Los alcoholes grasos (o alcoholes de cadena larga ) suelen ser alcoholes primarios de cadena lineal de alto peso molecular , pero también pueden variar desde tan solo 4 a 6 carbonos hasta 22 a 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 laurílicos , estearílicos y oleílicos . Son líquidos aceitosos incoloros (para números de carbonos más pequeños) o sólidos cerosos, aunque las muestras impuras pueden aparecer 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. Son ampliamente utilizados en la industria. Al igual que ocurre con los ácidos grasos, a menudo se les denomina genéricamente por el número de átomos de carbono en la molécula, como "un alcohol C 12 ", es decir, un alcohol que tiene 12 carbonos, por ejemplo el dodecanol .
Los alcoholes grasos estuvieron disponibles comercialmente a principios del siglo XX. Originalmente se obtuvieron por 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 permitía la conversión de ésteres de ácidos grasos, normalmente sebo , en alcoholes. En las décadas de 1940 y 1950, los petroquímicos se convirtieron en una fuente importante de productos químicos y Karl Ziegler descubrió la polimerización del etileno . Estos dos avances abrieron el camino a los alcoholes grasos sintéticos.
La mayoría de los alcoholes grasos en la naturaleza se encuentran en forma de 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 biosonar (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 diversos aceites vegetales , que siguen siendo una materia prima a gran escala . Las grasas animales (sebo) tuvieron una importancia histórica, en particular 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 (C 6 –C 24 ), lo que los convierte en la fuente preferida. Los alcoholes se obtienen a partir 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 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 intermedios se obtienen 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 se puede oligomerizar para dar mezclas de alquenos, que se someten a hidroformilación , dando este proceso un aldehído de número impar, que posteriormente se hidrogena. Por ejemplo, a partir de 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 adaptarse más estrechamente a la demanda del mercado. Shell lo hace mediante una reacción de metátesis intermedia . [5] La mezcla resultante se fracciona y se hidroformila/hidrogena en una etapa posterior.
Los alcoholes grasos se utilizan principalmente en la producción de detergentes y tensioactivos. Son componentes también de cosméticos , alimentos y como disolventes industriales . Debido a su naturaleza anfipática , los alcoholes grasos se comportan como tensioactivos no iónicos . Se utilizan como coemulsionantes , emolientes y espesantes en la industria cosmética y alimentaria . Aproximadamente el 50% de los alcoholes grasos utilizados comercialmente son de origen natural y el resto son sintéticos. [1]
Se ha informado que los alcoholes grasos de cadena muy larga (VLCFA), obtenidos de ceras vegetales y cera de abejas , reducen el colesterol plasmático en humanos. Se pueden encontrar en los cereales sin refinar, la cera de abejas y muchos alimentos de origen vegetal. Los informes sugieren que 5 a 20 mg por día de una mezcla de alcoholes C 24 – C 34 , incluidos octacosanol y triacontanol , reducen el colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL) entre un 21 % y un 29 % y aumentan el colesterol de lipoproteínas de alta densidad entre un 8 % y 15 %. [ cita necesaria ] Los ésteres de cera son hidrolizados por una esterasa pancreática dependiente de sales biliares , liberando alcoholes de cadena larga y ácidos grasos que se absorben en el tracto gastrointestinal . Los estudios del metabolismo de los alcoholes grasos en fibroblastos sugieren que los alcoholes grasos de cadena muy larga, los aldehídos grasos y los ácidos grasos se interconvierten de forma reversible en un ciclo de alcoholes grasos. El metabolismo de estos compuestos se ve afectado en varios trastornos peroxisomales humanos hereditarios, como la adrenoleucodistrofia y el síndrome de Sjögren-Larsson . [6]
Los alcoholes grasos son materiales relativamente benignos, con una LD 50 (oral, rata) que oscila entre 3,1 y 4 g/kg para el hexanol y 6 a 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 exposiciones agudas y repetidas han revelado un bajo nivel de toxicidad por inhalación, exposición oral o dérmica de 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 (C 12 –C 16 ) producen menos efectos sobre la salud que los de cadena corta (más pequeños que C 12 ). Los alcoholes grasos de cadena corta se consideran irritantes para los ojos, mientras que los alcoholes de cadena larga no lo son. [7] Los alcoholes grasos no presentan sensibilización cutánea. [8]
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 aparición de estos efectos). No se han observado efectos sobre el sistema nervioso central por inhalación y exposición oral. Las pruebas de dosis repetidas en bolo de 1-hexanol y 1-octanol mostraron potencial para la depresión del SNC y la dificultad respiratoria inducida. No se ha encontrado potencial de neuropatía periférica. En ratas, el nivel de efectos adversos no observables ( NOAEL ) oscila entre 200 mg/kg/día y 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 organismo cuando se exponen, limitando la posibilidad de retención o bioacumulación . [8]
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). [7] [9]
Los alcoholes grasos con una longitud de cadena hasta C 18 son biodegradables, y los alcoholes grasos con una longitud de cadena hasta C 16 se biodegradan completamente en 10 días. Se encontró que las cadenas C 16 a C 18 se biodegradan del 62 % al 76 % en 10 días. Se encontró que las cadenas con más 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 con longitudes C 12 – C 18 . [8]
La predicción del destino mediante modelos de fugacidad ha demostrado que los alcoholes grasos con longitudes de cadena de C 10 y mayores en el agua se dividen en sedimentos. Se prevé que las longitudes C 14 y superiores permanezcan en el aire tras su liberación. Los modelos muestran que cada tipo de alcohol graso responderá de forma independiente a su liberación al medio ambiente. [8]
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 mayor potencial de toxicidad. Las cadenas de mayor longitud no muestran toxicidad para los organismos acuáticos. [8]
Esta categoría de productos químicos fue evaluada bajo el programa de productos químicos de alto volumen de producción de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE). No se identificaron riesgos ambientales inaceptables. [9]
Esta tabla enumera algunos alcoholes alquílicos. Nótese que en general los alcoholes con números pares de átomos de carbono tienen nombres comunes, ya que se encuentran en la naturaleza, mientras que aquellos con números impares de átomos de carbono generalmente no tienen un nombre común.