МЕТАДЫ ВЫТВОРЧАСЦІ АЛКІЛГЛЮКАЗІДАЎ

Гліказідаванне Фішэра — адзіны метад хімічнага сінтэзу, які дазволіў распрацаваць сучасныя эканамічныя і тэхнічна дасканалыя рашэнні для буйнамаштабнай вытворчасці алкілполіглюказідаў. Ужо рэалізаваны вытворчыя ўстаноўкі магутнасцю больш за 20 000 т/год, якія пашыраюць асартымент прадукцыі прамысловасці павярхоўна-актыўных рэчываў з павярхоўна-актыўнымі рэчывамі на аснове аднаўляльных сыравін. D-глюкоза і лінейныя тлустыя спірты C8-C16 аказаліся пераважнай сыравінай. Гэтыя прадукты можна ператварыць у павярхоўна-актыўныя алкілполіглюказіды з дапамогай прамога гліказідавання Фішэра або двухэтапнага трансгліказідавання праз буцілполіглюказід у прысутнасці кіслотных каталізатараў з вадой у якасці пабочнага прадукту. Ваду неабходна дыстыляваць з рэакцыйнай сумесі, каб зрушыць раўнавагу рэакцыі ў бок патрэбных прадуктаў. Падчас працэсу гліказідавання варта пазбягаць неаднароднасцей у рэакцыйнай сумесі, бо яны прыводзяць да празмернага ўтварэння так званых поліглюказідаў, якія вельмі непажаданыя. Такім чынам, многія тэхнічныя стратэгіі сканцэнтраваны на гамагенізацыі прадуктаў н-глюкозы і спіртоў, якія дрэнна змешваюцца з-за рознай палярнасці. Падчас рэакцыі гліказідныя сувязі ўтвараюцца як паміж тлустым спіртам і н-глюкозай, так і паміж самімі н-глюкознымі адзінкамі. Алкілполіглюказіды, такім чынам, утвараюцца ў выглядзе сумесяў фракцый з рознай колькасцю глюкозных адзінак у доўгаланцуговым алкільным астатку. Кожная з гэтых фракцый, у сваю чаргу, складаецца з некалькіх ізамерных кампанентаў, паколькі н-глюкозныя адзінкі прымаюць розныя анамерныя формы і формы кольцаў у хімічнай раўнавазе падчас гліказідавання Фішэра, а гліказідныя сувязі паміж D-глюкознымі адзінкамі ўзнікаюць у некалькіх магчымых пазіцыях сувязі. Суадносіны анамераў D-глюкозных адзінак прыблізна складае α/β = 2:1 і, здаецца, цяжка паўплываць на іх пры апісаных умовах сінтэзу Фішэра. У тэрмадынамічна кантраляваных умовах н-глюкозныя адзінкі, якія змяшчаюцца ў сумесі прадуктаў, існуюць пераважна ў выглядзе піранозідаў. Сярэдняя колькасць адзінак n-глюкозы на адзін алкільны астатак, так званая ступень палімерызацыі, па сутнасці залежыць ад малярнага суадносін прадуктаў падчас вытворчасці. З-за іх выяўленых павярхоўна-актыўных уласцівасцей[1] асаблівая перавага аддаецца алкілполіглюказідам са ступенямі палімерызацыі ад 1 да 3, для якіх у працэсе неабходна выкарыстоўваць прыблізна 3-10 моль тлустага спірту на моль n-глюкозы.

Ступень палімерызацыі памяншаецца па меры павелічэння лішку тлустага спірту. Лішнія тлустыя спірты аддзяляюцца і здабываюцца з дапамогай шматступенчатага працэсу вакуумнай дыстыляцыі з выкарыстаннем выпарнікаў з падаючай плёнкай, каб мінімізаваць тэрмічнае напружанне. Тэмпература выпарвання павінна быць дастаткова высокай, а час кантакту ў гарачай зоне — дастаткова доўгім, каб забяспечыць дастатковую дыстыляцыю лішку тлустага спірту і паток расплаву алкілполіглюказіду без якой-небудзь значнай рэакцыі раскладання. Серыя этапаў выпарвання можа быць выгадна выкарыстана для аддзялення спачатку нізкакіпячай фракцыі, затым асноўнай колькасці тлустага спірту і, нарэшце, астатняга тлустага спірту, пакуль алкілполігліказід не расплавіцца ў выглядзе вадарастваральнага астатку.

Нават пры самых мяккіх умовах сінтэзу і выпарэння тоўстых спіртоў адбудзецца непажаданае змяненне колеру ў карычневы, і для ачысткі прадукту патрабуюцца працэсы адбельвання. Адзін з метадаў адбельвання, які аказаўся прыдатным, - гэта даданне акісляльніка, напрыклад, перакісу вадароду, да воднай фармулёўкі алкілполігліказіду ў шчолачным асяроддзі ў прысутнасці іонаў магнію.

Шматлікія даследаванні і варыянты, якія выкарыстоўваліся ў працэсе сінтэзу, пасляапрацоўкі і рафінавання, гарантуюць, што нават сёння не існуе шырока прыдатнага «гатовага» рашэння для атрымання пэўнай маркі прадукту. Наадварот, усе этапы працэсу павінны быць сфармуляваны. Дунфу прапануе некаторыя прапановы па распрацоўцы рашэнняў і тэхнічных рашэннях, а таксама тлумачыць хімічныя і фізічныя ўмовы для працэсу рэакцыі, падзелу і рафінавання.

Усе тры асноўныя працэсы — гамагеннае трансгліказідаванне, суспензійны працэс і метад падачы глюкозы — можна выкарыстоўваць у прамысловых умовах. Падчас трансгліказідавання канцэнтрацыя прамежкавага буцілполіглюказіду, які дзейнічае як солюбілізатар для прадуктаў D-глюкозы і бутанолу, павінна падтрымлівацца вышэй за каля 15% у рэакцыйнай сумесі, каб пазбегнуць неаднароднасці. З гэтай жа мэтай канцэнтрацыя вады ў рэакцыйнай сумесі, якая выкарыстоўваецца для прамога сінтэзу Фішэра алкілполіглюказідаў, павінна падтрымлівацца на ўзроўні менш за каля 1%. Пры больш высокім утрыманні вады існуе рызыка ператварэння суспендаванай крышталічнай D-глюкозы ў ліпкую масу, што ў далейшым прывядзе да дрэннай апрацоўкі і празмернай палімерызацыі. Эфектыўнае перамешванне і гамагенізацыя спрыяюць дробнаму размеркаванню і рэакцыйнай здольнасці крышталічнай D-глюкозы ў рэакцыйнай сумесі.

Пры выбары метаду сінтэзу і яго больш складаных варыянтаў неабходна ўлічваць як тэхнічныя, так і эканамічныя фактары. Аднародныя працэсы трансгліказідавання на аснове D-глюкозных сіропаў здаюцца асабліва спрыяльнымі для бесперапыннай вытворчасці ў вялікіх маштабах. Яны дазваляюць пастаянна эканоміць на крышталізацыі сыравіны D-глюкозы ў ланцужку стварэння дабаўленай вартасці, што з лішкам кампенсуе больш высокія аднаразовыя інвестыцыі ў этап трансгліказідавання і атрыманне бутанолу. Выкарыстанне н-бутанолу не мае іншых недахопаў, паколькі яго можна амаль цалкам перапрацаваць, так што рэшткавыя канцэнтрацыі ў атрыманых канчатковых прадуктах складаюць толькі некалькі частак на мільён, што можна лічыць некрытычным. Прамое гліказідаванне Фішэра паводле суспензійнага працэсу або тэхнікі падачы глюкозы дазваляе абысціся без этапу трансгліказідавання і атрымання бутанолу. Яно таксама можа выконвацца бесперапынна і патрабуе крыху меншых капітальных выдаткаў.

У будучыні пастаўкі і цэны на выкапнёвую і аднаўляльную сыравіну, а таксама далейшы тэхналагічны прагрэс у вытворчасці алкільных поліцукрыдаў будуць мець вырашальны ўплыў на ёмістасць рынку і вытворчыя магутнасці распрацоўкі і прымянення. Базавы поліцукрыд ужо мае свае ўласныя тэхнічныя рашэнні, якія могуць забяспечыць важныя канкурэнтныя перавагі на рынку апрацоўкі паверхняў для кампаній, якія распрацоўваюць або ўкаранілі такія працэсы. Гэта асабліва актуальна, калі цэны высокія і нізкія. Вытворчы кошт вытворчага агента вырас да звычайнага ўзроўню, нават калі кошт мясцовай сыравіны нязначна знізіцца, гэта можа замацаваць заменнікі павярхоўна-актыўных рэчываў і можа стымуляваць усталяванне новых заводаў па вытворчасці алкільных поліцукрыдаў.