알킬벤젠술폰산염

Alkylbenzene sulfonates
도데실벤젠설폰산나트륨의 일반구조, 알킬벤젠설폰산염의 대표적인 사례

알킬벤젠술폰산염은 음이온계면활성제의 일종으로 소수성 설폰산염 헤드그룹과 소수성 알킬벤젠 테일그룹으로 구성된다.황산나트륨은 황산나트륨과 함께 가장 오래되고 가장 널리 사용되는 합성세제 중 하나이며, 수많은 개인 케어 제품(비누, 샴푸, 치약 등)과 가정용 케어 제품(론드리 세제, 세척액, 스프레이 클리너 등)에서 발견될 수 있다.[1]그것들은 1930년대에 알킬벤젠 설폰산염(BAS)의 형태로 처음 도입되었다.그러나 환경적인 우려에 따라 이것들은 1960년대에 선형 알킬벤젠 설폰산염(LAS)으로 대체되었다.[2]이후 1980년 약 100만톤에서 2016년 350만톤으로 생산량이 크게 증가해 비누 이후 음이온계면활성제가 가장 많이 생산됐다.[citation needed]

브랜치알킬벤젠술폰산염

분기알킬벤젠술폰산염(BAS)의 예
광범위한 거품, 캘리포니아 프레몬트 - 1972

브랜딩 알킬벤젠 설폰산염(BAS)은 1930년대 초에 처음 도입되어 1940년대 후반부터 상당한 성장을 보였는데,[3] 초기 문헌에서 이러한 합성세제는 흔히 신데트로 약칭된다.그것들은 '프로필렌 테트라머'(테트라프로필렌이라고도 함)를 사용한 벤젠의 프리델-크래프트 알킬화에 의해 준비되었다.프로필렌 테트라머는 프로펜의 과점화에 의해 형성된 화합물의 혼합물을 일컫는 넓은 용어로, 그 용도는 고밀도 구조를 혼합하였다.[4]

전통적인 비누에 비해, BAS는 단단한 물에 대한 내성과 더 나은 거품을 제공했다.[5]그러나 꼬리가 많이 갈라진 꼬리는 생분해를 어렵게 만들었다.[6]BAS는 호수, 하천, 해안지역(해상기포) 등 폐수배출지역에 안정적인 거품이 많이 형성되고, 하수처리[7] 및 식수 오염에서 발생하는 거품 문제가 큰 원인으로 지목됐다.[8]이와 같이, BAS는 1960년대 동안 대부분의 세제 제품에서 단계적으로 폐기되었고, 선형 알킬벤젠 설폰산염(LAS)으로 대체되었다.빠른 생분해성이 중요성이 감소되는 특정 농화학 및 산업용 애플리케이션에서는 여전히 중요하다.

선형알킬벤젠설폰산염

선형 알킬벤젠 설폰산염(LAS)의 예

선형알킬벤젠술폰산염(LAS)은 선형알킬벤젠(LAB)의 황화작용에 의해 산업적으로 준비되는데, 그 자체는 여러 가지 방법으로 준비될 수 있다.[2]가장 일반적인 경로에서 벤젠은 긴 체인 모노칼켄(예: 도데켄)에 의해 알킬화되며, 수소 불소를 촉매로 사용한다.[9]정제된 도데실벤젠(및 관련 파생상품)을 삼산화황으로 황화하여 황산을 공급한다.[10]이후 수산화나트륨으로 황산을 중화시킨다.[1]'선형'이라는 용어는 마코브니코프의 규칙과 일치하는, 최종 제품이 아닌 시작 연관을 의미하며, 완벽하게 선형 덧셈된 제품은 보이지 않는다.따라서 1-dodecene과 같은 1-alkenes, 심지어 1-dodecene과 같은 선형 알케인의 알키플레이션은 페닐도데칸의 여러 이소메르를 준다.[11]

구조 속성 관계

이상적인 조건에서 BAS와 LAS의 세척력은 매우 유사하지만, LAS는 물의 영향을 덜 받기 때문에 정상적인 사용 조건에서 약간 더 좋은 성능을 발휘한다.[12]LAS 자체 내에서 다양한 이소머의 세제는 상당히 유사하지만,[13][14] 물리적 특성(Krafft point, 거품 등)은 눈에 띄게 다르다.[15][16]특히 높은 2-페닐 제품의 Krafft 지점(즉, 가장 작은 분기 이소머)은 0°C에서 최대 25% LAS 미만으로 유지되는 반면 낮은 2-페닐 구름 지점은 약 15°C이다.[17]이런 행동은 종종 생산자들에 의해 투명하거나 흐린 제품을 만들기 위해 이용된다.

환경운명

알킬벤젠술폰산염의 생분해성은 잘 연구되어 왔으며,[6][18][19] 이 경우 이소머화(Isomerization)의 영향을 받는다.선형 물질의 소금은 어류의 LD가50 2.3mg/ℓ로, 갈겨진 화합물보다 약 4배 더 독성이 강하지만, 선형 화합물은 시간이 지남에 따라 훨씬 더 빨리 생분해되어 안전한 선택이 된다.그것은 약 1-3주의 반감기를 가진 유산소 조건에서 빠르게 생분해된다;[18] 산화 분해는 알킬 체인에서 시작된다.[1]혐기성 조건에서는 매우 느리게 저하되거나 전혀 저하되지 않아 하수 슬러지에 고농도로 존재하게 되지만, 이는 일단 산소화된 환경으로 복귀하면 급격히 저하되기 때문에 우려할 만한 원인은 아니라고 생각된다.

참조

  1. ^ a b c 2005년 Wiley-VCH, Weinheim의 Ulmann's 산업 화학 백과사전의 Kurt Kosswig "Surfactants".doi:10.1002/14356007.a25_747
  2. ^ a b Kocal, Joseph A; Vora, Bipin V; Imai, Tamotsu (November 2001). "Production of linear alkylbenzenes". Applied Catalysis A: General. 221 (1–2): 295–301. doi:10.1016/S0926-860X(01)00808-0.
  3. ^ Dee, Foster; Snell, Cornelia T. (August 1958). "50th ANNIVERSARY FEATURE—Fifty Years of Detergent Progress". Industrial & Engineering Chemistry. 50 (8): 48A–51A. doi:10.1021/ie50584a005.
  4. ^ Scheibel, Jeffrey J. (17 December 2015). "The evolution of anionic surfactant technology to meet the requirements of the laundry detergent industry". Journal of Surfactants and Detergents. 7 (4): 319–328. doi:10.1007/s11743-004-0317-7.
  5. ^ Hill, J. A. (22 October 2008). "The Chemistry and Application of Detergents". Journal of the Society of Dyers and Colourists. 63 (10): 319–322. doi:10.1111/j.1478-4408.1947.tb02430.x.
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  10. ^ Roberts, David W. (May 1998). "Sulfonation Technology for Anionic Surfactant Manufacture". Organic Process Research & Development. 2 (3): 194–202. doi:10.1021/op9700439.
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  17. ^ Farn, Richard J. (2006). Chemistry and technology of surfactants. Oxford: Blackwell Pub. p. 96. ISBN 978-14051-2696-0.
  18. ^ a b Jensen, John (February 1999). "Fate and effects of linear alkylbenzene sulphonates (LAS) in the terrestrial environment". Science of the Total Environment. 226 (2–3): 93–111. Bibcode:1999ScTEn.226...93J. doi:10.1016/S0048-9697(98)00395-7. PMID 10085562.
  19. ^ Mackay, Donald; Di Guardo, Antonio; Paterson, Sally; Kicsi, Gabriel; Cowan, Christina E.; Kane, David M. (September 1996). "Assessment of chemical fate in the environment using evaluative, regional and local-scale models: Illustrative application to chlorobenzene and linear alkylbenzene sulfonates". Environmental Toxicology and Chemistry. 15 (9): 1638–1648. doi:10.1002/etc.5620150930.