KAEDAH UNTUK MEMBUAT ALKYL GLUCOSIDE

Glikosidasi Fischer ialah satu-satunya kaedah sintesis kimia yang telah membolehkan pembangunan penyelesaian ekonomi dan teknikal yang disempurnakan masa kini untuk pengeluaran besar-besaran alkil polyglucosides. Loji pengeluaran dengan kapasiti lebih 20,000 t/tahun telah pun direalisasikan dan membesarkan rangkaian produk industri surfaktan dengan agen aktif permukaan berdasarkan bahan mentah boleh diperbaharui. Alkohol lemak D-Glukosa dan C8-C16 linear telah terbukti sebagai bahan suapan pilihan. Alur ini boleh ditukar kepada poliglukosida alkil aktif permukaan melalui glikosidasi Fischer langsung atau transglikosida dua langkah melalui poliglukosida butil dengan kehadiran pemangkin asid, dengan air sebagai hasil sampingan. Air perlu disuling daripada campuran tindak balas untuk mengalihkan keseimbangan tindak balas ke arah produk yang dikehendaki. Semasa proses glikosidasi, ketidakhomogenan dalam campuran tindak balas harus dielakkan, kerana ia membawa kepada pembentukan berlebihan yang dipanggil polyglucosides, yang sangat tidak diingini. Oleh itu, banyak muslihat teknikal tertumpu pada menghomogenkan pancaran n-glukosa dan alkohol, yang tidak boleh dicampur dengan baik kerana perbezaan kekutubannya. Semasa tindak balas, ikatan glikosidik terbentuk antara alkohol lemak dan n-glukosa dan antara unit n-glukosa itu sendiri. Alkil polyglucosides seterusnya terbentuk sebagai campuran pecahan dengan bilangan unit glukosa yang berbeza pada residu alkil rantai panjang. Setiap pecahan ini, seterusnya, terdiri daripada beberapa juzuk isomerik, kerana unit n-glukosa mengambil bentuk anomerik dan bentuk cincin yang berbeza dalam keseimbangan kimia semasa glikosidasi Fischer dan hubungan glikosidik antara unit D-glukosa berlaku dalam beberapa kedudukan ikatan yang mungkin. . Nisbah anomer bagi unit D-glukosa adalah lebih kurang α/β＝ 2: 1 dan kelihatan sukar untuk dipengaruhi di bawah keadaan sintesis Fischer yang diterangkan. Di bawah keadaan terkawal secara termodinamik, unit n-glukosa yang terkandung dalam campuran produk wujud terutamanya dalam bentuk pyranosides. Purata bilangan unit n-glukosa bagi setiap sisa alkil, yang dipanggil darjah pempolimeran, pada asasnya adalah fungsi nisbah molar edukasi semasa pembuatan. Disebabkan ikatan surfaktan[1] yang jelas, keutamaan khusus diberikan kepada alkil poliglukosida dengan darjah pempolimeran antara 1 dan 3, yang mana kira-kira 3-10 mol alkohol lemak mesti digunakan setiap mol n-glukosa dalam proses itu.

Tahap pempolimeran berkurangan apabila alkohol lemak berlebihan meningkat. Alkohol lemak berlebihan diasingkan dan dipulihkan melalui proses penyulingan vakum berbilang langkah dengan penyejat filem jatuh, supaya tekanan haba dapat dikekalkan pada tahap minimum. Suhu penyejatan sepatutnya cukup tinggi dan masa sentuhan dalam zon panas cukup lama untuk memastikan penyulingan alkohol lemak berlebihan dan aliran alkil poliglukosida cair tanpa sebarang tindak balas penguraian yang ketara. Satu siri langkah penyejatan boleh digunakan secara berfaedah untuk memisahkan pecahan didih rendah, kemudian jumlah utama alkohol berlemak, dan akhirnya baki alkohol berlemak, sehingga alkil poliglikosida cair sebagai sisa larut air.

Walaupun dalam keadaan paling sederhana untuk sintesis dan penyejatan alkohol berlemak, perubahan warna coklat yang tidak diingini akan berlaku, dan proses pelunturan diperlukan untuk menapis produk. Satu kaedah pelunturan yang telah terbukti sesuai ialah menambah agen pengoksida, seperti hidrogen peroksida, kepada rumusan berair bagi alkil poliglikosida dalam medium beralkali dengan kehadiran ion magnesium.

Pelbagai kajian dan varian yang digunakan dalam proses sintesis, pasca pemprosesan dan penapisan menjamin bahawa sehingga hari ini, masih tiada penyelesaian "turnkey" yang boleh digunakan secara meluas untuk mendapatkan gred produk tertentu. Sebaliknya, semua langkah proses perlu dirumuskan. Dongfu menyediakan beberapa cadangan untuk reka bentuk penyelesaian dan penyelesaian teknikal, dan menerangkan keadaan kimia dan fizikal untuk tindak balas, pemisahan dan proses penapisan.

Ketiga-tiga proses utama – transglikosidasi homogen, proses buburan, dan teknik suapan glukosa-boleh digunakan dalam keadaan industri. Semasa transglikosidasi, kepekatan poliglukosida butil perantaraan, yang bertindak sebagai pelarut untuk mengeluarkan D-glukosa dan butanol, mesti disimpan lebih kurang 15% dalam campuran tindak balas untuk mengelakkan ketidakhomogenan. Untuk tujuan yang sama, kepekatan air dalam campuran tindak balas yang digunakan untuk sintesis Fischer langsung bagi alkil polyglucosides mesti dikekalkan kurang daripada kira-kira 1%. Pada kandungan air yang lebih tinggi terdapat risiko mengubah kristal D-glukosa terampai menjadi jisim norak, yang seterusnya akan mengakibatkan pemprosesan yang tidak baik dan pempolimeran yang berlebihan. Pengacauan dan penghomogenan yang berkesan menggalakkan pengedaran halus dan kereaktifan D-glukosa kristal dalam campuran tindak balas.

Kedua-dua faktor teknikal dan ekonomi perlu dipertimbangkan semasa memilih kaedah sintesis dan variannya yang lebih canggih. Proses transglikosida homogen berdasarkan sirap D-glukosa kelihatan sangat sesuai untuk pengeluaran berterusan secara besar-besaran. Ia membenarkan penjimatan kekal pada penghabluran bahan mentah D-glukosa dalam rantaian nilai tambah, yang lebih daripada mengimbangi pelaburan satu kali yang lebih tinggi dalam langkah transglikosidasi dan pemulihan butanol. Penggunaan n-butanol tidak memberikan kelemahan lain, kerana ia boleh dikitar semula hampir sepenuhnya supaya kepekatan baki dalam produk akhir yang diperolehi hanyalah beberapa bahagian per juta, yang boleh dianggap tidak kritikal. Glikosidasi Fischer terus mengikut proses buburan atau teknik suapan glukosa mengetepikan langkah transglikosidasi dan pemulihan butanol. Ia juga boleh dilakukan secara berterusan dan memerlukan perbelanjaan modal yang lebih rendah.

Pada masa hadapan, bekalan dan harga bahan mentah fosil dan boleh diperbaharui, serta kemajuan teknologi selanjutnya dalam pengeluaran polisakarida alkil, akan memberi kesan yang tegas terhadap kapasiti pasaran dan kapasiti pengeluaran pembangunan dan aplikasi. Polisakarida asas sudah mempunyai penyelesaian teknikalnya sendiri yang boleh memberikan kelebihan daya saing yang penting dalam pasaran rawatan permukaan untuk syarikat yang membangun atau telah menerima pakai proses sedemikian. Ini benar terutamanya apabila harga tinggi dan rendah. Kos pembuatan ejen pembuatan telah meningkat ke paras biasa, walaupun harga bahan mentah tempatan turun sedikit, ia mungkin menetapkan pengganti surfaktan dan mungkin menggalakkan pemasangan loji pengeluaran polisakarida alkil baru.