Алкилбензолсульфонаты представляют собой класс анионных поверхностно-активных веществ , состоящий из гидрофильной сульфонатной головной группы и гидрофобной алкилбензольной хвостовой группы. Наряду с лауретсульфатом натрия они являются одними из старейших и наиболее широко используемых синтетических моющих средств и могут быть найдены в многочисленных средствах личной гигиены (мыла, шампуни, зубная паста и т. д.) и средствах бытовой химии (стиральные порошки, жидкости для мытья посуды, спреи-очистители и т. д.). [1] Они были введены в 1930-х годах в форме разветвленных алкилбензолсульфонатов (БАС). Однако из-за экологических проблем они были заменены линейными алкилбензолсульфонатами (ЛАС) в 1960-х годах. [2] С тех пор производство значительно возросло с примерно одного миллиона тонн в 1980 году до примерно 3,5 миллионов тонн в 2016 году, что сделало их наиболее производимым анионным поверхностно-активным веществом после мыла . [ необходима цитата ]
Разветвленные алкилбензолсульфонаты (BAS) были введены в начале 1930-х годов и значительно выросли с конца 1940-х годов, [3] в ранней литературе эти синтетические моющие средства часто сокращенно называют синдетами. Они были получены путем алкилирования Фриделя-Крафтса бензола «пропилентетрамером» (также называемым тетрапропиленом) с последующим сульфированием. Пропилентетрамер, являясь широким термином для смеси соединений, образованных олигомеризацией пропена , его использование дало смесь сильно разветвленных структур. [4]
По сравнению с традиционными мылами, BAS обеспечивает превосходную переносимость жесткой воды и лучшее пенообразование. [5] Однако сильно разветвленный хвост затрудняет его биоразложение . [6] BAS широко обвиняли в образовании больших пространств устойчивой пены в районах сброса сточных вод, таких как озера, реки и прибрежные районы ( морская пена ), а также в проблемах с пенообразованием, возникающих при очистке сточных вод [7] и загрязнении питьевой воды. [8] Таким образом, BAS был постепенно выведен из большинства моющих средств в 1960-х годах, будучи заменен линейными алкилбензолсульфонатами (LAS), которые биоразлагаются гораздо быстрее. BAS по-прежнему важен в некоторых агрохимических и промышленных применениях, где быстрая биоразлагаемость имеет меньшее значение. Например, ингибирование отложения асфальтенов из сырой нефти .
Линейные алкилбензолсульфонаты (LAS) получают в промышленности путем сульфирования линейных алкилбензолов (LAB), которые сами по себе могут быть получены несколькими способами. [2] Наиболее распространенным способом является алкилирование бензола длинноцепочечными моноалкенами (например, додеценом) с использованием фтористого водорода в качестве катализатора. [9] Очищенные додецилбензолы (и родственные производные) затем сульфируются триоксидом серы для получения сульфоновой кислоты . [10] Затем сульфоновую кислоту нейтрализуют гидроксидом натрия . [1] Термин «линейный» относится к исходным алкенам, а не к конечному продукту, идеально линейные продукты 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]
В идеальных условиях очищающая способность BAS и LAS очень похожа, однако LAS работает немного лучше в нормальных условиях использования, поскольку на него меньше влияет жесткая вода . [12] Внутри самого LAS моющая способность различных изомеров довольно схожа, [13] [14] однако их физические свойства ( точка Крафта , 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 с низким содержанием 2-фенила составляет ~15 °C. [17] Это поведение часто используется производителями для создания как прозрачных, так и мутных продуктов.
Биоразлагаемость алкилбензолсульфонатов хорошо изучена [6] [18] [19] и зависит от изомеризации , в данном случае разветвления. Соль линейного материала имеет LD 50 2,3 мг/литр для рыб, что примерно в четыре раза токсичнее, чем разветвленное соединение; однако линейное соединение биоразлагается гораздо быстрее, что делает его более безопасным выбором с течением времени. Оно быстро биоразлагается в аэробных условиях с периодом полураспада приблизительно 1–3 недели; [18] окислительная деградация начинается в алкильной цепи. [1] В анаэробных условиях оно разлагается очень медленно или не разлагается вообще, что приводит к его существованию в высоких концентрациях в осадке сточных вод , но это не считается причиной для беспокойства, поскольку оно быстро разлагается после возвращения в насыщенную кислородом среду.