Fettalkohol - Fatty alcohol

Ein Beispiel für Fettalkohol

Fettalkohole (oder langkettige Alkohole ) sind in der Regel hochmolekulare, geradkettige primäre Alkohole , können aber auch von 4–6 bis zu 22–26 Kohlenstoffatomen reichen und aus natürlichen Fetten und Ölen gewonnen werden. Die genaue Kettenlänge variiert mit der Quelle. Einige kommerziell wichtige Fettalkohole sind Lauryl- , Stearyl- und Oleylalkohole . Sie sind farblose ölige Flüssigkeiten (für kleinere Kohlenstoffzahlen) oder wachsartige Feststoffe, obwohl unreine Proben gelb erscheinen können. Fettalkohole haben normalerweise eine gerade Anzahl von Kohlenstoffatomen und eine einzige Alkoholgruppe(–OH) an den terminalen Kohlenstoff gebunden. Einige sind ungesättigt und einige sind verzweigt. Sie sind in der Industrie weit verbreitet. Wie bei Fettsäuren werden sie oft generisch durch die Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül bezeichnet, wie beispielsweise "ein C 12 -Alkohol", das heißt ein Alkohol mit 12 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Dodecanol .

Produktion und Vorkommen

Die meisten Fettalkohole kommen in der Natur als Wachse vor, die Ester mit Fettsäuren und Fettalkoholen sind. Sie werden von Bakterien, Pflanzen und Tieren zu Auftriebszwecken, als Quelle für Stoffwechselwasser und Energie, als Biosonarlinsen (Meeressäuger) und zur Wärmedämmung in Form von Wachsen (bei Pflanzen und Insekten) produziert. Fettalkohole waren bis Anfang des 20. Jahrhunderts nicht erhältlich. Sie wurden ursprünglich durch Reduktion von Wachsestern mit Natrium nach dem Bouveault-Blanc-Reduktionsverfahren erhalten. In den 1930er Jahren wurde die katalytische Hydrierung kommerzialisiert, die die Umwandlung von Fettsäureestern, typischerweise Talg , in die Alkohole ermöglichte. In den 1940er und 1950er Jahren wurde die Petrochemie zu einer wichtigen Chemikalienquelle, und Karl Ziegler hatte die Polymerisation von Ethylen entdeckt . Diese beiden Entwicklungen ebneten den Weg zu synthetischen Fettalkoholen.

Aus natürlichen Quellen

Die traditionellen Quellen für Fettalkohole waren größtenteils verschiedene Pflanzenöle , die nach wie vor ein großer Rohstoff sind . Tierische Fette (Talg) waren von historischer Bedeutung, insbesondere Walöl , jedoch werden sie nicht mehr in großem Umfang verwendet. Talg produzieren eine ziemlich enge Auswahl an Alkoholen, hauptsächlich C 16 –C 18 , während pflanzliche Quellen eine breitere Palette von Alkoholen aus (C 6 –C 24 ) produzieren, was sie zur bevorzugten Quelle macht. Die Alkohole werden aus den Triglyceriden (Fettsäuretriestern) gewonnen, die den größten Teil des Öls bilden. Das Verfahren beinhaltet die Umesterung der Triglyceride zu Methylestern , die anschließend zu den Fettalkoholen hydriert werden. Höhere Alkohole (C 20 –C 22 ) können aus Rapsöl oder Senföl gewonnen werden . Midcut-Alkohole werden aus Kokosöl (C 12 –C 14 ) oder Palmkernöl (C 16 –C 18 ) gewonnen.

Aus petrochemischen Quellen

Fettalkohole werden auch aus petrochemischen Quellen hergestellt. Beim Ziegler-Verfahren wird Ethylen unter Verwendung von Triethylaluminium und anschließender Luftoxidation oligomerisiert . Dieses Verfahren liefert geradzahlige Alkohole:

Al(C 2 H 5 ) 3 + 18 C 2 H 4 → Al(C 14 H 29 ) 3
Al (C 14 H 29 ) 3 + 3 / 2  O 2 + 3 / 2  H 2 O → 3 HOC 14 H 29 + 1 / 2  Al 2 O 3

Alternativ kann Ethylen oligomerisiert werden, um Gemische von Alkenen zu ergeben, die einer Hydroformylierung unterzogen werden , wobei dieses Verfahren einen ungeradzahligen Aldehyd ergibt, der anschließend hydriert wird. Zum Beispiel liefert die Hydroformylierung aus 1-Decen den C 11 -Alkohol:

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

Beim Shell-Verfahren für höhere Olefine wird die Kettenlängenverteilung in der Ausgangsmischung von Alken-Oligomeren so angepasst, dass sie der Marktnachfrage besser entspricht. Shell tut dies mittels einer Zwischen Metathese - Reaktion. Die resultierende Mischung wird fraktioniert und in einem nachfolgenden Schritt hydroformyliert / hydriert.

Anwendungen

Fettalkohole werden hauptsächlich bei der Herstellung von Waschmitteln und Tensiden verwendet. Sie sind auch Bestandteil von Kosmetika , Lebensmitteln und als industrielle Lösungsmittel . Fettalkohole verhalten sich aufgrund ihrer amphipathischen Natur wie nichtionische Tenside . Sie finden Verwendung als Co- Emulgatoren , Weichmacher und Verdickungsmittel in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie . Etwa 50 % der kommerziell eingesetzten Fettalkohole sind natürlichen Ursprungs, der Rest ist synthetisch.

Ernährung

Sehr langkettige Fettalkohole (VLCFA), erhalten aus pflanzlichen Wachsen und Bienenwachs sind berichtet worden Plasma senken Cholesterin beim Menschen. Sie können in unraffinierten Getreidekörnern, Bienenwachs und vielen pflanzlichen Lebensmitteln gefunden werden. Berichte deuten darauf hin, dass 5–20 mg gemischter C 24 -C 34 -Alkohole, einschließlich Octacosanol und Triacontanol , das Cholesterin von Lipoproteinen niedriger Dichte (LDL) um 21 bis 29 % senken und das Cholesterin von Lipoproteinen hoher Dichte um 8 bis 15 % erhöhen %. Wachsester hydrolysiert durch eine gallensalzabhängige pankreatischen Esterase , die Freigabe langkettigen Alkoholen und Fettsäuren , die in der absorbiert werden Gastrointestinaltraktes . Studien zum Fettalkoholstoffwechsel in Fibroblasten legen nahe, dass sehr langkettige Fettalkohole, Fettaldehyde und Fettsäuren in einem Fettalkoholzyklus reversibel ineinander umgewandelt werden . Der Metabolismus dieser Verbindungen ist bei mehreren erblichen peroxisomalen Erkrankungen des Menschen , einschließlich der Adrenoleukodystrophie und des Sjögren-Larsson-Syndroms, beeinträchtigt .

Sicherheit

Menschliche Gesundheit

Fettalkohole sind relativ harmlose Stoffe mit einer LD 50 (oral, Ratte) von 3,1–4 g/kg für Hexanol bis 6–8 g/kg für Octadecanol. Für eine 50 kg schwere Person bedeuten diese Werte mehr als 100 g. Tests bei akuter und wiederholter Exposition haben eine geringe Toxizität bei Inhalation, oraler oder dermaler Exposition von Fettalkoholen ergeben. Fettalkohole sind nicht sehr flüchtig und die akut tödliche Konzentration ist höher als der Sättigungsdampfdruck. Längerkettige (C 12 –C 16 ) Fettalkohole haben weniger gesundheitliche Auswirkungen als kurzkettige (kleiner als C 12 ). Kurzkettige Fettalkohole gelten als Augenreizmittel, langkettige nicht. Fettalkohole zeigen keine Hautsensibilisierung.

Wiederholte Exposition gegenüber Fettalkoholen führt zu einer geringen Toxizität, und bestimmte Verbindungen dieser Kategorie können bei Kontakt lokale Reizungen oder geringfügige Auswirkungen auf die Leber verursachen (im Wesentlichen treten diese Wirkungen bei linearen Alkoholen etwas häufiger auf). Bei Inhalation und oraler Exposition wurden keine Auswirkungen auf das Zentralnervensystem beobachtet. Tests von wiederholten Bolus Dosierungen von 1-Hexanol und 1-Octanol zeigten für ZNS - Depression und induziert respiratory distress Potential. Es wurde kein Potenzial für eine periphere Neuropathie festgestellt. Bei Ratten reicht die Konzentration ohne beobachtbare Nebenwirkungen ( NOAEL ) von 200 mg/kg/Tag bis 1000 mg/kg/Tag durch die Nahrungsaufnahme. Es gibt keine Hinweise darauf, dass Fettalkohole krebserregend, erbgutverändernd oder reproduktionstoxisch oder unfruchtbar sind. Fettalkohole werden bei Exposition effektiv aus dem Körper ausgeschieden, wodurch die Möglichkeit einer Retention oder Bioakkumulation eingeschränkt wird .

Die Expositionsgrenzen, die sich aus der Verwendung dieser Chemikalien durch die Verbraucher ergeben, sind für den Schutz der menschlichen Gesundheit angemessen, wie vom Programm für Chemikalien mit hohem Produktionsvolumen der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) festgelegt.

Umgebung

Fettalkohole bis Kettenlänge C 18 sind biologisch abbaubar, mit Längen bis C 16 innerhalb von 10 Tagen vollständig biologisch abbaubar. Es wurde festgestellt, dass die Ketten C 16 bis C 18 innerhalb von 10 Tagen von 62 % auf 76 % biologisch abgebaut werden. Es wurde festgestellt, dass Ketten mit mehr als C 18 in 10 Tagen um 37 % abgebaut werden. Feldstudien an Kläranlagen haben gezeigt, dass 99% der Fettalkohole der Längen C 12 –C 18 entfernt werden.

Die Schicksalsvorhersage mittels Fugazitätsmodellierung hat gezeigt, dass sich Fettalkohole mit Kettenlängen von C 10 und mehr in Wasser in Sediment verteilen. Es wird vorhergesagt, dass Längen C 14 und darüber bei der Freisetzung in der Luft bleiben. Die Modellierung zeigt, dass jede Art von Fettalkohol unabhängig von der Freisetzung in die Umwelt reagiert.

Aquatische Organismen

Fische , Wirbellose und Algen erfahren ähnliche Toxizitätsgrade mit Fettalkoholen, obwohl dies von der Kettenlänge abhängt, wobei die kürzere Kette ein größeres Toxizitätspotenzial hat. Längere Kettenlängen zeigen keine Toxizität für Wasserorganismen.

Kettengröße Akute Toxizität für Fische Chronische Toxizität für Fische
<C 11 1–100 mg/l 0,1–1,0 mg/l
C 11 -C 13 0,1–1,0 mg/l 0,1–<1,0 mg/l
C 14 -C 15 0,01 mg/l
>C 16

Diese Chemikalienkategorie wurde im Rahmen des Programms der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) für Chemikalien für hohe Produktionsmengen bewertet . Es wurden keine inakzeptablen Umweltrisiken identifiziert.

Tabelle mit gebräuchlichen Namen

In dieser Tabelle sind einige Alkylalkohole aufgeführt. Beachten Sie, dass Alkohole mit gerader Anzahl von Kohlenstoffatomen im Allgemeinen gebräuchliche Namen haben, da sie in der Natur vorkommen, während Alkohole mit ungerader Anzahl von Kohlenstoffatomen im Allgemeinen keinen gemeinsamen Namen haben.

Name Kohlenstoffatome Verzweigungen/Sättigung Formel
tert- Butanol 4 Kohlenstoffatome verzweigt C 4 H 10 O
tert- Amylalkohol 5 Kohlenstoffatome verzweigt C 5 H 12 O
3-Methyl-3-pentanol 6 Kohlenstoffatome verzweigt C 6 H 14 O
1-Heptanol ( enanthischer Alkohol) 7 Kohlenstoffatome C 7 H 16 O
1-Octanol (Caprylalkohol) 8 Kohlenstoffatome C 8 H 18 O
Pelargonischer Alkohol (1-Nonanol) 9 Kohlenstoffatome C 9 H 20 O
1-Decanol (Decylalkohol, Caprinalkohol) 10 Kohlenstoffatome C 10 H 22 O
Undecylalkohol (1-Undecanol, Undecanol, Hendecanol) 11 Kohlenstoffatome C 11 H 24 O
Laurylalkohol (Dodecanol, 1-Dodecanol) 12 Kohlenstoffatome C 12 H 26 O
Tridecylalkohol (1-Tridecanol, Tridecanol, Isotridecanol) 13 Kohlenstoffatome C 13 H 28 O
Myristylalkohol (1-Tetradecanol) 14 Kohlenstoffatome C 14 H 30 O.
Pentadecylalkohol (1-Pentadecanol, Pentadecanol) 15 Kohlenstoffatome C 15 H 32 O.
Cetylalkohol (1-Hexadecanol) 16 Kohlenstoffatome C 16 H 34 O
Palmitoleylalkohol (cis-9-Hexadecen-1-ol) 16 Kohlenstoffatome ungesättigt C 16 H 32 O.
Heptadecylalkohol (1-n-Heptadecanol, Heptadecanol) 17 Kohlenstoffatome C 17 H 36 O
Stearylalkohol (1-Octadecanol) 18 Kohlenstoffatome C 18 H 38 O
Oleylalkohol (1-Octadecenol) 18 Kohlenstoffatome ungesättigt C 18 H 36 O
Nonadecylalkohol (1-Nonadecanol) 19 Kohlenstoffatome C 19 H 40 O
Arachidylalkohol (1-Eicosanol) 20 Kohlenstoffatome C 20 H 42 O
Heneicosylalkohol (1-Heneicosanol) 21 Kohlenstoffatome C 21 H 44 O
Behenylalkohol (1-Docosanol) 22 Kohlenstoffatome C 22 H 46 O
Erucylalkohol (cis-13-Docosen-1-ol) 22 Kohlenstoffatome ungesättigt C 22 H 44 O
Lignocerylalkohol (1-Tetracosanol) 24 Kohlenstoffatome C 24 H 50 O
Cerylalkohol (1-Hexacosanol) 26 Kohlenstoffatome C 26 H 54 O
1-Heptacosanol 27 Kohlenstoffatome C 27 H 56 O
Montanylalkohol , Cluytylalkohol oder 1-Octacosanol 28 Kohlenstoffatome C 28 H 58 O
1-Nonacosanol 29 Kohlenstoffatome C 29 H 60 O
Myricylalkohol , Melissylalkohol oder 1-Triacontanol 30 Kohlenstoffatome C 30 H 62 O
1-Dotriacontanol (Laccerylalkohol) 32 Kohlenstoffatome C 32 H 66 O.
Geddylalkohol (1-Tetratriacontanol) 34 Kohlenstoffatome C 34 H 70 O

Verweise

Externe Links