Alkylbenzensulfonáty - Alkylbenzene sulfonates - Wikipedia

Obecná struktura Dodecylbenzensulfonáty sodné, prominentní příklady alkylbenzensulfonátů

Alkylbenzensulfonáty jsou třídou aniontové povrchově aktivní látky, skládající se z a hydrofilní sulfonát hlavní skupina a hydrofobní alkylbenzenová koncová skupina. Spolu s laureth sulfát sodný jsou jednou z nejstarších a nejpoužívanějších syntetických látek čistící prostředky a lze je nalézt v mnoha výrobcích osobní péče (mýdla, šampony, zubní pasta atd.) a výrobky pro péči o domácnost (prací prášek, prostředek na mytí nádobí, čistič spreje atd.).[1]Poprvé byly představeny ve 30. letech 20. století ve formě rozvětvených alkylbenzensulfonátů (BAS). V návaznosti na obavy o životní prostředí však byly v 60. letech nahrazeny lineárními alkylbenzensulfonáty (LAS).[2] Od té doby se produkce významně zvýšila z přibližně 1 milionu tun v roce 1980 na přibližně 3,5 milionu tun v roce 2016, což z nich činí nejvíce vyráběnou aniontovou povrchově aktivní látku po mýdla.

Rozvětvené alkylbenzensulfonáty

Příklad rozvětveného alkylbenzensulfonátu (BAS)
Rozsáhlé pěnění Fremont, Kalifornie - 1972

Rozvětvené alkylbenzensulfonáty (BAS) byly poprvé zavedeny na počátku 30. let a od konce 40. let 20. století zaznamenaly výrazný růst,[3] v rané literatuře jsou tyto syntetické detergenty často zkráceny jako syndety. Byly připraveny Friedel – Craftsova alkylace z benzen s „propylenovým tetramerem“ (také nazývaným tetrapropylen) následovaným sulfonace. Propylen tetramer je široký termín pro směs sloučenin vytvořených oligomerizace z propen jeho použití dalo směs vysoce větvených struktur.[4]

Ve srovnání s tradičními mýdla BAS nabídl vynikající toleranci vůči tvrdá voda a lepší pěnění.[5] Vysoce rozvětvený ocas však biodegradaci ztížil.[6] BAS byl široce obviňován z tvorby velkých ploch stabilní pěny v oblastech vypouštění odpadních vod, jako jsou jezera, řeky a pobřežní oblasti (mořské pěny ), jakož i problémy s pěněním, které se vyskytují při čištění odpadních vod[7] a znečištění pitné vody.[8] Jako takový byl BAS v 60. letech vyřazen z většiny detergentních produktů a nahrazen lineárními alkylbenzensulfonáty (LAS). Stále je to důležité v určitých agrochemických a průmyslových aplikacích, kde jsou rychlé biologická rozložitelnost má menší význam.

Lineární alkylbenzensulfonáty

Příklad lineárního alkylbenzensulfonátu (LAS)

Lineární alkylbenzensulfonáty (LAS) jsou průmyslově připravovány sulfonace z lineární alkylbenzeny (LABs), které lze samy připravit několika způsoby.[2] Nejběžnější cestou benzen je alkylován monoalkeny s dlouhým řetězcem (např. dodecen) za použití fluorovodík jako katalyzátor.[9] Vyčištěný dodecylbenzeny (a související deriváty) tedy jsou sulfonovaný s oxid sírový dát kyselina sulfonová.[10] Kyselina sulfonová se následně neutralizuje hydroxid sodný.[1]Termín "lineární" se týká výchozího bodu alkeny spíše než konečný produkt nejsou vidět produkty lineárního přidávání, v souladu s Markovnikovovo pravidlo. Alkylace lineárních alkenů, dokonce i 1-alkenů, jako je např 1-dodecen, dává několik izomerů fenyldodekanu.[11]

Strukturní majetkové vztahy

Za ideálních podmínek je čisticí síla BAS a LAS velmi podobná, avšak LAS funguje za normálních podmínek použití o něco lépe, protože je méně ovlivněna tvrdou vodou.[12]V samotném LAS je detergence různých izomerů docela podobná,[13][14] jejich fyzikální vlastnosti (Krafftův bod, pěnění atd.) se znatelně liší.[15][16]Zejména Krafftův bod vysoce 2-fenylového produktu (tj. Nejméně rozvětveného izomeru) zůstává pod 0 ° C až do 25% LAS, zatímco nízký bod zákalu 2-fenylu je ~ 15 ° C.[17] Toto chování producenti často zneužívají k vytváření jasných nebo zakalených produktů.

Osud životního prostředí

Biologická rozložitelnost byla dobře studována,[6][18][19] a je ovlivněn izomerizace, v tomto případě větvení. Sůl lineárního materiálu má LD50 2,3 mg / litr pro ryby, přibližně čtyřikrát toxičtější než rozvětvená sloučenina; lineární sloučenina se však biologicky odbourává mnohem rychleji, což je v průběhu času bezpečnější volbou. Za aerobních podmínek se rychle biologicky odbourává s poločasem přibližně 1–3 týdny;[18] oxidační degradace začíná na alkylovém řetězci.[1] Za anaerobních podmínek se rozkládá velmi pomalu nebo vůbec, což způsobuje jeho vysokou koncentraci v čistírenských kalích, ale není to považováno za důvod k obavám, protože se rychle rozloží, jakmile se vrátí do okysličeného prostředí.

Reference

  1. ^ A b C Kurt Kosswig, „Surfactants“ v Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a25_747
  2. ^ A b Kocal, Joseph A; Vora, Bipin V; Imai, Tamotsu (listopad 2001). "Výroba lineárních alkylbenzenů". Aplikovaná katalýza A: Obecně. 221 (1–2): 295–301. doi:10.1016 / S0926-860X (01) 00808-0.
  3. ^ Dee, Foster; Snell, Cornelia T. (srpen 1958). „50. VÝROČNÍ FUNKCE - padesát let pokroku v detergentech“. Průmyslová a inženýrská chemie. 50 (8): 48A – 51A. doi:10.1021 / ie50584a005.
  4. ^ Scheibel, Jeffrey J. (17. prosince 2015). „Vývoj technologie aniontových povrchově aktivních látek, aby vyhovovaly požadavkům průmyslu pracích detergentů“. Journal of Surfactants and Detergents. 7 (4): 319–328. doi:10.1007 / s11743-004-0317-7.
  5. ^ Hill, J. A. (22. října 2008). "Chemie a použití detergentů". Journal of the Society of Dyers and Colourists. 63 (10): 319–322. doi:10.1111 / j.1478-4408.1947.tb02430.x.
  6. ^ A b Hashim, M. A .; Kulandai, J .; Hassan, R. S. (24. dubna 2007). "Biologická odbouratelnost rozvětvených alkylbenzensulfonátů". Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 54 (3): 207–214. doi:10.1002 / jctb.280540302.
  7. ^ McKinney, Ross E. (1957). „Syndety a likvidace odpadu“. Kanalizace a průmyslové odpady. 29 (6): 654–666. JSTOR  25033358.
  8. ^ Sawyer, Clair N .; Ryckman, Devere W. (1957). "Aniontové syntetické detergenty a problémy s dodávkou vody". Americká asociace vodních děl. 49 (4): 480–490. doi:10.1002 / j.1551-8833.1957.tb16814.x. JSTOR  41254845.
  9. ^ Cahn, AOCS]. Vyd.: Arno (2003). 5. světová konference o detergentech: Přeměna průmyslu - příležitosti a výzvy ([Elektronische Ressource] vyd.). Champaign, Ill.: AOCS Press. ISBN  1-893997-40-5.
  10. ^ Roberts, David W. (květen 1998). "Sulfonační technologie pro výrobu aniontových povrchově aktivních látek". Výzkum a vývoj organických procesů. 2 (3): 194–202. doi:10.1021 / op9700439.
  11. ^ Bipin V. Vora; Joseph A. Kocal; Paul T. Barger; Robert J. Schmidt; James A. Johnson (2003). „Alkylace“. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. doi:10.1002 / 0471238961.0112112508011313.a01.pub2.
  12. ^ Matheson, K. Lee (srpen 1985). "Srovnání účinnosti detergentu mezi LAS a ABS pomocí hraničních diagramů srážení sulfonátem vápenatým". Journal of the American Oil Chemists 'Society. 62 (8): 1269–1274. doi:10.1007 / BF02541841.
  13. ^ Matheson, K. Lee; Matsoim, Ted P. (září 1983). „Vliv distribuce uhlíkového řetězce a fenyl izomeru na vlastnosti použití lineárního alkylbenzensulfonátu: Porovnání„ vysokých “a„ nízkých “2-fenyl-LAS homologů“. Journal of the American Oil Chemists 'Society. 60 (9): 1693–1698. doi:10.1007 / BF02662436.
  14. ^ Baumgartner, F. N. (červen 1954). "Vztah molekulární struktury k detergenci některých alkylbenzensulfonátů". Průmyslová a inženýrská chemie. 46 (6): 1349–1352. doi:10.1021 / ie50534a061.
  15. ^ Drozd, Joseph C .; Gorman, Wilma (březen 1988). "Formulování charakteristik vysokých a nízkých 2-fenyl lineárních alkylbenzensulfonátů v kapalných detergentech". Journal of the American Oil Chemists 'Society. 65 (3): 398–404. doi:10.1007 / BF02663085.
  16. ^ Sweeney, W. A .; Olson, A. C. (prosinec 1964). „Účinnost alkylbenzensulfonátů s přímým řetězcem (LAS) v detergentech pro vysoké zatížení“. Journal of the American Oil Chemists 'Society. 41 (12): 815–822. doi:10.1007 / BF02663964.
  17. ^ Farn, Richard J. (2006). Chemie a technologie povrchově aktivních látek. Oxford: Blackwell Pub. str.96. ISBN  978-14051-2696-0.
  18. ^ A b Jensen, John (únor 1999). "Osud a účinky lineárních alkylbenzensulfonátů (LAS) v suchozemském prostředí". Věda o celkovém prostředí. 226 (2–3): 93–111. Bibcode:1999ScTEn.226 ... 93J. doi:10.1016 / S0048-9697 (98) 00395-7. PMID  10085562.
  19. ^ Mackay, Donald; Di Guardo, Antonio; Paterson, Sally; Kicsi, Gabriel; Cowan, Christina E .; Kane, David M. (září 1996). „Hodnocení chemického osudu v životním prostředí pomocí hodnotících, regionálních a lokálních modelů: Ilustrativní aplikace na chlorbenzen a lineární alkylbenzensulfonáty“. Toxikologie prostředí a chemie. 15 (9): 1638–1648. doi:10.1002 / atd. 5620150930.