Працэсы трансгліказідацыі з выкарыстаннем D-глюкозы ў якасці сыравіны.

Гліказідаванне па Фішэру — адзіны метад хімічнага сінтэзу, які дазволіў распрацаваць сучасныя эканамічныя і тэхнічна дасканалыя рашэнні для буйнамаштабнай вытворчасці алкілполіглюказідаў. Вытворчыя ўстаноўкі магутнасцю больш за 20 000 т/год ужо рэалізаваны і пашыраюць асартымент прадукцыі прамысловасці павярхоўна-актыўных рэчываў з павярхоўна-актыўнымі рэчывамі на аснове аднаўляльнай сыравіны. D-глюкоза і лінейныя тлустыя спірты C8-C16 аказаліся пераважнай сыравінай. Гэтыя прадукты можна ператварыць у павярхоўна-актыўныя алкілполігліказіды шляхам прамога гліказілявання па Фішэру або двухэтапнага трансгліказідавання буцілполігліказіду ў прысутнасці кіслотнага каталізатара з вадой у якасці пабочнага прадукту. Ваду неабходна дыстыляваць з рэакцыйнай сумесі, каб зрушыць раўнавагу рэакцыі ў бок патрэбнага прадукту. У працэсе гліказілявання варта пазбягаць неаднароднасцей у рэакцыйнай сумесі, паколькі яны могуць прывесці да празмернага ўтварэння так званай полідэкстрозы, што вельмі непажадана. Такім чынам, многія тэхнічныя стратэгіі сканцэнтраваны на аднародных прадуктах н-глюкозы і спірту, якія цяжка змешваць з-за іх рознай палярнасці. Падчас рэакцыі гліказідныя сувязі ўтвараюцца як паміж тлустым спіртам і н-глюкозай, так і паміж самімі адзінкамі н-глюкозы. Алкілполіглюказіды, такім чынам, утвараюцца ў выглядзе сумесяў фракцый з рознай колькасцю адзінак глюкозы ў доўгаланцуговым алкільным астатку. Кожная з гэтых фракцый, у сваю чаргу, складаецца з некалькіх ізамерных кампанентаў, паколькі адзінкі н-глюкозы прымаюць розныя анамерныя формы і формы кольцаў у хімічнай раўнавазе падчас гліказідавання Фішэра, а гліказідныя сувязі паміж адзінкамі D-глюкозы ўзнікаюць у некалькіх магчымых пазіцыях сувязі. Суадносіны анамераў адзінак D-глюкозы прыблізна складае α/β = 2:1 і, здаецца, цяжка паўплываць на яго ў апісаных умовах сінтэзу Фішэра. У тэрмадынамічна кантраляваных умовах адзінкі н-глюкозы, якія змяшчаюцца ў сумесі прадуктаў, існуюць пераважна ў выглядзе піранозідаў. Сярэдняя колькасць адзінак нармальнай глюкозы на адзін алкільны астатак, так званая ступень палімерызацыі, у асноўным залежыць ад малярнага суадносін прадуктаў падчас вытворчага працэсу. Дзякуючы сваім выдатным павярхоўна-актыўным уласцівасцям, асабліва пераважнымі з'яўляюцца алкілполігліказіды са ступенню палімерызацыі ад 1 да 3, таму ў гэтым метадзе неабходна выкарыстоўваць каля 3-10 моляў тоўстых спіртоў на моль нармальнай глюкозы.

Ступень палімерызацыі памяншаецца пры павелічэнні лішку тлустага спірту. Лішак тлустага спірту аддзяляецца і здабываецца з дапамогай шматступенчатых працэсаў вакуумнай дыстыляцыі з выкарыстаннем выпарнікаў з падаючай плёнкай, якія дазваляюць мінімізаваць тэрмічнае напружанне. Тэмпература выпарэння павінна быць дастаткова высокай, а час кантакту ў гарачай зоне — дастаткова доўгім, каб забяспечыць адэкватную дыстыляцыю лішку тлустага спірту і паток расплаву алкілполіглюказіду без узнікнення якіх-небудзь значных рэакцый раскладання. Для аддзялення спачатку нізкакіпячых фракцый, затым асноўнай колькасці тлустага спірту і, нарэшце, астатняга тлустага спірту можна выкарыстаць серыю этапаў выпарэння, пакуль расплавы алкілполіглюказіду не будуць атрыманы ў выглядзе вадарастваральных рэшткаў.

Нават калі сінтэз і выпарванне тлустага спірту праводзяцца ў самых мяккіх умовах, узнікае непажаданае змяненне колеру ў карычневы, што патрабуе адбельвання для ачысткі прадуктаў. Адным з падыходных метадаў адбельвання з'яўляецца даданне акісляльнікаў, такіх як перакіс вадароду, да водных прэпаратаў алкілполіглюказідаў у шчолачным асяроддзі ў прысутнасці іонаў магнію.

Шматлікія даследаванні і варыянты, якія выкарыстоўваліся падчас сінтэзу, апрацоўкі і рафінавання, паказваюць, што нават сёння не існуе агульнапрыдатных гатовых рашэнняў для атрымання пэўных гатункаў прадукцыі. Наадварот, усе этапы працэсу павінны быць распрацаваны, узаемна скарэктаваны і аптымізаваны. У гэтым раздзеле прадстаўлены прапановы і апісаны некаторыя практычныя спосабы распрацоўкі тэхнічных рашэнняў, а таксама ўстаноўлены стандартныя хімічныя і фізічныя ўмовы для правядзення рэакцый, 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.

Чакаецца, што будучая даступнасць і цэны на выкапнёвую і аднаўляльную сыравіну, а таксама далейшы тэхнічны прагрэс у вытворчасці і ўжыванні алкілполіглюказідаў, будуць мець вырашальны ўплыў на развіццё аб'ёму рынку і вытворчых магутнасцей апошніх. Жыццяздольныя тэхнічныя рашэнні, якія ўжо існуюць для вытворчасці і выкарыстання алкілполіглюказідаў, могуць даць жыццёва важную канкурэнтную перавагу на рынку павярхоўна-актыўных рэчываў кампаніям, якія распрацавалі або ўжо выкарыстоўваюць такія працэсы. Гэта асабліва актуальна ў выпадку высокіх цэн на сырую нафту і нізкіх цэн на збожжа. Паколькі фіксаваныя вытворчыя выдаткі, безумоўна, знаходзяцца на звычайным узроўні для прамысловых павярхоўна-актыўных рэчываў, нават нязначнае зніжэнне цэн на мясцовую сыравіну можа падштурхнуць да замяшчэння павярхоўна-актыўных рэчываў таварамі і можа відавочна стымуляваць усталяванне новых вытворчых заводаў па вытворчасці алкілполіглюказідаў.