Was ist Ethoxylierung?
Die Ethoxylierung ist ein chemischer Prozess, der in der Industrie zur Herstellung von Tensiden verwendet wird. Hierbei handelt es sich um Verbindungen, die die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten verringern. Das Ethoxylierungsverfahren beinhaltet die Zugabe von Ethylenoxid zu einem Alkohol oder Phenol, um Produkte herzustellen. Viele durch Ethoxylierung hergestellte Produkte haben kommerzielle Anwendungen, und einige werden in der Biochemie und Medizin verwendet. Während die meisten Tenside weit verbreitet sein können, sind andere für Mensch und Umwelt gefährlich, und in einigen Ländern ist ihre Verwendung eingeschränkt.
Zu den üblicherweise ethoxylierten Verbindungen gehören Nonylphenol, Amine, Fettsäuren und Fettalkohole. Ein Katalysator wie Kaliumhydroxid muss üblicherweise zusammen mit Ethylenoxid zugesetzt werden, um die Ethoxylierungsreaktion zu beschleunigen. Einige Verbindungen wie Milchsäure und 12-Hydroxystearinsäure können ohne Katalysator ethoxyliert werden.
In Industrieanlagen kann die Ethoxylierung einen Vorbehandlungsschritt umfassen, in dem Wasser entfernt wird, um die Bildung von Fremdverbindungen zu verhindern, und einen Nachbehandlungsschritt, in dem der Katalysator neutralisiert und entfernt wird. Die verschiedenen Reaktionsschritte können in verschiedenen Gefäßen oder in einem großen Reaktor stattfinden. Die Auslegung der Reaktion hängt von der Effizienz ab. Industriechemiker überwachen häufig direkt den Ethoxylierungsprozess und nehmen Modifikationen vor, um die Produktivität zu steigern.
Die Ethoxylierungsprodukte sind als ethoxylierte Materialien oder Tenside bekannt. Dies sind organische Verbindungen, die sowohl hydrophile (wasseranziehende) als auch hydrophobe (wasserabweisende) Gruppen enthalten. Tenside verändern die Oberflächeneigenschaften von Flüssigkeiten, da sie aufgrund ihrer Struktur an die Grenzfläche der Flüssigkeit wandern. Beispielsweise wandern in Wasser Tenside an die Luft-Wasser-Grenze, während in einem Öl-Wasser-Gemisch Tenside an die Öl-Wasser-Grenze wandern. Der Begriff Tensid ist eine verkürzte Version des Begriffs oberflächenaktives Mittel , die dieses Verhalten widerspiegelt.
Tenside können in Waschmitteln, Shampoos, Farben, Tinten, Pestiziden und zahlreichen anderen kommerziellen Produkten gefunden werden. Sie werden typischerweise als Emulgatoren, die sonst nicht mischbare Flüssigkeiten vermischen, oder als Schaum- und Reinigungsmittel verwendet. Einige Tenside haben biochemische Anwendungen und werden verwendet, um Proteine aus Zellen zu extrahieren oder Proteine in Lösung löslich zu machen.
Eine spezielle Art der Ethoxylierung, bekannt als PEGylierung, wird in der Medizin verwendet, um die Arzneimittelabgabe im Körper zu fördern. Bei der PEGylierung werden Ketten aus Polyethylenglykol an ein therapeutisches Protein oder Arzneimittel gebunden. Dies verhindert, dass das körpereigene Immunsystem das Medikament oder Protein erkennt und angreift, und ermöglicht auch, dass normalerweise unlösliche Medikamente in Wasser löslich werden.
Einige ethoxylierte Materialien können gefährlich sein und werden derzeit von einigen Regierungsbehörden reguliert. Nonylphenolethoxylate (NPE), die in Pestiziden, Industriewaschmitteln und einigen Haushaltsreinigungsmitteln verwendet werden, können über das Abwassersystem in Grundwasser und Boden gelangen. NPEs haben toxische Wirkungen auf Wasserorganismen und verursachen bei Tieren zusätzlich Reproduktionsstörungen. Die Besorgnis über die Möglichkeit, dass NPE durch landwirtschaftliche Flächen in die menschliche Nahrung gelangen könnten, hat dazu geführt, dass ihre Verwendung in mehreren Ländern begrenzt ist.