Etoxilación

La etoxilación a veces se combina con la propoxilación, la reacción análoga que utiliza óxido de propileno como monómero. Ambas reacciones normalmente se realizan en el mismo reactor y pueden llevarse a cabo simultáneamente para obtener un polímero aleatorio, o alternadamente para obtener copolímeros de bloque como los poloxámeros . ^{[ 5 ]} El óxido de propileno es más hidrofóbico que el óxido de etileno y su inclusión en bajas concentraciones puede afectar significativamente las propiedades del surfactante. En particular, los alcoholes grasos etoxilados que han sido "cerrados" con ~1 unidad de óxido de propileno se comercializan ampliamente como antiespumantes .

Los alcoholes grasos etoxilados se convierten a menudo en los organosulfatos correspondientes , que pueden desprotonarse fácilmente para dar tensioactivos aniónicos como el lauril éter sulfato de sodio . Al ser sales, los etoxisulfatos presentan buena solubilidad en agua (alto valor HLB ). La conversión se logra tratando los alcoholes etoxilados con trióxido de azufre. ^{[ 10 ]} La síntesis a escala de laboratorio puede realizarse utilizando ácido clorosulfónico :

R _{( OC₂H₄} ) _n + _{SO₃ →} R ( OC₂H₄ _{) n OSO₃H}​​​

R _{( OC₂H₄} ) _n + _{HSO₃Cl →} R ( OC₂H₄ _{) n OSO₃H}​​​

Los ésteres de sulfato resultantes se neutralizan para dar la sal:

R(OC ₂ H ₄ ) _n OSO ₃ H + NaOH → R(OC ₂ H ₄ ) _n OSO ₃ Na + H ₂ O

Los volúmenes pequeños se neutralizan con alcanolaminas como la trietanolamina (TEA). ^{[ 11 ]}

En 2008, se consumieron 381 000 toneladas métricas de etoxisulfatos de alcohol en Norteamérica. Análisis de etoxilato de alcohol laurílico mediante cromatografía de gases (GC).

Para el análisis de etoxilato de alcohol laurílico mediante cromatografía de gases (GC), la selección de una columna de GC adecuada depende del grado de etoxilación específico y de la volatilidad del compuesto. En general, los etoxilatos de alcohol laurílico son no volátiles o semivolátiles, por lo que podría ser necesaria la derivatización antes del análisis por GC. A continuación, se presentan algunas opciones de columnas para el análisis después de la derivatización (acetilación): 1. Columnas no polares (como DB-1, HP-1 o RTX-1):

Están fabricadas con 100 % de dimetilpolisiloxano. Son adecuadas para el análisis de etoxilatos de alcohol derivatizados, relativamente apolares. Dimensiones habituales: 30 m de longitud, 0,25 mm de diámetro interno y 0,25 μm de espesor de película.

2. Columnas de polaridad media (como DB-5, HP-5 o RTX-5): Contienen un 5 % de fenilo y un 95 % de dimetilpolisiloxano. Ofrecen una separación ligeramente mejor de etoxilatos con diferentes longitudes de cadena. Dimensiones habituales: 30 m de longitud, 0,25 mm de diámetro interno y 0,25 μm de espesor de película.

3. Columnas polares (como DB-WAX o HP-FFAP): Se trata de columnas de polietilenglicol (PEG). Son más adecuadas para compuestos polares, pero los etoxilatos de alcohol laurílico aún pueden requerir derivatización. La columna DB-5 o HP-5 suele ser la preferida para tensioactivos como los etoxilatos debido a su polaridad moderada, que proporciona una buena separación de los productos de etoxilación.

Es fundamental considerar el grado específico de etoxilación (número de unidades de óxido de etileno) para optimizar aún más el método. Además, la derivatización puede contribuir a mejorar la volatilidad y la forma del pico.

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No se ha observado que los etoxilatos de alcohol sean mutagénicos , carcinogénicos ni sensibilizantes cutáneos , ni que causen efectos reproductivos o del desarrollo. ^{[ 18 ]} Un subproducto de la etoxilación es el 1,4-dioxano , un posible carcinógeno humano. ^{[ 19 ]} Los AE sin diluir pueden causar irritación dérmica u ocular. En solución acuosa, el nivel de irritación depende de la concentración. Se considera que los AE tienen una toxicidad baja a moderada por exposición oral aguda, una baja toxicidad dérmica aguda y un potencial de irritación leve para la piel y los ojos en las concentraciones que se encuentran en los productos de consumo. ^{[ 15 ]} Estudios recientes han encontrado que los residuos secos de AE, similares a los que se encontrarían en los platos de los restaurantes (en concentraciones efectivas de 1:10 000 a 1:40 000), mataron células epiteliales intestinales en altas concentraciones. Las concentraciones más bajas hicieron que las células fueran más permeables y propensas a la respuesta inflamatoria. ^{[ 20 ]}

Los AE generalmente se vierten por el desagüe, donde pueden ser adsorbidos por sólidos y biodegradarse mediante procesos anaeróbicos, degradándose aproximadamente entre el 28 % y el 58 % en el alcantarillado. ^{[ 21 ]} Los AE restantes se tratan en plantas de tratamiento de aguas residuales y se biodegradan mediante procesos aeróbicos, liberándose menos del 0,8 % de los AE en el efluente. ^{[ 21 ]} Si se liberan en aguas superficiales, sedimentos o suelo, los AE se degradarán mediante procesos aeróbicos y anaeróbicos o serán absorbidos por plantas y animales.

La toxicidad para ciertos invertebrados tiene un rango de valores de CE50 para AE lineales de 0,1  mg/L a más de 100  mg/L. Para los alcohol etoxilados ramificados, la toxicidad varía de 0,5  mg/L a 50  mg/L. ^{[ 15 ]} La toxicidad CE50 para algas de AE ​​lineales y ramificados fue de 0,05  mg/L a 50  mg/L. La toxicidad aguda para peces varía de valores de CL50 para AE lineales de 0,4  mg/L a 100  mg/L, y ramificados de 0,25  mg/L a 40  mg/L. Para invertebrados, algas y peces, se considera que los AE esencialmente lineales y ramificados no tienen mayor toxicidad que los AE lineales. ^{[ 15 ]}

La degradación del AES se produce por ω- o β-oxidación de la cadena alquílica, hidrólisis enzimática del éster sulfato y por la ruptura de un enlace éter en el AES, produciendo alcohol o etoxilato de alcohol y sulfato de etilenglicol. Estudios de procesos aeróbicos también han demostrado que el AES es fácilmente biodegradable. ^{[ 11 ]} Se estima que la vida media tanto del AE como del AES en aguas superficiales es inferior a 12 horas. ^{[ 22 ]} Se estima que la eliminación del AES debido a la degradación mediante procesos anaeróbicos se sitúa entre el 75 y el 87 %.

Las pruebas de laboratorio de flujo continuo en un estanque terminal de AES con moluscos encontraron que el NOEC de un caracol, Goniobasis y la almeja asiática, Corbicula, era mayor de 730  µg/L. Se midió que el crecimiento de Corbicula se veía afectado a una concentración de 75  µg/L. ^{[ 23 ]} La efímera, género Tricorythodes, tiene un valor de NOEC de densidad normalizada de 190 µg/L. ^{[ 24 ]} 

No se ha demostrado que el AES sea genotóxico, mutagénico o carcinogénico. ^{[ 16 ]} Un estudio de 2022 reveló que la expresión de genes implicados en la supervivencia celular, la barrera epitelial, la señalización de citoquinas y el metabolismo se vio alterada por el abrillantador en las concentraciones utilizadas en lavavajillas profesionales. Se identificó a los etoxilatos de alcohol presentes en el abrillantador como el componente responsable de la inflamación epitelial y el daño a la barrera. ^{[ 25 ]}