Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Общая структура додецилбензолсульфонатов натрия , ярких примеров алкилбензолсульфонатов

Алкилбензолсульфонаты представляют собой класс анионных поверхностно-активных веществ , состоящий из гидрофильной сульфонатной основной группы и гидрофобной хвостовой группы алкилбензола. Наряду с лауретсульфатом натрия они являются одними из старейших и наиболее широко используемых синтетических моющих средств и могут быть найдены во многих средствах личной гигиены ( мыло , шампуни , зубная паста и т. Д.) И средствах домашнего ухода ( стиральный порошок , жидкость для мытья посуды , спрей-очиститель. так далее.). [1]Впервые они были представлены в 1930-х годах в форме разветвленных алкилбензолсульфонатов (БАС). Однако из соображений защиты окружающей среды они были заменены линейными алкилбензолсульфонатами (LAS) в течение 1960-х годов. [2] С тех пор производство значительно увеличилось с примерно 1 миллиона тонн в 1980 году до примерно 3,5 миллиона тонн в 2016 году, что сделало их наиболее производимыми анионными поверхностно-активными веществами после мыла .

Разветвленные алкилбензолсульфонаты [ править ]

Обширное пенообразование Фремонт, Калифорния, 1972 г.

Разветвленные алкилбензолсульфонаты (БАВ) были впервые представлены в начале 1930-х годов и значительно выросли с конца 1940-х годов [3] в ранней литературе эти синтетические детергенты часто сокращенно обозначались как синдеты. Они были подготовлены Фриделя-Крафтса алкилирования из бензола с пропиленом «тетрамер» (также называемый тетрапропилене) с последующим сульфированием . Пропилен тетрамер быть широким термином для смеси соединений , образующихся при олигомеризации из пропена , его использование дает смесь сильно разветвленным структуры. [4]

По сравнению с традиционным мылом BAS обеспечивает превосходную устойчивость к жесткой воде и лучшее пенообразование. [5] Однако сильно разветвленный хвост затруднял биоразложение. [6] BAS широко обвиняли в образовании больших пространств стабильной пены в местах сброса сточных вод, таких как озера, реки и прибрежные районы ( морские пены ), а также в проблемах пенообразования, возникающих при очистке сточных вод [7] и загрязнении питьевой воды. вода. [8] Таким образом, в 1960-х годах БАВ были исключены из большинства моющих средств, заменены линейными алкилбензолсульфонатами (ЛАС). Это по-прежнему важно в некоторых агрохимических и промышленных применениях, где быстробиоразлагаемость имеет меньшее значение.

Линейные алкилбензолсульфонаты [ править ]

Пример линейного алкилбензолсульфоната (ЛАС)

Линейные сульфонаты алкилбензола (ЛАС) получают промышленно с помощью сульфирования из линейных алкилбензолов (LABS), которые сами по себе могут быть получены несколькими способами. [2] Наиболее часто бензол алкилируют моноалкенами с длинной цепью (например, додеценом) с использованием фтороводорода в качестве катализатора. [9] Очищенные додецилбензолы (и родственные производные) затем сульфированный с триоксида серы с получением сульфоновой кислоты . [10] Затем сульфоновую кислоту нейтрализуют гидроксидом натрия . [1]Термин «линейный» относится к исходным алкенам, а не к конечному продукту, продукты совершенно линейного присоединения не наблюдаются в соответствии с правилом Марковникова . Таким образом, алкилирование линейных алкенов, даже 1-алкенов, таких как 1-додецен , дает несколько изомеров фенилдодекана. [11]

Отношения свойств структуры [ править ]

В идеальных условиях очищающая способность BAS и LAS очень похожа, однако LAS работает немного лучше в нормальных условиях использования, так как на него меньше влияет жесткая вода. [12] Внутри самого LAS моющая способность различных изомеров довольно схожа, [13] [14], однако их физические свойства ( точка Краффта , пенообразование и т. Д.) Заметно различаются. [15] [16] В частности, точка Крафта продукта с высоким содержанием 2-фенила (т.е. наименее разветвленного изомера) остается ниже 0 ° C до 25% LAS, тогда как точка помутнения 2-фенила с низким содержанием составляет ~ 15 ° C. [17] Это поведение часто используется производителями для создания прозрачных или непрозрачных продуктов.

Экологическая судьба [ править ]

Биоразлагаемость хорошо изучена [6] [18] [19], и на нее влияет изомеризация , в данном случае разветвление. Соль линейного материала имеет LD 50, равную 2,3 мг / л для рыбы, что примерно в четыре раза более токсично, чем разветвленное соединение; однако линейное соединение биоразлагается намного быстрее, что делает его более безопасным с течением времени. Он быстро биоразлагается в аэробных условиях с периодом полураспада примерно 1–3 недели; [18] окислительная деградация начинается на алкильной цепи. [1] В анаэробных условиях он разлагается очень медленно или совсем не разлагается, в результате чего он присутствует в высоких концентрациях в осадке сточных вод, но это не считается поводом для беспокойства, поскольку он быстро разлагается после возвращения в насыщенную кислородом среду.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Курт Косвиг, «Поверхностно-активные вещества» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, 2005, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_747
  2. ^ а б Кокал, Джозеф А; Вора, Бипин В; Имаи, Тамоцу (ноябрь 2001 г.). «Производство линейных алкилбензолов». Прикладной катализ A: Общие . 221 (1–2): 295–301. DOI : 10.1016 / S0926-860X (01) 00808-0 .
  3. ^ Ди, Фостер; Снелл, Корнелия Т. (август 1958 г.). «ОСОБЕННОСТЬ 50-ЛЕТИЯ - ПЯТЬДЕСЯТ ЛЕТ ПРОГРЕССУ МОЮЩИХ СРЕДСТВ». Промышленная и инженерная химия . 50 (8): 48A – 51A. DOI : 10.1021 / ie50584a005 .
  4. ^ Scheibel, Jeffrey J. (17 декабря 2015). «Эволюция технологии анионных поверхностно-активных веществ для удовлетворения требований индустрии стиральных порошков». Журнал ПАВ и детергентов . 7 (4): 319–328. DOI : 10.1007 / s11743-004-0317-7 .
  5. ↑ Hill, JA (22 октября 2008 г.). «Химия и применение моющих средств». Журнал Общества красильщиков и колористов . 63 (10): 319–322. DOI : 10.1111 / j.1478-4408.1947.tb02430.x .
  6. ^ а б Хашим, Массачусетс; Kulandai, J .; Хасан, РС (24 апреля 2007 г.). «Биоразлагаемость разветвленных алкилбензолсульфонатов». Журнал химической технологии и биотехнологии . 54 (3): 207–214. DOI : 10.1002 / jctb.280540302 .
  7. ^ МакКинни, Росс Э. (1957). «Сындец и утилизация отходов». Канализация и промышленные отходы . 29 (6): 654–666. JSTOR 25033358 . 
  8. ^ Sawyer, Clair N .; Рикман, Девере В. (1957). «Анионные синтетические детергенты и проблемы водоснабжения». Американская ассоциация водопроводных сооружений . 49 (4): 480–490. DOI : 10.1002 / j.1551-8833.1957.tb16814.x . JSTOR 41254845 . 
  9. ^ Кан, AOCS]. Ред .: Арно (2003). 5-я Всемирная конференция по моющим средствам: переосмысление отрасли - возможности и проблемы ([Электронный ресурс] под ред.). Шампейн, Иллинойс: AOCS Press. ISBN 1-893997-40-5.
  10. ↑ Робертс, Дэвид В. (май 1998 г.). «Технология сульфирования для производства анионных ПАВ». Исследования и разработки в области органических процессов . 2 (3): 194–202. DOI : 10.1021 / op9700439 .
  11. ^ Бипин В. Вора; Джозеф А. Кокал; Пол Т. Баргер; Роберт Дж. Шмидт; Джеймс А. Джонсон (2003). «Алкилирование». Кирк-Отмер Энциклопедия химической технологии . DOI : 10.1002 / 0471238961.0112112508011313.a01.pub2 .
  12. Перейти ↑ Matheson, K. Lee (август 1985). «Сравнение моющих свойств LAS и ABS с использованием граничных диаграмм осаждения сульфоната кальция». Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 62 (8): 1269–1274. DOI : 10.1007 / BF02541841 .
  13. ^ Матесон, К. Ли; Мацойм, Тед П. (сентябрь 1983 г.). «Влияние углеродной цепи и распределения фенильного изомера на свойства использования линейного алкилбензолсульфоната: сравнение« высоких »и« низких »гомологов 2-фенил LAS». Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 60 (9): 1693–1698. DOI : 10.1007 / BF02662436 .
  14. Перейти ↑ Baumgartner, FN (июнь 1954 г.). «Связь молекулярной структуры с моющей способностью некоторых сульфонатов алкилбензола». Промышленная и инженерная химия . 46 (6): 1349–1352. DOI : 10.1021 / ie50534a061 .
  15. ^ Дрозд, Джозеф С .; Горман, Вильма (март 1988 г.). «Формулирующие характеристики 2-фенил линейных алкилбензолсульфонатов с высоким и низким содержанием в жидких моющих средствах». Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 65 (3): 398–404. DOI : 10.1007 / BF02663085 .
  16. ^ Суини, Вашингтон; Олсон, AC (декабрь 1964 г.). «Характеристики линейных алкилбензолсульфонатов (LAS) в моющих средствах для тяжелых условий эксплуатации». Журнал Американского общества химиков-нефтяников . 41 (12): 815–822. DOI : 10.1007 / BF02663964 .
  17. ^ Фарн, Ричард Дж. (2006). Химия и технология поверхностно-активных веществ . Оксфорд: паб Blackwell. п. 96 . ISBN 978-14051-2696-0.
  18. ^ a b Дженсен, Джон (февраль 1999 г.). «Судьба и эффекты линейных алкилбензолсульфонатов (ЛАС) в земной среде». Наука об окружающей среде в целом . 226 (2–3): 93–111. Bibcode : 1999ScTEn.226 ... 93J . DOI : 10.1016 / S0048-9697 (98) 00395-7 . PMID 10085562 . 
  19. ^ Маккей, Дональд; Ди Гуардо, Антонио; Патерсон, Салли; Кичи, Габриэль; Cowan, Christina E .; Кейн, Дэвид М. (сентябрь 1996 г.). «Оценка химической судьбы в окружающей среде с использованием оценочных, региональных и локальных моделей: иллюстративное приложение к хлорбензолу и линейным алкилбензолсульфонатам». Экологическая токсикология и химия . 15 (9): 1638–1648. DOI : 10.1002 / etc.5620150930 .