1,4-Dioxano

En la década de 1980, la mayor parte del dioxano producido se utilizaba como estabilizador del 1,1,1-tricloroetano para su almacenamiento y transporte en contenedores de aluminio . Normalmente, el aluminio está protegido por una capa de óxido pasivante, pero cuando estas capas se alteran, el aluminio metálico reacciona con el tricloroetano para dar tricloruro de aluminio , que a su vez cataliza la deshidrohalogenación del tricloroetano restante a cloruro de vinilideno y cloruro de hidrógeno . ^{[ 4 ]} El dioxano "envenena" esta reacción catalítica al formar un aducto con el tricloruro de aluminio. ^{[ 13 ]}

El dioxano se utiliza en diversas aplicaciones como disolvente aprótico versátil (generalmente considerado no polar, ^{[ 16 ]} aunque algunas fuentes afirman lo contrario ^{[ 17 ]} ), por ejemplo, para tintas, adhesivos y ésteres de celulosa. ^{[ 4 ]} Se utiliza como sustituto del tetrahidrofurano (THF) en algunos procesos, debido a su menor toxicidad y mayor punto de ebullición (101  °C, frente a 66  °C para el THF). ^{[ 18 ]}

Si bien el éter dietílico es bastante insoluble en agua, el dioxano es miscible y, de hecho, higroscópico . A presión estándar, la mezcla de agua y dioxano en una proporción de 17,9:82,1 en masa es un azeótropo positivo que hierve a 87,6 °C. ^{[ 19 ]}

Los átomos de oxígeno son débilmente básicos de Lewis . Forma aductos con diversos ácidos de Lewis. Se clasifica como una base dura y sus parámetros básicos en el modelo ECW son E _B  =  1,86 y C _B  =  1,29.

El dioxano produce polímeros de coordinación insolubles mediante la unión de centros metálicos. ^{[ 20 ]} De esta manera, se utiliza para impulsar el equilibrio de Schlenk , permitiendo la síntesis de compuestos de dialquilmagnesio. ^{[ 13 ]} El dimetilmagnesio se prepara de esta manera: ^{[ 21 ] [ 22 ]}

2 CH ₃ MgBr + (C ₂ H ₄ O) ₂ → MgBr ₂ (C ₂ H ₄ O) ₂ + (CH ₃ ) ₂ Mg

El vapor de dioxano irrita los ojos y las vías respiratorias; su contaminación del aire, los alimentos, el agua potable o los cosméticos son ejemplos de exposición típica. ^{[ 4 ]} Los altos niveles de 1,4-dioxano en el aire pueden provocar lesiones en la cavidad nasal , el hígado o los riñones. ^{[ 23 ]}

Como compuesto inflamable, el dioxano, bajo altas temperaturas o fuego, puede producir vapores irritantes, corrosivos y tóxicos que causan mareos o asfixia en espacios de trabajo confinados. ^{[ 4 ]} La contaminación ambiental, especialmente en el agua potable, puede ocurrir por escorrentía de la industria o eliminación incontrolada de residuos. ^{[ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]}

El dioxano está clasificado por varias agencias gubernamentales como un químico potencialmente cancerígeno. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 23 ] [ 24 ]} También está clasificado por la IARC como un carcinógeno del Grupo 2B : posiblemente carcinógeno para los humanos porque es un carcinógeno conocido en otros animales. ^{[ 25 ]} En 2024, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos clasificó el dioxano como un probable carcinógeno humano y un riesgo irrazonable para la salud humana, lo que establece una base legal para la regulación federal bajo la Ley de Control de Sustancias Tóxicas . ^{[ 24 ] [ 26 ]} El estado de Nueva York ha adoptado un estándar de agua potable pionero en la nación para el 1,4-dioxano y ha establecido el nivel máximo de contaminante de 1 parte por mil millones. ^{[ 27 ]}

Al igual que otros éteres, el dioxano se combina con el oxígeno atmosférico tras una exposición prolongada al aire para formar peróxidos potencialmente explosivos . ^{[ 4 ]} La destilación de estas mezclas es peligrosa. ^{[ 4 ]} El almacenamiento sobre sodio metálico podría limitar el riesgo de acumulación de peróxidos. ^{[ 28 ]}

El dioxano se biodegrada a través de varias vías. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

El dioxano ha afectado los suministros de agua subterránea en varias áreas. ^{[ 6 ] [ 24 ]} Se ha detectado dioxano a un nivel de 1 μg/L (~1 ppb) en muchos lugares de los EE. UU. ^{[ 14 ]} En el estado de Nuevo Hampshire, EE. UU., se encontró en 67 sitios en 2010, con concentraciones que oscilaban entre 2 ppb y más de 11 000 ppb. Treinta de estos sitios son vertederos de residuos sólidos, la mayoría de los cuales han estado cerrados durante años. En 2019, el Southern Environmental Law Center demandó con éxito a la planta de tratamiento de aguas residuales de Greensboro, Carolina del Norte, después de que se encontrara 1,4-dioxano a 20 veces los niveles seguros de la EPA en el río Haw. ^{[ 31 ]}

Los municipios, los usuarios industriales de agua y los sitios de superfondo están eliminando con éxito el dioxano de las corrientes de agua con sistemas de procesos de oxidación avanzada . ^{[ 32 ] [ 33 ]}

Como subproducto del proceso de etoxilación , una vía para obtener algunos ingredientes presentes en productos de limpieza e hidratación, se pueden encontrar trazas de dioxano en cosméticos y productos de cuidado personal, como desodorantes, perfumes, champús, pastas dentales y enjuagues bucales. ^{[ 5 ] [ 23 ] [ 34 ]} El proceso de etoxilación hace que los agentes limpiadores, como el lauril éter sulfato de sodio y el lauril éter sulfato de amonio, sean menos abrasivos y ofrezcan mejores características de formación de espuma. El dioxano se encuentra en pequeñas cantidades en algunos cosméticos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Desde 1979, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. realizó pruebas en materias primas cosméticas y productos terminados para determinar los niveles de 1,4-dioxano. ^{[ 5 ] [ 35 ] [ 36 ]} El 1,4-dioxano estaba presente en ingredientes crudos etoxilados en niveles de hasta 1410 ppm (~0,14 % en peso), y en niveles de hasta 279 ppm (~0,03 % en peso) en productos cosméticos de venta libre. ^{[ 35 ]} Los niveles de 1,4-dioxano que superan las 85 ppm (~0,01 % en peso) en champús para niños indican que se justifica un control estricto de las materias primas y los productos terminados. ^{[ 35 ]} Desde que se reconoció la presencia de 1,4-dioxano, muchos fabricantes han implementado procesos de purificación, como el vacío y la extracción con vapor , para reducir su concentración en los productos terminados. ^{[ 36 ] [ 37 ]} Si bien la FDA alienta a los fabricantes a eliminar el 1,4-dioxano, no es un requisito de la ley federal. ^{[ 5 ] [ 38 ]}

El 9 de diciembre de 2019, el Estado de Nueva York modificó la Ley de Conservación Ambiental (ECL) para regular el 1,4-dioxano en productos de consumo. La ley restringe las concentraciones de 1,4-dioxano en productos de limpieza del hogar y cuidado personal a un máximo de 2 ppm a partir del 31 de diciembre de 2022, y a un límite más estricto de 1 ppm a partir del 31 de diciembre de 2023. Los productos cosméticos están sujetos a una concentración máxima permitida de 10 ppm de 1,4-dioxano a partir del 31 de diciembre de 2022. ^{[ 39 ] [ 40 ]}