si utilizza
Glicoli e gliceroli hanno numerose applicazioni nell'industria perché sono solventi organici completamente solubili in acqua. Molti di questi composti sono usati come solventi per coloranti, vernici, resine, inchiostri, insetticidi e prodotti farmaceutici. Inoltre, i loro due gruppi idrossilici chimicamente reattivi rendono i glicoli importanti intermedi chimici. Tra i molti usi di glicoli e poliglicoli, i principali includono l'essere un additivo per l'abbassamento del punto di congelamento, per la lubrificazione e per la solubilizzazione. I glicoli servono anche come additivi indiretti e diretti agli alimenti e come ingredienti in formulazioni di resine esplosive e alchidiche, nebbie teatrali e cosmetici.
Glicole propilenico è ampiamente utilizzato in prodotti farmaceutici, cosmetici, come umettante in alcuni alimenti e come lubrificante. Viene anche utilizzato come fluido termovettore negli usi in cui le perdite potrebbero portare al contatto con gli alimenti, come nei refrigeranti per le apparecchiature di refrigerazione del settore lattiero-caseario. Viene anche utilizzato come solvente nei coloranti e negli aromi alimentari, come antigelo nei birrifici e negli stabilimenti e come additivo per la vernice al lattice per fornire stabilità al gelo e al disgelo. glicole propilenico, glicole etilenico ed 1,3-butandiolo sono componenti dei fluidi antighiaccio per aeromobili. Glicole tripropilenico ed 2,3-butandiolo sono solventi per coloranti. I butandioli (butilenglicoli) sono utilizzati nella produzione di resine poliestere.
Glicole etilenico è un antigelo nei sistemi di raffreddamento e riscaldamento, un solvente nell'industria delle vernici e della plastica e un ingrediente del fluido antighiaccio utilizzato per le piste aeroportuali. Viene utilizzato nei fluidi per freni idraulici, dinamite a basso congelamento, coloranti per legno, adesivi, tinture per pelli e tabacco. Serve anche come agente disidratante per il gas naturale, solvente per inchiostri e pesticidi e ingrediente nei condensatori elettrolitici. Glicole dietilenico è un umettante per tabacco, caseina, spugne sintetiche e prodotti di carta. Si trova anche in composizioni di sughero, adesivi per legatoria, liquidi per freni, lacche, cosmetici e soluzioni antigelo per sistemi sprinkler. Il glicole dietilenico viene utilizzato per le tenute idrauliche dei serbatoi di gas, come lubrificante e finissaggio per tessuti, solvente per coloranti al tino e agente disidratante del gas naturale. Glicole trietilenico è un solvente e lubrificante nella tintura e stampa tessile. Viene anche utilizzato nella disinfezione dell'aria e in varie materie plastiche per aumentare la flessibilità. Il trietilene glicole è un umettante nell'industria del tabacco e un intermedio per la produzione di plastificanti, resine, emulsionanti, lubrificanti ed esplosivi.
Una certa misura della versatilità di glicerina si può ricavare dal fatto che sono stati rivendicati circa 1,700 usi per il composto e i suoi derivati. Il glicerolo è utilizzato in alimenti, prodotti farmaceutici, articoli da toeletta e cosmetici. È un solvente e un umettante in prodotti come il tabacco, la glassa per dolciumi, le creme per la pelle e il dentifricio, che altrimenti si deteriorerebbero durante la conservazione seccandosi. Inoltre, il glicerolo è un lubrificante aggiunto alla gomma da masticare come coadiuvante tecnologico; un agente plastificante per cocco umido e tritato; e un additivo per mantenere la morbidezza e l'umidità nei farmaci. Serve a proteggere dal gelo i parabrezza ed è un antigelo nelle automobili, nei contatori del gas e nei martinetti idraulici. Il più grande uso singolo del glicerolo, tuttavia, è nella produzione di resine alchidiche per rivestimenti superficiali. Questi sono preparati condensando il glicerolo con un acido bicarbossilico o anidride (solitamente anidride ftalica) e acidi grassi. Un altro uso importante del glicerolo è nella produzione di esplosivi, tra cui nitroglicerina e dinamite.
Glicerina
Il glicerolo è un alcol trivalente e subisce reazioni caratteristiche degli alcoli. I gruppi idrossilici hanno vari gradi di reattività e quelli nelle posizioni 1 e 3 sono più reattivi di quelli nella posizione 2. Utilizzando queste differenze di reattività e variando le proporzioni dei reagenti, è possibile ottenere mono-, di- o tri-derivati. Il glicerolo viene preparato mediante idrolisi dei grassi o sinteticamente dal propilene. I principali costituenti di praticamente tutti gli oli e i grassi animali e vegetali sono i trigliceridi degli acidi grassi.
L'idrolisi di tali gliceridi produce acidi grassi liberi e glicerolo. Vengono utilizzate due tecniche di idrolisi: idrolisi alcalina (saponificazione) e idrolisi neutra (scissione). Nella saponificazione, il grasso viene bollito con idrossido di sodio e cloruro di sodio, con conseguente formazione di glicerolo e sali di sodio degli acidi grassi (saponi).
Nell'idrolisi neutra, i grassi vengono idrolizzati mediante un processo discontinuo o semicontinuo in un'autoclave ad alta pressione o mediante una tecnica continua controcorrente in una colonna ad alta pressione. Esistono due processi principali per la sintesi del glicerolo dal propilene. In un processo, il propilene viene trattato con cloro per dare cloruro di allile; questo reagisce con la soluzione di ipoclorito di sodio per dare glicerolo dicloridrina, da cui si ottiene il glicerolo per idrolisi alcalina. Nell'altro processo, il propilene viene ossidato ad acroleina, che viene ridotta ad alcol allilico. Questo composto può essere idrossilato con perossido di idrogeno acquoso per dare direttamente glicerolo, o trattato con ipoclorito di sodio per dare glicerolo monocloridrina, che, per idrolisi alcalina, produce glicerolo.
Pericoli
Il glicerolo ha una tossicità molto bassa (LD orale50 (topo) 31.5 g/kg) ed è generalmente considerato innocuo in tutte le normali condizioni d'uso. La glicerina produce solo una diuresi molto lieve in individui sani che ricevono una singola dose orale di 1.5 g/kg o meno. Gli effetti avversi in seguito alla somministrazione orale di glicerina comprendono lieve mal di testa, vertigini, nausea, vomito, sete e diarrea.
Quando è presente come nebbia, è classificato dall'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) come un "particolato fastidioso", e come tale un TLV di 10 mg/m3 è stato assegnato. Inoltre, la reattività del glicerolo lo rende pericoloso, e suscettibile di esplodere a contatto con agenti ossidanti forti come permanganato di potassio, clorato di potassio e così via. Di conseguenza non dovrebbe essere immagazzinato vicino a tali materiali.
Glicoli e derivati
I glicoli commercialmente importanti sono composti alifatici che possiedono due gruppi idrossilici e sono liquidi viscosi incolori, essenzialmente inodori. Il glicole etilenico e il glicole dietilenico sono di primaria importanza tra i glicoli ei loro derivati. La tossicità e il pericolo di alcuni importanti composti e gruppi sono discussi nella sezione finale di questo articolo. Nessuno dei glicoli o loro derivati studiati è risultato mutageno, cancerogeno o teratogeno.
I glicoli ei loro derivati sono liquidi combustibili. poiché i loro punti di infiammabilità sono al di sopra della normale temperatura ambiente, i vapori possono essere presenti in concentrazioni all'interno della gamma infiammabile o esplosiva solo quando riscaldati (ad esempio, forni). Per questo motivo presentano solo un moderato rischio di incendio.
Sintesi. Il glicole etilenico viene prodotto commercialmente dall'ossidazione dell'etilene con aria, seguita dall'idratazione dell'ossido di etilene risultante. Il glicole dietilenico viene prodotto come sottoprodotto della produzione di glicole etilenico. Allo stesso modo, il glicole propilenico e l'1,2-butandiolo sono prodotti rispettivamente dall'idratazione dell'ossido di propilene e dell'ossido di butilene. Il 2,3-butandiolo è prodotto dall'idratazione del 2,3-epossibutano; L'1,3-butandiolo è prodotto dall'idrogenazione catalitica dell'aldolo usando il nichel Raney; e 1,4-butandiolo è prodotto dalla reazione di acetilene con formaldeide, seguita da idrogenazione del risultante 2-butin-1,4-diolo.
Rischi dei glicoli comuni
Glicole etilenico. La tossicità orale del glicole etilenico negli animali è piuttosto bassa. Tuttavia, dall'esperienza clinica è stato stimato che la dose letale per un essere umano adulto è di circa 100 cm3 o circa 1.6 g/kg, indicando così una maggiore potenza tossica per l'uomo che per gli animali da laboratorio. La tossicità è dovuta ai metaboliti, che variano per le diverse specie. Gli effetti tipici dell'eccessiva assunzione orale di glicole etilenico sono narcosi, depressione del centro respiratorio e danno renale progressivo.
Le scimmie sono state mantenute per 3 anni con diete contenenti dallo 0.2 allo 0.5% di glicole etilenico senza apparenti effetti avversi; non sono stati trovati tumori nella vescica, ma c'erano cristalli e calcoli di ossalato. L'irritazione primaria degli occhi e della pelle è generalmente lieve in risposta al glicole etilenico, ma il materiale può essere assorbito attraverso la pelle in quantità tossiche. L'esposizione di ratti e topi per 8 ore al giorno per 16 settimane a concentrazioni comprese tra 0.35 e 3.49 mg/l non ha indotto danni organici. Alle concentrazioni più elevate erano presenti nebbia e goccioline. Di conseguenza, le esposizioni ripetute dell'uomo ai vapori a temperatura ambiente non dovrebbero presentare un rischio significativo. Il glicole etilenico non sembra presentare un rischio significativo dall'inalazione di vapori a temperatura ambiente o dal contatto con la pelle o con la bocca in condizioni industriali ragionevoli. Tuttavia, potrebbe essere generato un pericolo di inalazione industriale se il glicole etilenico fosse riscaldato o agitato vigorosamente (generando una nebbia), o se si verificasse un contatto o un'ingestione apprezzabile con la pelle per un periodo di tempo prolungato. Il principale pericolo per la salute del glicole etilenico è legato all'ingestione di grandi quantità.
Glicole dietilenico. Il glicole dietilenico è abbastanza simile al glicole etilenico in termini di tossicità, sebbene senza produzione di acido ossalico. È più direttamente tossico per i reni rispetto al glicole etilenico. Quando vengono ingerite dosi eccessive, gli effetti tipici da attendersi sono diuresi, sete, perdita di appetito, narcosi, ipotermia, insufficienza renale e morte, a seconda della gravità dell'esposizione. Topi e ratti esposti a glicole dietilenico a livelli di 5 mg/mXNUMX3 per 3-7 mesi ha sperimentato cambiamenti nel sistema nervoso centrale ed endocrino e negli organi interni e altri cambiamenti patologici. Sebbene non sia di interesse pratico, quando somministrato ad alte dosi agli animali, il glicole dietilenico ha prodotto calcoli alla vescica e tumori, probabilmente secondari ai calcoli. Questi potrebbero essere dovuti al glicole monoetilenico presente nel campione. Come con il glicole etilenico, il glicole dietilenico non sembra presentare un rischio significativo dall'inalazione di vapori a temperatura ambiente o dal contatto con la pelle o con la bocca in condizioni industriali ragionevoli.
Glicole propilenico. Il glicole propilenico presenta un basso rischio di tossicità. È igroscopico e in uno studio su 866 soggetti umani è risultato essere un irritante primario in alcune persone, probabilmente a causa della disidratazione. Potrebbe anche causare reazioni cutanee allergiche in oltre il 2% delle persone con eczema. Le esposizioni a lungo termine degli animali ad atmosfere sature di glicole propilenico non hanno effetti misurabili. A causa della sua bassa tossicità, il glicole propilenico è ampiamente utilizzato nelle formulazioni farmaceutiche, nei cosmetici e, con alcune limitazioni, nei prodotti alimentari.
Glicole dipropilenico è di bassissima tossicità. È essenzialmente non irritante per la pelle e gli occhi e, a causa della sua bassa tensione di vapore e tossicità, non è un problema di inalazione a meno che grandi quantità non vengano riscaldate in uno spazio ristretto.
butandioli. Esistono quattro isomeri; tutti sono solubili in acqua, alcool etilico ed etere. Hanno una bassa volatilità, quindi l'inalazione non è un problema nelle normali condizioni industriali. Ad eccezione dell'isomero 1,4-, i butandioli non creano rischi industriali significativi.
Nei ratti, massicce esposizioni orali di 1,2-butandiolo narcosi profonda indotta e irritazione dell'apparato digerente. Può verificarsi anche necrosi congestizia del rene. Si ritiene che i decessi ritardati siano il risultato di un'insufficienza renale progressiva, mentre i decessi acuti sono probabilmente attribuibili alla narcosi. Il contatto oculare con l'1,2-butandiolo può provocare lesioni alla cornea, ma anche un contatto prolungato con la pelle è generalmente innocuo rispetto all'irritazione primaria e alla tossicità da assorbimento. Non sono stati segnalati effetti avversi dell'inalazione di vapori.
1,3-butandiolo è essenzialmente non tossico tranne che in dosi orali travolgenti, nel qual caso può verificarsi narcosi.
Poco si sa sulla tossicità di 2,3-butandiolo, ma dai pochi studi sugli animali pubblicati, sembra trovarsi tra 1,2- e 1,3-butandioli in tossicità.
1,4-butandiolo è circa otto volte più tossico dell'isomero 1,2 nei test di tossicità acuta. L'ingestione acuta provoca grave narcosi e possibile danno renale. La morte deriva probabilmente dal collasso del sistema nervoso simpatico e parasimpatico. Non è un irritante primario, né è facilmente assorbito per via percutanea.
Tabelle di glicoli e gliceroli
Tabella 1 - Informazioni chimiche.
Tabella 2 - Rischi per la salute.
Tabella 3 - Pericoli fisici e chimici.
Tabella 4 - Proprietà fisiche e chimiche.