Y DULLIAU AR GYFER GWEITHGYNHYRCHU GLUCOSIDES ALKYL

Glycosidation Fischer yw'r unig ddull o synthesis cemegol sydd wedi galluogi datblygiad atebion economaidd a thechnegol heddiw ar gyfer cynhyrchu polyglucosidau alcyl ar raddfa fawr. Mae gweithfeydd cynhyrchu gyda chynhwysedd o dros 20,000 t y flwyddyn eisoes wedi'u gwireddu ac maent yn ehangu ystod cynnyrch y diwydiant syrffactyddion gydag asiantau gweithredol arwyneb yn seiliedig ar ddeunyddiau crai adnewyddadwy. D-Glucose ac alcoholau brasterog C8-C16 llinol sydd wedi profi i fod y porthiant a ffafrir. Gellir trosi'r educts hyn yn polyglucosidau alcyl gweithredol arwyneb trwy gyfrwng glycosidiad Fischer uniongyrchol neu drawsglycosidiad dau gam trwy polyglucoside butyl ym mhresenoldeb catalyddion asid, gyda dŵr fel sgil-gynnyrch. Mae'n rhaid distyllu'r dŵr o'r cymysgedd adwaith er mwyn symud yr ecwilibriwm adwaith tuag at y cynhyrchion a ddymunir. Yn ystod y broses glycosidation, dylid osgoi anhomogeneddau yn y cymysgedd adwaith, gan eu bod yn arwain at ffurfio gormodol o polyglucosidau fel y'u gelwir, sy'n annymunol iawn. Mae llawer o strategaethau technegol felly'n canolbwyntio ar homogeneiddio'r educts n-glwcos ac alcoholau, sy'n wael yn gymysgadwy oherwydd eu gwahaniaeth mewn polaredd. Yn ystod adwaith, mae bondiau glycosidig yn cael eu ffurfio rhwng alcohol brasterog ac n-glwcos a rhwng yr unedau n-glwcos eu hunain. O ganlyniad, mae polyglucosidau alcyl yn ffurfio cymysgeddau o ffracsiynau â niferoedd gwahanol o unedau glwcos yn y gweddillion alcyl cadwyn hir. Mae pob un o'r ffracsiynau hyn, yn eu tro, yn cynnwys sawl cyfansoddyn isomerig, gan fod yr unedau n-glwcos yn rhagdybio gwahanol ffurfiau anomerig a ffurfiau cylch mewn cydbwysedd cemegol yn ystod glycosidiad Fischer ac mae'r cysylltiadau glycosidig rhwng unedau D-glwcos yn digwydd mewn sawl safle bondio posibl. . Mae cymhareb anomer yr unedau D-glwcos tua α/β＝ 2: 1 ac mae'n ymddangos yn anodd dylanwadu o dan yr amodau a ddisgrifir yn synthesis Fischer. O dan amodau a reolir gan thermodynamig, mae'r unedau n-glwcos a gynhwysir yn y cymysgedd cynnyrch yn bodoli'n bennaf ar ffurf pyranosidau. Mae'r nifer cymedrig o unedau n-glwcos fesul gweddillion alcyl, y radd polymerization fel y'i gelwir, yn ei hanfod yn swyddogaeth o gymhareb molar yr educts yn ystod gweithgynhyrchu. Oherwydd eu cysylltiadau priodol syrffactydd[1] amlwg, rhoddir ffafriaeth arbennig i polyglucosidau alcyl gyda graddau o bolymereiddio rhwng 1 a 3, y mae'n rhaid defnyddio tua 3-10 môl o alcohol brasterog fesul môl o n-glwcos yn y broses.

Mae gradd y polymerization yn lleihau wrth i'r gormodedd o alcohol brasterog gynyddu. Mae alcoholau brasterog gormodol yn cael eu gwahanu a'u hadfer trwy broses ddistyllu gwactod aml-gam gydag anweddyddion ffilm cwympo, fel y gellir cadw straen thermol i'r lleiafswm. Dylai'r tymheredd anweddu fod yn ddigon uchel ac mae'r amser cyswllt yn y parth poeth yn ddigon hir i sicrhau bod digon o alcohol brasterog yn cael ei ddistyllu a llif y toddi polyglucoside alcyl heb unrhyw adwaith dadelfennu sylweddol. Gellir defnyddio cyfres o gamau anweddu yn fanteisiol i wahanu'r ffracsiwn berw isel yn gyntaf, yna'r prif faint o alcohol brasterog, ac yn olaf yr alcohol brasterog sy'n weddill, nes bod y polyglycoside alcyl yn toddi fel gweddillion sy'n hydoddi mewn dŵr.

Hyd yn oed o dan yr amodau ysgafnaf ar gyfer synthesis ac anweddu alcoholau brasterog, bydd afliwiad brown annymunol yn digwydd, ac mae angen prosesau cannu i fireinio'r cynnyrch. Un dull cannu sydd wedi profi'n addas yw ychwanegu asiant ocsideiddio, fel hydrogen perocsid, at ffurfiad dyfrllyd o polyglycoside alcyl mewn cyfrwng alcalïaidd ym mhresenoldeb ïonau magnesiwm.

Mae'r astudiaethau lluosog a'r amrywiadau a ddefnyddir yn y broses synthesis, ôl-brosesu a mireinio yn gwarantu, hyd yn oed heddiw, nad oes datrysiad “un contractwr” sy'n berthnasol yn eang o hyd i gael gradd cynnyrch penodol. I'r gwrthwyneb, mae angen llunio holl gamau'r broses. Mae Dongfu yn darparu rhai awgrymiadau ar gyfer dylunio datrysiadau a datrysiadau technegol, ac yn esbonio'r amodau cemegol a ffisegol ar gyfer y broses adwaith, gwahanu a mireinio.

Gellir defnyddio'r tair prif broses - trawsglycosidiad homogenaidd, proses slyri, a thechneg bwydo glwcos - o dan amodau diwydiannol. Yn ystod trawsglycosidation, rhaid cadw crynodiad y polyglucoside butyl canolraddol, sy'n gweithredu fel hydoddydd ar gyfer yr educts D-glucose a butanol, dros tua 15% yn y cymysgedd adwaith er mwyn osgoi anhomogenedd. At yr un diben, rhaid cadw'r crynodiad dŵr yn y cymysgedd adwaith a ddefnyddir ar gyfer synthesis Fischer uniongyrchol o polyglucosidau alcyl ar lai na thua 1%. Gyda chynnwys dŵr uwch mae perygl o droi'r D-glwcos crisialog crog yn fàs tacky, a fyddai wedyn yn arwain at brosesu gwael a pholymereiddio gormodol. Mae troi a homogeneiddio effeithiol yn hyrwyddo dosbarthiad mân ac adweithedd y D-glwcos crisialog yn y cymysgedd adwaith.

Mae'n rhaid ystyried ffactorau technegol ac economaidd wrth ddewis y dull o synthesis a'i amrywiadau mwy soffistigedig. Mae prosesau trawsglycosideiddio homogenaidd yn seiliedig ar suropau glwcos-D yn ymddangos yn arbennig o ffafriol ar gyfer cynhyrchu parhaus ar raddfa fawr. Maent yn caniatáu arbedion parhaol ar grisialu'r deunydd crai D-glwcos yn y gadwyn gwerth ychwanegol, sy'n fwy na gwneud iawn am y buddsoddiadau un-amser uwch yn y cam trawsglycosidation ac adennill butanol. Nid yw defnyddio n-butanol yn cyflwyno unrhyw anfanteision eraill, gan y gellir ei ailgylchu bron yn gyfan gwbl fel mai dim ond ychydig rannau y filiwn yw'r crynodiadau gweddilliol yn y cynhyrchion terfynol a adferwyd, y gellir eu hystyried yn anfeirniadol. Mae glycosidation Fischer uniongyrchol yn ôl y broses slyri neu dechneg bwydo glwcos yn hepgor y cam transglycosidation ac adferiad butanol. Gellir ei berfformio'n barhaus hefyd ac mae angen gwariant cyfalaf ychydig yn is.

Yn y dyfodol, bydd cyflenwad a phris deunyddiau crai ffosil ac adnewyddadwy, yn ogystal â'r cynnydd technolegol pellach wrth gynhyrchu polysacaridau alcyl, yn cael effaith bendant ar gapasiti'r farchnad a chynhwysedd cynhyrchu datblygu a chymhwyso. Mae gan polysacarid sylfaen ei atebion technegol ei hun eisoes a all ddarparu manteision cystadleuol pwysig yn y farchnad trin wyneb ar gyfer cwmnïau sy'n datblygu neu sydd wedi mabwysiadu prosesau o'r fath. Mae hyn yn arbennig o wir pan fo prisiau'n uchel ac yn isel. Mae cost gweithgynhyrchu'r asiant gweithgynhyrchu wedi codi i'r lefel arferol, hyd yn oed os yw pris deunyddiau crai lleol yn gostwng ychydig, efallai y bydd yn trwsio'r amnewidion ar gyfer syrffactyddion a gall annog gosod planhigion cynhyrchu polysacarid alcyl newydd.