Prosesau trawsglycosideiddio gan ddefnyddio D-glwcos fel deunyddiau crai.

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 polyglycosidau alcyl gweithredol arwyneb trwy glycosyliad Fischer uniongyrchol neu drawsglycosidau dau gam o polyglycoside butyl ym mhresenoldeb catalydd asid, gyda dŵr fel sgil-gynnyrch. Rhaid distyllu dŵr o'r cymysgedd adwaith i symud yr ecwilibriwm adwaith tuag at y cynnyrch a ddymunir. Yn y broses glycosylation, dylid osgoi anhomogeneddau yn y cymysgedd adwaith oherwydd gallant arwain at ffurfio gormodol o polydextrose fel y'i gelwir, sy'n annymunol iawn. Felly, mae llawer o strategaethau technegol yn canolbwyntio ar yr educts homogenaidd n-glwcos ac alcohol, sy'n anodd eu cymysgu oherwydd eu gwahanol begynau. 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. Yn y bôn, mae nifer cyfartalog yr unedau glwcos arferol fesul gweddillion alcyl, y radd polymerization fel y'i gelwir, yn swyddogaeth o gymhareb molar educts yn ystod y broses weithgynhyrchu. Oherwydd eu priodweddau syrffactydd rhyfeddol, mae polyglycosidau alcyl gyda rhywfaint o bolymeru rhwng 1 a 3 yn arbennig o ffafriol, ac am y rheswm hwn mae'n rhaid defnyddio tua 3-10 môl o alcoholau brasterog fesul môl o glwcos arferol yn y dull hwn.

Mae gradd y polymerization yn gostwng ar ormodedd cynyddol o alcohol brasterog. Mae'r gormodedd o alcohol brasterog yn cael ei wahanu a'i adennill trwy brosesau distyllu gwactod aml-gam gydag anweddyddion ffilm cwympo, sy'n ei gwneud hi'n bosibl cadw'r 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 distylliad digonol o'r gormodedd o alcohol brasterog a llif y toddi polyglucoside alcyl, heb unrhyw adweithiau dadelfennu sylweddol. Gellir defnyddio cyfres o gamau anweddu yn ffafriol i wahanu ffracsiynau berw isel cyntaf, yna'r prif faint o alcohol brasterog, ac yn olaf yr alcohol brasterog sy'n weddill nes bod y polyglucoside alcyl yn toddi yn cael ei sicrhau fel gweddillion sy'n hydoddi mewn dŵr.

Hyd yn oed pan fydd synthesis ac anweddiad yr alcohol brasterog yn cael ei berfformio o dan yr amodau mwyaf ysgafn, mae afliwiad brown annymunol yn digwydd, gan alw am brosesau cannu i fireinio'r cynhyrchion. Un dull cannu sydd wedi bod yn addas yw ychwanegu ocsidyddion fel hydrogen perocsid at baratoadau dyfrllyd o polyglucosidau alcyl mewn cyfrwng alcalïaidd ym mhresenoldeb ïonau magnesiwm.

Mae'r ymchwiliadau niferus a'r amrywiadau a ddefnyddiwyd yn ystod synthesis, gwaith, a choethi yn dangos nad oes hyd yn oed heddiw atebion “un contractwr” sy'n berthnasol yn gyffredinol ar gyfer cael graddau cynnyrch penodol. I'r gwrthwyneb, mae angen gweithio allan yr holl gamau proses, eu haddasu a'u optimeiddio ar y cyd. Mae'r bennod hon wedi rhoi awgrymiadau ac wedi disgrifio rhai ffyrdd ymarferol o ddyfeisio atebion technegol, yn ogystal â nodi amodau cemegol a ffisegol safonol ar gyfer cynnal adweithiau, gwahanu a mireinio prosesau.

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.

Gellir disgwyl i argaeledd a phrisiau deunyddiau crai ffosil ac adnewyddadwy yn y dyfodol, yn ogystal â datblygiadau technegol pellach mewn cynhyrchu a chymhwyso polyglucosidau alcyl, gael dylanwad pendant ar ddatblygiad cyfaint marchnad a chynhwysedd cynhyrchu'r olaf. Gall yr atebion technegol hyfyw sydd eisoes yn bodoli ar gyfer cynhyrchu a defnyddio polyglucosidau alcyl roi mantais gystadleuol hanfodol yn y farchnad syrffactyddion i gwmnïau sydd wedi datblygu neu eisoes yn defnyddio prosesau o'r fath. Mae hyn yn arbennig o wir yn achos prisiau olew crai uchel a phrisiau grawn isel. Gan fod y costau gweithgynhyrchu sefydlog yn sicr ar lefel arferol ar gyfer gwlychwyr diwydiannol swmp, gall hyd yn oed gostyngiadau bach ym mhris deunyddiau crai brodorol annog amnewid nwyddau syrffactyddion ac mae'n amlwg y gallent annog gosod gweithfeydd cynhyrchu newydd ar gyfer polyglucosidau alcyl.