 16 a C 18 se biodegradaban entre un 62 % y un 76 % en 10 días. Se descubrió que las cadenas mayores de C 18 se degradaban en un 37 % en 10 días. Los estudios de campo en plantas de tratamiento de aguas residuales han demostrado que se elimina el 99 % de los alcoholes grasos de longitudes C 12 – C 18. [9]
La predicción del destino mediante el uso de modelos de fugacidad ha demostrado que los alcoholes grasos con longitudes de cadena de C 10 y mayores en agua se reparten en sedimentos. Se prevé que los alcoholes con longitudes de cadena de C 14 y mayores permanezcan en el aire tras su liberación. Los modelos muestran que cada tipo de alcohol graso responderá de forma independiente tras su liberación al medio ambiente. [9]
Los peces , los invertebrados y las algas experimentan niveles similares de toxicidad con los alcoholes grasos, aunque depende de la longitud de la cadena, siendo la cadena más corta la que tiene un mayor potencial de toxicidad. Las longitudes de cadena más largas no muestran toxicidad para los organismos acuáticos. [9]
Esta categoría de sustancias químicas se evaluó en el marco del programa de sustancias químicas de alto volumen de producción de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE). No se identificaron riesgos ambientales inaceptables. [10]
En esta tabla se enumeran algunos alcoholes alquílicos. Tenga en cuenta que, en general, los alcoholes con un número par de átomos de carbono tienen nombres comunes, ya que se encuentran en la naturaleza, mientras que aquellos con un número impar de átomos de carbono generalmente no tienen un nombre común.