Glicerol
El propano-1,2,3-triol, glicerol o glicerina (C3H8O3) (del griego glykos, dulce) es un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH). Se trata de uno de los principales productos de la degradación digestiva de los lípidos, paso previo para el ciclo de Krebs y también aparece como un producto intermedio de la fermentación alcohólica. Además junto con los ácidos grasos, es uno de los componentes de lípidos como los triglicéridos y los fosfolípidos. Se presenta en forma de líquido a una temperatura ambiental de 25 ° C y es higroscópico e incoloro. Posee un coeficiente de viscosidad alto y tiene un sabor dulce como otros polialcoholes.
Alrededor del año 600 a. C., los fenicios divulgaron el conocimiento alquímico de cómo hacer jabón, que unos siglos más tarde tuvo su difusión a través de Marsella, en los galos y en los pueblos germánicos. Anteriormente este compuesto orgánico no se llamaba "glicerina" o "glicerol," porque estos nombres se crearon en el siglo XX. En el siglo XIV durante el reinado de Carlos I, la corona inglesa monopolizaba el comercio y la fabricación de jabón. En el siglo siguiente, este conocimiento se tomó de la alquimia para la química, un ejemplo histórico estaría en el del químico inglés Claude Joseph Geoffroy (1741), que intensificó sus estudios sobre la naturaleza de las grasas, lo que le llevó al descubrimiento de la glicerina. Menos de 40 años después, el químico sueco Carl Wilhelm Scheele fue el primero en aislar este compuesto en 1779, calentando una mezcla de litargirio (PbO) con aceite de oliva. Fue él quien formalizó el descubrimiento de que las grasas y aceites naturales contienen glicerina.
El glicerol está presente en todos los aceites, grasas animales y vegetales en forma combinada, es decir, vinculado a los ácidos grasos como el ácido esteárico, oleico, palmítico y ácido láurico para formar una molécula de triglicéridos. Los aceites de coco y de palma contienen una cantidad elevada (70 - 80 por ciento) de ácidos grasos de cadena de carbono 6 a 14 átomos de carbono.
Estos producen[cita requerida] más moléculas de glicerol en los aceites que contienen ácidos grasos de 16 a 18 átomos de carbono, como las grasas, el aceite de semilla de algodón, el aceite de soja, el aceite de oliva y el aceite de palma. El glicerol combinado también está presente en todas las células animales y vegetales como parte de su membrana celular en forma de fosfolípidos.
Todo el glicerol producido en el mundo hasta 1949, provenía de la industria del jabón. Actualmente, el 70 % de la producción de glicerol procede de los Estados Unidos, y proviene de los glicéridos (grasas y aceites naturales), y el resto de la producción de glicerina sintética (subproducto del propileno), la producción de ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos (biodiésel).
Se producía mediante saponificación de las grasas, como un subproducto de la fabricación del jabón.
También puede obtenerse como un subproducto durante la producción del biodiésel mediante transesterificación. Los triglicéridos (1) reaccionan con un alcohol como el etanol (2) con un catalizador para proporcionar ésteres etílicos de ácidos grasos (3) y glicerol (4):
El glicerol puede producirse también por diferentes caminos desde el propileno.
Dentro de los principales usos se encuentran:
El glicerol es reconocido como seguro para el consumo humano desde 1959. Puede ser utilizado en diversos productos alimenticios para diferentes propósitos. Los niveles de la dosis letal mediana en ratas son de 12 600 mg por kg, en conejillos de Indias de 18 700 mg por kg. Varios estudios han demostrado que una gran cantidad de glicerol (sintético o natural) se puede administrar sin la aparición de efectos adversos para la salud.
El glicerol se genera en grandes cantidades como co-producto del proceso de fabricación de biodiésel. Actualmente, una de las preocupaciones más importantes es como dar salida a este subproducto que está causando un gran impacto a nivel económico y medioambiental en la biorrefinería industrial.
Se trata de un compuesto que no es tóxico ni irritante, es biodegradable y reciclable y presenta una serie de propiedades físicas y químicas que pueden convertirlo en un disolvente alternativo a los disolventes orgánicos convencionales. Se caracteriza por su alto punto de ebullición, escasa presión de vapor, elevada capacidad para disolver compuestos orgánicos e inorgánicos y estabilidad en condiciones normales de presión y temperatura. Además, el glicerol puede ser convertido fácilmente en metanol, etanol, 1-propanol y propanodiol dab. (1,2-propanodiol; 1,3-propanodiol) por medio de reacciones de hidrogenólisis, siendo entonces, una buena materia prima para la preparación de otros disolventes.
Por todas estas cualidades puede utilizarse como humectante, plastificante, emoliente, espesante, medio dispersor, lubricante, endulzante y anticongelante. También se puede utilizar como ingrediente en cosmética, artículos de aseo, medicamentos y productos alimenticios.
Por otra parte, el glicerol es utilizado como producto bruto en síntesis química de dendrímeros, poliéteres hiperramificados y poliésteres con gran área específica y numerosas ramificaciones funcionales. Siguiendo en esta línea, el glicerol puede utilizarse como disolvente verde en reacciones orgánicas catalíticas y no catalíticas y en metodologías sintéticas ofreciendo buenos rendimientos de conversión y selectividad. Se trata de un disolvente que respeta el medio ambiente, que puede actuar como medio de reacción, que posibilita la solubilidad de reactivos y catalizadores, que permite llevar a cabo reacciones en microondas, que ofrece una separación sencilla del producto y del reciclado de complejos de metales de transición. Se ha trabajado en reacciones de sustitución nucleofílica; reducciones estequiométricas con NaBH4 y catalíticas con H2/Pd; acoplamientos tipo Suzuki y tipo Heck y transesterificaciones enzimáticas. Se han obtenido altas conversiones y selectividades de los productos y aunque no puede afirmarse que se trata del mejor disolvente de todos los posibles, estas conclusiones apoyan la continuidad de las investigaciones sobre el glicerol como disolvente verde. Por otra parte, la reducción catalítica de β-cetoésteres proquirales y cetonas en presencia de glicerol proporciona excelentes rendimientos y selectividades. Estos resultados son comparables con los obtenidos al utilizar agua como disolvente y superiores a los resultados obtenidos para líquidos iónicos y medios fluorados.
Se está planteando también el uso de glicerol en la industria microbiológica para la obtención de productos de alto valor añadido, ya que promete ser una nueva fuente de carbono para las fermentaciones con microorganismos. Recientemente se está estudiando la posibilidad de convertir el bio-glicerol en carbonato de glicerol a través de una ruta alternativa: glicerólisis de urea, que podría ser útil a nivel industrial en un futuro no muy remoto. Este proceso presenta una conversión del 80% y una selectividad próxima al 100%.
Un triglicérido está formado por una molécula de propanotriol al que se unen por enlaces éster tres moléculas de ácidos grasos. Los ácidos grasos pueden estar saturados de átomos de hidrógeno, de modo que todos los enlaces entre carbonos son simples. Normalmente se asocia un ácido graso saturado con enfermedades circulatorias y con un origen animal. Los ácidos grasos que contienen menos hidrógenos se llaman ácidos grasos insaturados y se caracterizan por presentar en su estructura uno o más dobles enlaces; son de origen vegetal. j
Un derivado importante del glicerol es el α-glicerol-3-fosfato en el cual el –OH del carbono 3 se ésterifica con un grupo fosfato (–PO32–); la mayoría de los tejidos vivos sintetizan los triglicéridos y fosfolípidos a partir de α-glicerol-3-fosfato y acil CoA grasos.
El glicerol es un precursor para la síntesis de triglicéridos y fosfolípidos en el hígado y el tejido adiposo. Cuando el cuerpo utiliza la grasa almacenada para la energía, glicerol y ácidos grasos se liberan en el torrente sanguíneo. El glicerol puede ser convertido en glucosa en el hígado, el suministro de energía para el metabolismo celular.
La quinasa sólo está presente en el hígado. En el tejido adiposo, el glicerol 3-fosfato se deriva de la dihidroxiacetona fosfato por la enzima deshidrogenasa glicerol-3-fosfato.