Alcohol graso

Alcoholes grasos (o alcoholes de cadena larga) son generalmente alcoholes primarios de alto peso molecular, de cadena recta, pero también pueden variar de tan pocos como 4-6 carbonos a tantos como 22–26, derivados de grasas naturales y aceites. La longitud de cadena precisa varía con la fuente. Algunos alcoholes grasos comercialmente importantes son el laurilo, el esteril y los alcoholes oleales. Son líquidos aceitosos incoloros (para números de carbono más pequeños) o sólidos de onza, aunque las muestras de impuro pueden aparecer amarillas. Los alcoholes grasos suelen tener un número uniforme de átomos de carbono y un solo grupo de alcohol (–OH) unido al carbono terminal. Algunos son insaturados y algunos son ramificados. Son ampliamente utilizados en la industria. Como con los ácidos grasos, a menudo son referidos genéricamente por el número de átomos de carbono en la molécula, como "a C₁₂ alcohol", es un alcohol que tiene 12 carbonos, por ejemplo dodecanol.

Producción y ocurrencia

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 importante fuente de productos químicos y Karl Ziegler descubrió la polimerización del etileno. Estos dos avances abrieron el camino a los alcoholes grasos sintéticos.

De fuentes naturales

La mayoría de los alcoholes grasos en la naturaleza se encuentran como ceras, que son ésteres de ácidos grasos y alcoholes grasos. Son producidos por bacterias, plantas y animales con fines de flotabilidad, como fuente de agua y energía metabólica, lentes de biosonar (mamíferos marinos) y como aislamiento térmico en forma de ceras (en plantas e insectos). 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, pero ya no se utilizan a gran escala. Los sebos producen una gama bastante estrecha de alcoholes, predominantemente C₁₆–C₁₈, mientras que las fuentes vegetales producen una gama más amplia de alcoholes a partir de (C₆ –C₂₄), convirtiéndolos 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. Los alcoholes superiores (C₂₀–C₂₂) se pueden obtener a partir del aceite de colza o de mostaza. Los alcoholes midcut se obtienen a partir del aceite de coco (C₁₂–C₁₄) o del aceite de palmiste (C₁₆–C₁₈). sub>).

De fuentes petroquímicas

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:

Al(C)₂H₅)₃ + 18 C₂H₄ → Al(C)₁₄H₂₉)₃

Al(C)₁₄H₂₉)₃ + 3.2 O₂ + 3.2 H₂O → 3 HOC₁₄H₂₉ + 1.2 Al₂O₃

Alternativamente, el etileno puede oligomerizarse para dar mezclas de alkenes, que se someten a hidroformilación, este proceso que ofrece aldehído numerado impar, que posteriormente es hidrogenado. Por ejemplo, de 1-deceno, la hidroformilación da la C₁₁ alcohol:

C₈H₁₇CH=CH₂ + H₂ + CO → C₈H₁₇CH₂CH₂CHO

C₈H₁₇CH₂CH₂CHO + H₂ → C₈H₁₇CH₂CH₂CH₂Oh.

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. La mezcla resultante se fracciona y se hidroformila/hidrogena en una etapa posterior.

Aplicaciones

Los alcoholes grasos se utilizan principalmente en la producción de detergentes y tensioactivos. También son componentes de cosméticos, alimentos y 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.

Nutrición

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 C₂₄–C₃₄, incluidos octacosanol y triacontanol, reducen el colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL) en un 21 %. 29% y aumentar el colesterol unido a lipoproteínas de alta densidad entre un 8% y un 15%. 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 está alterado en varios trastornos peroxisomales humanos hereditarios, como la adrenoleucodistrofia y el síndrome de Sjögren-Larsson.

Seguridad

Salud humana

Los alcoholes grasos son materiales relativamente benignos, con una LD50 (oral, rata) que oscila entre 3,1 y 4 g/kg para el hexanol y 6 a 8 g/kg para el octadecanol. 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 (C₁₂–C₁₆) producen menos efectos sobre la salud que los de cadena corta (más pequeños que C₁₂). Los alcoholes grasos de cadena corta se consideran irritantes para los ojos, mientras que los alcoholes de cadena larga no lo son. Los alcoholes grasos no presentan sensibilización cutánea.

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, lo que limita la posibilidad de retención o bioacumulación.

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).

Medio ambiente

Los alcoholes grasos hasta una longitud de cadena C₁₈ son biodegradables, y los alcoholes grasos con una longitud de cadena hasta C₁₆ se biodegradan completamente en 10 días. Se descubrió que las cadenas C₁₆ a C₁₈ se biodegradan del 62 % al 76 % en 10 días. Se encontró que las cadenas con más de C₁₈ 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 C₁₂–C₁₈.

La predicción del destino mediante modelos de fugacidad ha demostrado que los alcoholes grasos con longitudes de cadena de C₁₀ y mayores en el agua se dividen en sedimentos. Se prevé que las longitudes C₁₄ y superiores permanezcan en el aire tras su lanzamiento. Los modelos muestran que cada tipo de alcohol graso responderá de forma independiente a su liberación al medio ambiente.

Organismos acuáticos

Los peces, invertebrados y 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.

Esta categoría de productos químicos se evaluó en el programa de productos químicos de alto volumen de producción de la Organización de Cooperación y Desarrollo Económicos (OCDE). No se detectaron riesgos ambientales inaceptables.

Tabla con nombres comunes

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.