Жирный спирт - Fatty alcohol

Пример жирного спирта

Жирные спирты (или длинноцепочечные спирты ) обычно представляют собой высокомолекулярные первичные спирты с прямой цепью , но также могут иметь диапазон от всего лишь 4–6 атомов углерода до 22–26 атомов углерода, полученных из природных жиров и масел. Точная длина цепи зависит от источника. Некоторые коммерчески важные жирные спирты представляют собой лауриловый , стеариловый и олеиловый спирты . Это бесцветные маслянистые жидкости (для меньшего числа атомов углерода) или воскообразные твердые вещества, хотя загрязненные образцы могут казаться желтыми. Жирные спирты обычно имеют четное число атомов углерода и одну спиртовую группу.(–OH), присоединенный к концевому углероду. Некоторые из них ненасыщенные, а некоторые разветвленные. Они широко используются в промышленности. Как и в случае с жирными кислотами, их часто называют в общем по количеству атомов углерода в молекуле, например « спирт C 12 », то есть спирт, имеющий 12 атомов углерода, например додеканол .

Производство и возникновение

Большинство жирных спиртов в природе встречается в виде восков , которые являются сложными эфирами с жирными кислотами и жирными спиртами. Они производятся бактериями, растениями и животными для обеспечения плавучести, в качестве источника метаболической воды и энергии, биосонарных линз (морские млекопитающие) и для теплоизоляции в виде воска (у растений и насекомых). Жирные спирты были недоступны до начала 1900-х годов. Первоначально они были получены восстановлением сложных эфиров парафина натрием с помощью процесса восстановления Буво-Блана . В 1930-х годах было коммерциализировано каталитическое гидрирование , которое позволило превратить сложные эфиры жирных кислот, обычно твердый жир , в спирты. В 1940 - х и 1950 - х годах, нефтехимическая промышленность стала важным источником химических веществ, и Карл Циглер обнаружил полимеризацию из этилена . Эти две разработки открыли путь к синтетическим жирным спиртам.

Из природных источников

Традиционными источниками жирных спиртов в основном были различные растительные масла , которые остаются массовым сырьем . Историческое значение имели животные жиры (жир), особенно китовый жир , однако они больше не используются в больших масштабах. Талловый жир производит довольно узкий диапазон спиртов, преимущественно C 16 -C 18 , в то время как растительные источники производят более широкий диапазон спиртов из (C 6 -C 24 ), что делает их предпочтительным источником. Спирты получают из триглицеридов (триэфиров жирных кислот), которые составляют основную массу масла. Процесс включает переэтерификацию триглицеридов с получением сложных метиловых эфиров, которые затем гидрируют с получением жирных спиртов. Высшие спирты (C 20 –C 22 ) можно получить из рапсового масла или масла семян горчицы . Промежуточные спирты получают из кокосового масла (C 12 –C 14 ) или косточкового пальмового масла (C 16 –C 18 ).

Из нефтехимических источников

Жирные спирты также получают из нефтехимических источников. В процессе Циглер , этилен является олигомеризованным использование триэтилалюминия с последующим окислением воздуха. Этот процесс дает четные спирты:

Al (C 2 H 5 ) 3 + 18 C 2 H 4 → Al (C 14 H 29 ) 3
Al (C 14 H 29 ) 3 + 32  O 2 + 32  H 2 O → 3 HOC 14 H 29 + 12  Al 2 O 3

В качестве альтернативы этилен можно олигомеризовать с образованием смесей алкенов, которые подвергаются гидроформилированию , в результате чего получается альдегид с нечетным номером, который затем гидрируется. Например, из 1-децена гидроформилирование дает спирт C 11 :

C 8 H 17 CH = CH 2 + H 2 + CO → C 8 H 17 CH 2 CH 2 CHO
C 8 H 17 CH 2 CH 2 CHO + H 2 → C 8 H 17 CH 2 CH 2 CH 2 OH

В процессе получения высших олефинов Shell распределение длин цепи в исходной смеси олигомеров алкена регулируется таким образом, чтобы оно более точно соответствовало рыночному спросу. Shell делает это с помощью промежуточной реакции метатезиса . Полученную смесь фракционируют и гидроформилируют / гидрируют на следующей стадии.

Приложения

Жирные спирты в основном используются в производстве моющих средств и поверхностно-активных веществ. Они также входят в состав косметики , пищевых продуктов и в качестве промышленных растворителей . Из-за своей амфипатической природы жирные спирты ведут себя как неионные поверхностно - активные вещества . Они находят применение в качестве СО- эмульгаторов , смягчающих и загустители в косметике и пищевой промышленности . Около 50% жирных спиртов, используемых в торговле, имеют природное происхождение, а остальные - синтетические.

Питание

Сообщалось, что жирные спирты с очень длинной цепью (VLCFA), полученные из растительных восков и пчелиного воска , снижают уровень холестерина в плазме у людей. Их можно найти в неочищенных зернах злаков, пчелином воске и многих продуктах растительного происхождения. Отчеты показывают, что 5–20 мг в день смешанных спиртов C 24 –C 34 , включая октакозанол и триаконтанол , снижают уровень холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) на 21–29% и повышают уровень холестерина липопротеинов высокой плотности на 8–15 %. %. Воск сложные эфиры гидролизуют с помощью желчи соли-зависимого рака поджелудочной эстеразы , выпуская длинноцепочечные спирты и жирные кислоты, которые всасываются в желудочно - кишечном тракте . Исследования метаболизма жирного спирта в фибробластах показывают, что жирные спирты с очень длинной цепью, жирные альдегиды и жирные кислоты обратимо взаимно превращаются в цикле жирного спирта . Метаболизм этих соединений нарушается при нескольких наследственных пероксисомальных заболеваниях человека , включая адренолейкодистрофию и синдром Шегрена-Ларссона .

Безопасность

Здоровье человека

Жирные спирты являются относительно безвредными веществами, при этом LD 50 (пероральный, крысиный) колеблется от 3,1–4 г / кг для гексанола до 6–8 г / кг для октадеканола. Для человека весом 50 кг эти значения соответствуют более 100 г. Тесты на острое и многократное воздействие показали низкий уровень токсичности при вдыхании, пероральном или кожном воздействии жирных спиртов. Жирные спирты не очень летучие, и их острая смертельная концентрация превышает давление насыщенного пара. Жирные спирты с более длинной цепью (C 12 –C 16 ) оказывают меньшее воздействие на здоровье, чем спирты с короткой цепью (менее C 12 ). Жирные спирты с короткой цепью считаются раздражающими для глаз, а спирты с длинной цепью - нет. Жирные спирты не вызывают сенсибилизации кожи.

Многократное воздействие жирных спиртов вызывает низкую токсичность, и некоторые соединения этой категории могут вызывать местное раздражение при контакте или слабые эффекты на печень (по существу, линейные спирты имеют несколько более высокую частоту возникновения этих эффектов). Никакого воздействия на центральную нервную систему при вдыхании и пероральном воздействии не наблюдалось. Тесты повторных болюсных доз 1-гексанола и 1-октанола показали возможность угнетения ЦНС и индуцированного респираторного расстройства. Потенциал периферической невропатии не обнаружен. У крыс уровень отсутствия наблюдаемых побочных эффектов ( NOAEL ) колеблется от 200 мг / кг / день до 1000 мг / кг / день при приеме внутрь. Нет никаких доказательств того, что жирные спирты являются канцерогенными, мутагенными или вызывают репродуктивную токсичность или бесплодие. Жирные спирты эффективно выводятся из организма при воздействии, ограничивая возможность их удержания или биоаккумуляции .

Пределы воздействия в результате использования этих химикатов потребителями являются достаточными для защиты здоровья человека, как это определено в программе Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) по химическим веществам в больших объемах производства.

Среда

Жирные спирты с длиной цепи до C 18 являются биоразлагаемыми, а с длиной цепи до C 16 полностью разлагаются в течение 10 дней. Было обнаружено, что цепи от C 16 до C 18 подвергаются биологическому разложению от 62% до 76% за 10 дней. Было обнаружено, что цепи больше, чем C 18 , разлагаются на 37% за 10 дней. Полевые исследования на очистных сооружениях показали, что 99% жирных спиртов длиной C 12 –C 18 удаляются.

Предсказание судьбы с использованием моделирования летучести показало, что жирные спирты с длиной цепи C 10 и более в воде разделяются на отложения. Предполагается, что длина C 14 и выше будет оставаться в воздухе после выпуска. Моделирование показывает, что каждый тип жирного спирта будет реагировать независимо на выбросы в окружающую среду.

Водные организмы

Рыба , беспозвоночные и водоросли испытывают аналогичные уровни токсичности с жирными спиртами, хотя это зависит от длины цепи, причем более короткая цепь имеет больший потенциал токсичности. Более длинные цепи не токсичны для водных организмов.

Размер цепи Острая токсичность для рыб Хроническая токсичность для рыб
<C 11 1–100 мг / л 0,1–1,0 мг / л
C 11 –C 13 0,1–1,0 мг / л 0,1– <1,0 мг / л
C 14 –C 15 - 0,01 мг / л
> С 16 - -

Эта категория химикатов была оценена в рамках программы химикатов Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в больших объемах производства. Неприемлемых экологических рисков выявлено не было.

Таблица с общими именами

В этой таблице перечислены некоторые алкиловые спирты. Обратите внимание, что в целом спирты с четным числом атомов углерода имеют общие названия, поскольку они встречаются в природе, тогда как спирты с нечетным числом атомов углерода обычно не имеют общего названия.

Имя Атомы углерода Ветви / насыщенность Формула
трет- бутиловый спирт 4 атома углерода разветвленный С 4 Н 10 О
трет- амиловый спирт 5 атомов углерода разветвленный С 5 Н 12 О
3-метил-3-пентанол 6 атомов углерода разветвленный С 6 Н 14 О
1-гептанол ( энантический спирт) 7 атомов углерода С 7 Н 16 О
1-октанол (каприловый спирт) 8 атомов углерода С 8 Н 18 О
Пеларгоновый спирт (1-нонанол) 9 атомов углерода С 9 Н 20 О
1-деканол (дециловый спирт, каприновый спирт) 10 атомов углерода С 10 Н 22 О
Ундециловый спирт (1-ундеканол, ундеканол, Хендеканол) 11 атомов углерода С 11 Н 24 О
Лауриловый спирт (додеканол, 1-додеканол) 12 атомов углерода С 12 Н 26 О
Тридециловый спирт (1-тридеканол, тридеканол, изотридеканол) 13 атомов углерода С 13 Н 28 О
Миристиловый спирт (1-тетрадеканол) 14 атомов углерода С 14 Н 30 О
Пентадециловый спирт (1-пентадеканол, пентадеканол) 15 атомов углерода С 15 Н 32 О
Цетиловый спирт (1-гексадеканол) 16 атомов углерода С 16 Н 34 О
Пальмитолеиловый спирт (цис-9-гексадецен-1-ол) 16 атомов углерода ненасыщенный С 16 Н 32 О
Гептадециловый спирт (1-н-гептадеканол, гептадеканол) 17 атомов углерода С 17 Н 36 О
Стеариловый спирт (1-октадеканол) 18 атомов углерода C 18 H 38 O
Олеиловый спирт (1-октадеценол) 18 атомов углерода ненасыщенный С 18 Н 36 О
Нонадециловый спирт (1-нонадеканол) 19 атомов углерода С 19 Н 40 О
Арахидиловый спирт (1-эйкозанол) 20 атомов углерода С 20 Н 42 О
Геникозиловый спирт (1-генейкозанол) 21 атом углерода С 21 Н 44 О
Бегениловый спирт (1-докозанол) 22 атома углерода С 22 Н 46 О
Эруциловый спирт (цис-13-докозен-1-ол) 22 атома углерода ненасыщенный С 22 Н 44 О
Лигноцериловый спирт (1-тетракозанол) 24 атома углерода С 24 Ч 50 О
Цериловый спирт (1-гексакозанол) 26 атомов углерода С 26 Н 54 О
1-гептакозанол 27 атомов углерода С 27 Н 56 О
Монтаниловый спирт , хлористый спирт или 1-октакозанол 28 атомов углерода С 28 Н 58 О
1-нонакозанол 29 атомов углерода С 29 Н 60 О
Мирициловый спирт , мелиссиловый спирт или 1-триаконтанол 30 атомов углерода С 30 Н 62 О
1-дотриаконтанол (лакцериловый спирт) 32 атома углерода С 32 Н 66 О
Геддиловый спирт (1-тетратриаконтанол) 34 атома углерода С 34 Н 70 О

Рекомендации

Внешние ссылки