Mastný alkohol - Fatty alcohol

Příklad mastného alkoholu

Mastné alkoholy (nebo dlouhý řetězec alkoholy ) jsou obvykle vysokomolekulární přímý řetězec primární alkoholy, ale také se může pohybovat od 4–6 uhlíků až po 22–26, odvozených z přírodních tuků a olejů. Přesná délka řetězu se liší podle zdroje.[1][2] Některé komerčně důležité mastné alkoholy jsou lauryl, stearyl, a oleylalkoholy. Jsou to bezbarvé olejovité kapaliny (pro menší množství uhlíku) nebo voskovité pevné látky, i když nečisté vzorky mohou vypadat žlutě. Mastné alkoholy mají obvykle sudý počet atomů uhlíku a jeden alkoholová skupina (–OH) připojený k terminálnímu uhlíku. Některé jsou nenasycené a jiné jsou rozvětvené. Jsou široce používány v průmyslu. Stejně jako u mastných kyselin se na ně obecně odkazuje podle počtu atomů uhlíku v molekule, například „C12 alkohol ", to je například alkohol s 12 uhlíky dodekanol.

Výroba a výskyt

Většina mastných alkoholů v přírodě se vyskytuje jako vosky což jsou estery s mastné kyseliny a mastné alkoholy.[1] Jsou vyráběny bakteriemi, rostlinami a zvířaty za účelem vztlaku jako zdroj metabolické vody a energie, biosonar čočky (mořští savci) a pro tepelnou izolaci ve formě vosků (v rostlinách a hmyzu).[3] Mastné alkoholy byly nedostupné až do začátku 20. století. Původně byly získány redukcí voskových esterů s sodík podle Bouveault – Blanc redukce proces. Ve 30. letech katalytická hydrogenace byl komerčně dostupný, což typicky umožňovalo konverzi esterů mastných kyselin lůj, k alkoholům. Ve 40. a 50. letech se petrochemie stala důležitým zdrojem chemických látek a Karl Ziegler objevil polymerizace z ethylen. Tyto dva vývojové trendy otevřely cestu syntetickým mastným alkoholům.

Z přírodních zdrojů

Tradiční zdroje mastných alkoholů byly do značné míry různé rostlinné oleje a ty zůstávají ve velkém měřítku surovina. Živočišné tuky (loj) měly zejména historický význam velrybí olej, již se však ve velkém měřítku nepoužívají. Loje produkují poměrně úzkou škálu alkoholů, převážně C.16-C18, délky řetězů z rostlinných zdrojů jsou variabilnější (C.6-C24) což z nich dělá preferovaný zdroj. Alkoholy se získávají z triglyceridy (triestery mastných kyselin), které tvoří většinu oleje. Tento proces zahrnuje transesterifikace triglyceridů za vzniku methylu estery které jsou pak hydrogenovaný dát mastné alkoholy.[4] Vyšší alkoholy (C.20-C22) lze získat z řepkový olej nebo hořčičný olej. Alkoholické nápoje se vyrábějí z kokosový olej (C12-C14) nebo olej z palmových jader (C16-C18).

Z petrochemických zdrojů

Mastné alkoholy se také připravují z petrochemických zdrojů. V Zieglerův proces, ethylen je oligomerizováno použitím triethylaluminium následuje oxidace vzduchu. Tento proces poskytuje sudé alkoholy:

Al (C.2H5)3 + 18 ° C2H4 → Al (C.14H29)3
Al (C.14H29)3 + ​3⁄2 Ó2 + ​3⁄2 H2O → 3 HOC14H29 + ​1⁄2 Al2Ó3

Alternativně může být ethylen oligomerizován za vzniku směsí alkenů, které jsou podrobeny hydroformylace, tento proces poskytuje lichý aldehyd, který se následně hydrogenuje. Například z 1-decenu získá hydroformylace C11 alkohol:

C8H17CH = CH2 + H2 + CO → C.8H17CH2CH2CHO
C8H17CH2CH2CHO + H2 → C.8H17CH2CH2CH2ACH

V Shell vyšší proces olefinů je distribuce délky řetězce v počáteční směsi alkenových oligomerů upravena tak, aby lépe odpovídala poptávce na trhu. Shell to dělá pomocí meziproduktu metateze reakce.[5] Výsledná směs se frakcionuje a hydroformyluje / hydrogenuje v následujícím kroku.

Aplikace

Mastné alkoholy se používají hlavně při výrobě detergentů a povrchově aktivních látek. Jsou také součástmi kosmetika, potraviny a jako průmyslové rozpouštědla. Kvůli jejich amfipatický mastné alkoholy se chovají neionogenně povrchově aktivní látky. Shledávají použití jakoemulgátory, změkčovadla a zahušťovadla v kosmetika a potravinářský průmysl. Asi 50% komerčně používaných mastných alkoholů je přírodního původu, zbytek jsou syntetické.[1]

Výživa

Mastné alkoholy s velmi dlouhým řetězcem (VLCFA), získané z rostlinných vosků a včelí vosk bylo hlášeno, že snižují plazmu cholesterol u lidí. Mohou být nalezeny v nerafinovaných obilných zrnech, včelím vosku a mnoha potravinách pocházejících z rostlin. Zprávy naznačují, že 5–20 mg denně smíšeného C24-C34 alkoholy, včetně oktakosanol a triacontanol, dolní lipoprotein s nízkou hustotou (LDL) cholesterolu o 21% - 29% a stoupá lipoprotein s vysokou hustotou cholesterol o 8% - 15%.[Citace je zapotřebí ] Estery vosku jsou hydrolyzovaný podle a žluč závislé na soli pankreatické esteráza, uvolňující alkoholy s dlouhým řetězcem a mastné kyseliny, které jsou absorbovány v gastrointestinální trakt. Studie metabolismu mastných alkoholů v České republice fibroblasty naznačují, že mastné alkoholy s velmi dlouhým řetězcem, mastné aldehydy, a mastné kyseliny jsou reverzibilně interkonvertovány v a cyklus mastných alkoholů. Metabolismus těchto sloučenin je narušen u několika zděděných lidí peroxisomální poruchy, včetně adrenoleukodystrofie a Sjögren – Larssonův syndrom.[6]

Bezpečnost

Lidské zdraví

Mastné alkoholy jsou relativně neškodné látky LD50 (orálně, krysa) v rozmezí od 3,1–4 g / kg pro hexanol do 6–8 g / kg pro oktadekanol.[1] U osoby s hmotností 50 kg se tyto hodnoty promítnou do více než 100 g. Zkoušky akutní a opakované expozice odhalily nízkou úroveň toxicity při vdechování, orální nebo dermální expozici mastným alkoholům. Mastné alkoholy nejsou příliš těkavé a akutní smrtelná koncentrace je vyšší než tlak nasycených par. Delší řetězec (C.12-C16) mastné alkoholy mají méně zdravotních účinků než krátké řetězce (12). Mastné alkoholy s krátkým řetězcem jsou považovány za dráždivé pro oči, zatímco alkoholy s dlouhým řetězcem nejsou.[7] Mastné alkoholy nevykazují žádnou senzibilizaci kůže.[8]

Opakovaná expozice mastným alkoholům vyvolává toxicitu na nízké úrovni a některé sloučeniny v této kategorii mohou při kontaktu způsobit místní podráždění nebo slabé účinky na játra (v zásadě mají lineární alkoholy mírně vyšší výskyt těchto účinků). Při vdechování a orální expozici nebyly pozorovány žádné účinky na centrální nervový systém. Zkoušky opakování bolus dávky 1-hexanolu a 1-oktanolu ukázaly potenciál pro útlum CNS a vyvolané respirační potíže. Nebyl nalezen žádný potenciál pro periferní neuropatii. U potkanů ​​nebyla pozorovatelná úroveň nepříznivých účinků (NOAEL ) se pohybuje od 200 mg / kg / den do 1 000 mg / kg / den po požití. Neexistují žádné důkazy o tom, že mastné alkoholy jsou karcinogenní, mutagenní nebo způsobují reprodukční toxicitu nebo neplodnost. Mastné alkoholy jsou při expozici účinně vylučovány z těla, což omezuje možnost zadržení nebo bioakumulace.[8]

Okraje expozice vyplývající z použití těchto chemikálií spotřebiteli jsou přiměřené pro ochranu lidského zdraví, jak stanoví Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD) program s vysokým objemem výroby chemických látek.[7][9]

životní prostředí

Mastné alkoholy do délky řetězce C.18 jsou biologicky odbouratelné, s délkou do C.16 biodegradace do 10 dnů úplně. Řetězy C.16 do C.18 Bylo zjištěno, že se biodegradují z 62% na 76% za 10 dní. Řetězy větší než C.18 bylo zjištěno, že se za 10 dní rozložily o 37%. Polní studie v čistírnách odpadních vod ukázaly, že 99% mastných alkoholů má délku C12-C18 jsou odstraněny.[8]

Předpověď osudu pomocí prchavost modelování ukázalo, že mastné alkoholy s délkou řetězce C10 a více rozdělit vodu do sedimentu. Délky C.14 a výše se předpokládá, že po uvolnění zůstanou ve vzduchu. Modelování ukazuje, že každý typ mastného alkoholu bude reagovat nezávisle na uvolňování prostředí.[8]

Vodní organismy

Ryba, bezobratlých a řasy zaznamenat podobné úrovně toxicity s mastnými alkoholy, i když to závisí na délce řetězce, přičemž kratší řetězec má větší potenciál toxicity. Delší délky řetězce nevykazují žádnou toxicitu pro vodní organismy.[8]

Velikost řetězuAkutní toxicita pro rybyChronická toxicita pro ryby
111–100 mg / l0,1–1,0 mg / l
C11-C130,1–1,0 mg / l0,1– <1,0 mg / l
C14-C15—0,01 mg / l
> C.16––

Tato kategorie chemických látek byla hodnocena v rámci Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD) program s vysokým objemem výroby chemických látek. Nebyla zjištěna žádná nepřijatelná rizika pro životní prostředí.[9]

Běžné názvy a příbuzné sloučeniny

názevAtomy uhlíkuVětve / sytostVzorec
tert-Butylalkohol4 atomy uhlíkurozvětvenýC4H10Ó
tert-Amylalkohol5 atomů uhlíkurozvětvenýC5H12Ó
3-Methyl-3-pentanol6 atomů uhlíkurozvětvenýC6H14Ó
1-heptanol (enantický alkohol)7 atomů uhlíkuC7H16Ó
1-oktanol (kaprylalkohol)8 atomů uhlíkuC8H18Ó
Pelargonický alkohol (1-nonanol)9 atomů uhlíkuC9H20Ó
1-dekanol (decylalkohol, kaprin alkohol)10 atomů uhlíkuC10H22Ó
Undecylalkohol (1-undecanol, undecanol, Hendecanol)11 atomů uhlíkuC11H24Ó
Laurylalkohol (dodekanol, 1-dodekanol)12 atomů uhlíkuC12H26Ó
Tridecylalkohol (1-tridecanol, tridecanol, isotridecanol)13 atomů uhlíkuC13H28Ó
Myristylalkohol (1-tetradekanol)14 atomů uhlíkuC14H30Ó
Pentadecylalkohol (1-pentadecanol, pentadecanol)15 atomů uhlíkuC15H32Ó
Cetyl alkohol (1-hexadekanol)16 atomů uhlíkuC16H34Ó
Palmitoleylalkohol (cis-9-hexadecen-1-ol)16 atomů uhlíkunenasycenéC16H32Ó
Heptadecylalkohol (1-n-heptadekanol, heptadekanol)17 atomů uhlíkuC17H36Ó
Stearylalkohol (1-oktadekanol)18 atomů uhlíkuC18H38Ó
Oleylalkohol (1-oktadecenol)18 atomů uhlíkunenasycenéC18H36Ó
Nonadecylalkohol (1-nonadekanol)19 atomů uhlíkuC19H40Ó
Arachidylalkohol (1-eikosanol)20 atomů uhlíkuC20H42Ó
Heneikosylalkohol (1-heneikosanol)21 atomů uhlíkuC21H44Ó
Behenylalkohol (1-dokosanol)22 atomů uhlíkuC22H46Ó
Erucylalkohol (cis-13-docosen-1-ol)22 atomů uhlíkunenasycenéC22H44Ó
Lignocerylalkohol (1-tetrakosanol)24 atomů uhlíkuC24H50Ó
Cerylalkohol (1-hexakosanol)26 atomů uhlíkuC26H54Ó
1-Heptacosanol27 atomů uhlíkuC27H56Ó
Montanylový alkohol, cluytylalkohol nebo 1-oktakosanol28 atomů uhlíkuC28H58Ó
1-Nonacosanol29 atomů uhlíkuC29H60Ó
Myricyl alkohol, melissylalkohol nebo 1-triakontanol30 atomů uhlíkuC30H62Ó
1-Dotriacontanol (Lacceryl alkohol)32 atomů uhlíkuC32H66Ó
Geddyl alkohol (1-tetratriakontanol)34 atomů uhlíkuC34H70Ó

Reference

  1. ^ A b C d Noweck, Klaus; Grafahrend, Wolfgang. "Mastné alkoholy". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a10_277.pub2.
  2. ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “„Mastný alkohol“ ". doi:10.1351 / zlatá kniha.F02330
  3. ^ Mudge, Stephen; Meier-Augenstein, Wolfram; Eadsforth, Charles; DeLeo, Paul (2010). „Jakým způsobem přispívají mastné alkoholy detergentů k vypouštění odpadních vod a do mořského prostředí?“. Journal of Environmental Monitoring. 12 (10): 1846–1856. doi:10.1039 / C0EM00079E. PMID  20820625.
  4. ^ Kreutzer, Udo R. (únor 1984). „Výroba mastných alkoholů na bázi přírodních tuků a olejů“. Journal of the American Oil Chemists 'Society. 61 (2): 343–348. doi:10.1007 / BF02678792. S2CID  84849226.
  5. ^ Ashfordův slovník průmyslových chemikálií (3. vyd.). 2011. str. 6706–6711.[ISBN chybí ]
  6. ^ Hargrove, James L .; Greenspan, Phillip; Hartle, Diane K. (2004). "Nutriční význam a metabolismus mastných alkoholů a kyselin s velmi dlouhým řetězcem z dietních vosků". Exp. Biol. Med. 229 (3): 215–226. doi:10.1177/153537020422900301. PMID  14988513. S2CID  38905297.
  7. ^ A b Veenstra, Gauke; Webb, Catherine; Sanderson, Hans; Belanger, Scott E .; Fisk, Peter; Nielson, Allen; Kasai, Yutaka; Ochotný, Andreasi; Dyer, Scott; Penney, David; Certa, Hans; Stanton, Kathleen; Sedlak, Richard (2009). „Hodnocení rizik pro lidské zdraví u alkoholů s dlouhým řetězcem“. Ekotoxikologie a bezpečnost životního prostředí. 72 (4): 1016–1030. doi:10.1016 / j.ecoenv.2008.07.012. PMID  19237197.
  8. ^ A b C d E UK / ICCA (2006). „Profil počátečního posouzení SIDS“. Existující databáze chemických látek OECD.
  9. ^ A b Sanderson, Hans; Belanger, Scott E .; Fisk, Peter R .; Schäfers, Christoph; Veenstra, Gauke; Nielsen, Allen M .; Kasai, Yutaka; Ochotný, Andreasi; Dyer, Scott D .; Stanton, Kathleen; Sedlak, Richard (květen 2009). „Přehled hodnocení rizik a rizik chemické kategorie OECD s vysokým objemem výroby - alkoholy s dlouhým řetězcem [C6-C22] (LCOH) ". Ekotoxikologie a bezpečnost životního prostředí. 72 (4): 973–979. doi:10.1016 / j.ecoenv.2008.10.006. PMID  19038453.

externí odkazy