El 1,4-dioxano ( / d aɪ ˈ ɒ k s eɪ n / ) es un compuesto orgánico heterocíclico , clasificado como un éter . Es un líquido incoloro con un ligero olor dulce similar al del éter dietílico . El compuesto a menudo se llama simplemente dioxano porque los otros isómeros del dioxano ( 1,2- y 1,3- ) rara vez se encuentran.
El dioxano se utiliza como disolvente para una variedad de aplicaciones prácticas, así como en el laboratorio, y también como estabilizador para el transporte de hidrocarburos clorados en contenedores de aluminio. [3]
El dioxano se produce por la deshidratación catalizada por ácido del dietilenglicol , que a su vez se obtiene de la hidrólisis del óxido de etileno .
En 1985, la capacidad de producción mundial de dioxano oscilaba entre 11.000 y 14.000 toneladas. [4] En 1990, el volumen total de producción estadounidense de dioxano oscilaba entre 5.250 y 9.150 toneladas. [5]
La molécula de dioxano es centrosimétrica, lo que significa que adopta una conformación de silla , típica de los parientes del ciclohexano . Sin embargo, la molécula es conformacionalmente flexible y la conformación de barco se adopta fácilmente, por ejemplo, en la quelación de cationes metálicos. El dioxano se parece a un éter corona más pequeño con solo dos unidades de etilenoxilo.
En la década de 1980, la mayor parte del dioxano producido se utilizó como estabilizador del 1,1,1-tricloroetano para su almacenamiento y transporte en contenedores de aluminio . Normalmente, el aluminio está protegido por una capa de óxido pasivante, pero cuando estas capas se alteran, el aluminio metálico reacciona con el tricloroetano para dar tricloruro de aluminio , que a su vez cataliza la deshidrohalogenación del tricloroetano restante a cloruro de vinilideno y cloruro de hidrógeno . El dioxano "envenena" esta reacción de catálisis formando un aducto con el tricloruro de aluminio. [4]
El dioxano se utiliza en diversas aplicaciones como disolvente aprótico versátil , por ejemplo, para tintas, adhesivos y ésteres de celulosa. Se sustituye al tetrahidrofurano (THF) en algunos procesos, debido a su menor toxicidad y su punto de ebullición más alto (101 °C, frente a los 66 °C del THF). [6]
Mientras que el éter dietílico es bastante insoluble en agua, el dioxano es miscible y, de hecho, es higroscópico . A presión estándar, la mezcla de agua y dioxano en la proporción 17,9:82,1 en masa es un azeótropo positivo que hierve a 87,6 °C. [7]
Los átomos de oxígeno son débilmente básicos según el modelo Lewis. Forma aductos con una variedad de ácidos Lewis. Se clasifica como una base dura y sus parámetros básicos en el modelo ECW son E B = 1,86 y C B = 1,29.
El dioxano produce polímeros de coordinación mediante la unión de centros metálicos. [8] De esta manera, se utiliza para impulsar el equilibrio de Schlenk , lo que permite la síntesis de compuestos de dialquilmagnesio. [4] El dimetilmagnesio se prepara de esta manera: [9] [10]
El dioxano se utiliza como estándar interno para la espectroscopia de resonancia magnética nuclear en óxido de deuterio . [11]
El dioxano tiene una DL50 de 5170 mg/kg en ratas. [4] Es irritante para los ojos y el tracto respiratorio. La exposición puede causar daños al sistema nervioso central, al hígado y a los riñones. [12] En un estudio de mortalidad de 1978 realizado en trabajadores expuestos al 1,4-dioxano, el número observado de muertes por cáncer no fue significativamente diferente del número esperado. [13] El Programa Nacional de Toxicología clasifica al dioxano como "razonablemente anticipado como carcinógeno humano". [14] También está clasificado por el IARC como carcinógeno del Grupo 2B : posiblemente carcinógeno para los humanos porque es un carcinógeno conocido en otros animales. [15] La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos clasifica al dioxano como un probable carcinógeno humano (habiendo observado una mayor incidencia de cáncer en estudios controlados con animales, pero no en estudios epidemiológicos de trabajadores que utilizan el compuesto), y un irritante conocido (con un nivel sin efectos adversos observados de 400 miligramos por metro cúbico) en concentraciones significativamente superiores a las encontradas en productos comerciales. [16] Los estudios en animales con ratas sugieren que el mayor riesgo para la salud está asociado con la inhalación de vapores en forma pura. [17] [18] [19] El estado de Nueva York ha adoptado un estándar de agua potable pionero en la nación para el 1,4-dioxano y ha establecido el nivel máximo de contaminante en 1 parte por mil millones. [20]
Al igual que otros éteres, el dioxano se combina con el oxígeno atmosférico tras una exposición prolongada al aire para formar peróxidos potencialmente explosivos . La destilación de estas mezclas es peligrosa. El almacenamiento sobre sodio metálico podría limitar el riesgo de acumulación de peróxido.
El dioxano tiende a concentrarse en el agua y tiene poca afinidad con el suelo. Es resistente a la degradación abiótica en el medio ambiente y antes se creía que también resistía la biodegradación . Sin embargo, estudios más recientes desde la década de 2000 han descubierto que puede biodegradarse a través de varias vías, lo que sugiere que la biorremediación se puede utilizar para tratar el agua contaminada con 1,4-dioxano. [21] [22]
El dioxano ha afectado a los suministros de agua subterránea en varias áreas. Se ha detectado dioxano en el nivel de 1 μg/L (~1 ppb) en muchos lugares de los EE. UU. [5] En el estado estadounidense de New Hampshire, se había encontrado en 67 sitios en 2010, con una concentración que oscilaba entre 2 ppb y más de 11 000 ppb. Treinta de estos sitios son vertederos de residuos sólidos, la mayoría de los cuales han estado cerrados durante años. En 2019, el Southern Environmental Law Center demandó con éxito al tratamiento de aguas residuales de Greensboro, Carolina del Norte, después de que se encontrara 1,4-dioxano en niveles 20 veces superiores a los seguros de la EPA en el río Haw. [23]
Como subproducto del proceso de etoxilación , una ruta hacia algunos ingredientes que se encuentran en productos de limpieza e hidratación, el dioxano puede contaminar cosméticos y productos de cuidado personal como desodorantes, perfumes, champús, pastas de dientes y enjuagues bucales. [24] [25] El proceso de etoxilación hace que los agentes limpiadores, como el lauril éter sulfato de sodio y el lauril éter sulfato de amonio, sean menos abrasivos y ofrezcan características de formación de espuma mejoradas. El 1,4-dioxano se encuentra en pequeñas cantidades en algunos cosméticos, una sustancia aún no regulada que se usa en cosméticos tanto en China como en los EE. UU. [26] La investigación ha encontrado la sustancia química en ingredientes crudos etoxilados y en productos cosméticos listos para usar. El Environmental Working Group (EWG) descubrió que el 97% de los alisadores de cabello, el 57% de los jabones para bebés y el 22 por ciento de todos los productos en Skin Deep, su base de datos de productos cosméticos, están contaminados con 1,4-dioxano. [27]
Desde 1979, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) ha realizado pruebas en materias primas cosméticas y productos terminados para determinar los niveles de 1,4-dioxano. [28] El 1,4-dioxano estaba presente en ingredientes crudos etoxilados en niveles de hasta 1410 ppm (~0,14 % en peso), y en niveles de hasta 279 ppm (~0,03 % en peso) en productos cosméticos listos para usar. [28] Los niveles de 1,4-dioxano que superan las 85 ppm (~0,01 % en peso) en champús para niños indican que se justifica un control estricto de las materias primas y los productos terminados. [28] Si bien la FDA alienta a los fabricantes a eliminar el 1,4-dioxano, la ley federal no lo exige. [29]
El 9 de diciembre de 2019, Nueva York aprobó un proyecto de ley para prohibir la venta de cosméticos con más de 10 ppm de 1,4-dioxano a partir de fines de 2022. La ley también impedirá la venta de productos de limpieza del hogar y de cuidado personal que contengan más de 2 ppm de 1,4-dioxano a fines de 2022. [30]