DIE METODES VIR DIE VERVAARDIGING VAN ALKYLGLUKOSIEDE

Fischer-glikosidasie is die enigste metode van chemiese sintese wat die ontwikkeling van vandag se ekonomiese en tegnies vervolmaakte oplossings vir grootskaalse produksie van alkielpoliglukosiede moontlik gemaak het. Produksie-aanlegte met kapasiteite van meer as 20 000 t/jaar is reeds gerealiseer en vergroot die produkreeks van die oppervlakaktiewe industrie met oppervlakaktiewe middels gebaseer op hernubare grondstowwe. D-Glukose en lineêre C8-C16-vetalkohole het bewys dat hulle die voorkeur-grondstowwe is. Hierdie produkte kan omgeskakel word na oppervlakaktiewe alkielpoliglukosiede deur middel van direkte Fischer-glikosidasie of tweestap-transglikosidasie via butielpoliglukosied in die teenwoordigheid van suurkatalisators, met water as 'n neweproduk. Die water moet uit die reaksiemengsel gedistilleer word om die reaksie-ewewig na die verlangde produkte te verskuif. Tydens die glikosidasieproses moet inhomogeniteite in die reaksiemengsel vermy word, aangesien dit lei tot oormatige vorming van sogenaamde poliglukosiede, wat hoogs ongewens is. Baie tegniese strategieë konsentreer dus op die homogenisering van die edukte n-glukose en alkohole, wat swak mengbaar is as gevolg van hul verskil in polariteit. Tydens reaksie word glikosidiese bindings gevorm tussen beide vetalkohol en n-glukose en tussen die n-glukose-eenhede self. Alkielpoliglukosiede vorm gevolglik as mengsels van fraksies met verskillende getalle glukose-eenhede by die langketting-alkielresidu. Elk van hierdie fraksies bestaan ​​op sy beurt uit verskeie isomere bestanddele, aangesien die n-glukose-eenhede verskillende anomere vorms en ringvorms in chemiese ewewig aanneem tydens Fischer-glikosidasie en die glikosidiese bindings tussen D-glukose-eenhede in verskeie moontlike bindingsposisies voorkom. Die anomeerverhouding van die D-glukose-eenhede is ongeveer α/β = 2: 1 en blyk moeilik te beïnvloed word onder die beskrewe toestande van Fischer-sintese. Onder termodinamies beheerde toestande bestaan ​​die n-glukose-eenhede wat in die produkmengsel voorkom, hoofsaaklik in die vorm van piranosiede. Die gemiddelde aantal n-glukose-eenhede per alkielresidu, die sogenaamde polimerisasiegraad, is in wese 'n funksie van die molverhouding van die edukte tydens vervaardiging. As gevolg van hul uitgesproke oppervlakaktiewe eienskappe[1] word spesiale voorkeur gegee aan alkielpoliglukosiede met polimerisasiegrade tussen 1 en 3, waarvoor ongeveer 3-10 mol vetalkohol per mol n-glukose in die proses gebruik moet word.

Die polimerisasiegraad neem af soos die oortollige vetalkohol toeneem. Oortollige vetalkohole word geskei en herwin deur 'n meerstap-vakuumdistillasieproses met vallende filmverdampers, sodat termiese spanning tot 'n minimum beperk kan word. Die verdampingstemperatuur moet net hoog genoeg wees en die kontaktyd in die warm sone net lank genoeg om voldoende distillasie van die oortollige vetalkohol en vloei van die alkielpoliglukosiedsmelt te verseker sonder enige beduidende ontbindingsreaksie. 'n Reeks verdampingsstappe kan voordelig gebruik word om eers die laagkokende fraksie, dan die hoofhoeveelheid vetalkohol, en laastens die oorblywende vetalkohol te skei, totdat die alkielpoliglikosied as 'n wateroplosbare residu smelt.

Selfs onder die mildste toestande vir die sintese en verdamping van vetalkohole, sal ongewenste bruin verkleuring voorkom, en bleikprosesse is nodig om die produk te verfyn. Een metode van bleiking wat geskik geblyk het, is om 'n oksideermiddel, soos waterstofperoksied, by 'n waterige formulering van alkielpoliglikosied in 'n alkaliese medium in die teenwoordigheid van magnesiumione te voeg.

Die veelvuldige studies en variante wat in die sintese-, naverwerkings- en raffineringsproses gebruik word, waarborg dat daar selfs vandag nog geen wyd toepaslike "sleutelklaar" oplossing is om 'n spesifieke produkgraad te verkry nie. Inteendeel, al die prosesstappe moet geformuleer word. Dongfu verskaf 'n paar voorstelle vir die oplossingsontwerp en tegniese oplossings, en verduidelik die chemiese en fisiese toestande vir die reaksie-, skeidings- en raffineringsproses.

Al drie hoofprosesse – homogene transglikosidasie, slurryproses en glukosetoevoertegniek – kan onder industriële toestande gebruik word. Tydens transglikosidasie moet die konsentrasie van die intermediêre butielpoliglukosied, wat as 'n oplosmiddel vir die edukte D-glukose en butanol optree, bo ongeveer 15% in die reaksiemengsel gehou word om inhomogeniteite te vermy. Vir dieselfde doel moet die waterkonsentrasie in die reaksiemengsel wat gebruik word vir direkte Fischer-sintese van alkielpoliglukosiede op minder as ongeveer 1% gehou word. By hoër waterinhoud is daar 'n risiko om die gesuspendeerde kristallyne D-glukose in 'n klewerige massa te verander, wat gevolglik tot swak verwerking en oormatige polimerisasie kan lei. Doeltreffende roering en homogenisering bevorder die fyn verspreiding en reaktiwiteit van die kristallyne D-glukose in die reaksiemengsel.

Beide tegniese en ekonomiese faktore moet in ag geneem word wanneer die sintesemetode en die meer gesofistikeerde variante daarvan gekies word. Homogene transglikosidasieprosesse gebaseer op D-glukosestroop blyk veral gunstig te wees vir deurlopende produksie op groot skaal. Hulle maak permanente besparings op kristallisasie van die grondstof D-glukose in die waardetoegevoegde ketting moontlik, wat meer as vergoed vir die hoër eenmalige beleggings in die transglikosidasiestap en die herwinning van butanol. Die gebruik van n-butanol bied geen ander nadele nie, aangesien dit byna volledig herwin kan word sodat die residuele konsentrasies in die herwonne eindprodukte slegs 'n paar dele per miljoen is, wat as nie-krities beskou kan word. Direkte Fischer-glikosidasie volgens die slurryproses of glukosetoevoertegniek maak die transglikosidasiestap en die herwinning van butanol weg. Dit kan ook deurlopend uitgevoer word en verg effens laer kapitaaluitgawes.

In die toekoms sal die aanbod en prys van fossiel- en hernubare grondstowwe, sowel as die verdere tegnologiese vooruitgang in die produksie van alkielpolisakkariede, 'n beslissende impak hê op die markkapasiteit en produksiekapasiteit van ontwikkeling en toepassing. Basispolisakkaried het reeds sy eie tegniese oplossings wat belangrike mededingende voordele in die oppervlakbehandelingsmark kan bied vir maatskappye wat sulke prosesse ontwikkel of aangeneem het. Dit is veral waar wanneer pryse hoog en laag is. Die vervaardigingskoste van die vervaardigingsagent het tot die normale vlak gestyg, selfs al daal die prys van plaaslike grondstowwe effens, kan dit die plaasvervangers vir oppervlakaktiewe stowwe vasstel en die installering van nuwe alkielpolisakkariedproduksie-aanlegte aanmoedig.