Працэсы трансгліказідавання з выкарыстаннем у якасці сыравіны D-глюкозы.

Гліказідаванне па Фішэру - адзіны метад хімічнага сінтэзу, які дазволіў распрацаваць сучасныя эканамічныя і тэхнічна дасканалыя рашэнні для буйнамаштабнай вытворчасці алкілпаліглюказідаў. Ужо рэалізаваны вытворчыя прадпрыемствы магутнасцю больш за 20 000 т/год, якія пашыраюць асартымент прамысловасці павярхоўна-актыўных рэчываў павярхоўна-актыўнымі рэчывамі на аснове аднаўляльнай сыравіны. D-глюкоза і лінейныя тлустыя спірты C8-C16 апынуліся пераважнай сыравінай. Гэтыя эдукты могуць быць ператвораны ў павярхоўна-актыўныя алкилполигликозиды шляхам прамога гликозилирования па Фішэру або двухступеністым трансгликозидам бутил-полигликозида ў прысутнасці кіслотнага каталізатара з вадой у якасці пабочнага прадукту. Ваду неабходна адганяць з рэакцыйнай сумесі, каб зрушыць раўнавагу рэакцыі ў бок патрэбнага прадукту. У працэсе гликозилирования варта пазбягаць неаднастайнасці рэакцыйнай сумесі, таму што яны могуць прывесці да празмернага адукацыі так званай полидекстрозы, што вельмі непажадана. Такім чынам, многія тэхнічныя стратэгіі сканцэнтраваны на гамагенных прадуктах н-глюкозы і спірту, якія цяжка змешваць з-за іх рознай палярнасці. У працэсе рэакцыі ўтвараюцца гліказідныя сувязі як паміж тлустым спіртам і н-глюкозай, так і паміж самімі звеннямі н-глюкозы. Такім чынам, алкілпаліглюказіды ўтвараюцца ў выглядзе сумесі фракцый з рознай колькасцю адзінак глюкозы ў доўгаланцуговым астатку алкіла. Кожная з гэтых фракцый, у сваю чаргу, складаецца з некалькіх ізамерных складнікаў, паколькі адзінкі n-глюкозы прымаюць розныя анамерныя формы і колцавыя формы ў хімічнай раўнавазе падчас гліказідавання па Фішэру, а гліказідныя сувязі паміж адзінкамі D-глюкозы ўзнікаюць у некалькіх магчымых месцах сувязі. . Суадносіны аномераў адзінак D-глюкозы складае прыблізна α/β＝ 2:1, і на яго цяжка паўплываць у апісаных умовах сінтэзу Фішэра. У тэрмадынамічна кантраляваных умовах адзінкі n-глюкозы, якія змяшчаюцца ў сумесі прадукту, існуюць пераважна ў форме піранозідаў. Сярэдняя колькасць нармальных адзінак глюкозы на алкільны астатак, так званая ступень полімерызацыі, у асноўным з'яўляецца функцыяй малярнага суадносін эдуктаў падчас вытворчага працэсу. Дзякуючы іх выдатным павярхоўна-актыўным уласцівасцям, алкилполигликозиды са ступенню полімерызацыі ад 1 да 3 з'яўляюцца асабліва пераважнымі, па гэтай прычыне каля 3-10 молей тлустых спіртоў павінны выкарыстоўвацца на моль нармальнай глюкозы ў гэтым метадзе.

Ступень полімерызацыі зніжаецца пры нарастаючым лішку тлустага спірту. Лішак тлустага спірту аддзяляецца і аднаўляецца з дапамогай працэсаў шматступеннай вакуумнай дыстыляцыі з выпарнікамі з падаючай плёнкай, якія дазваляюць мінімізаваць цеплавую нагрузку. Тэмпература выпарэння павінна быць дастаткова высокай, а час кантакту ў гарачай зоне дастаткова доўгім, каб забяспечыць адэкватную перагонку лішку тлустага спірту і паток расплаву алкілпаліглюказіду без узнікнення якіх-небудзь значных рэакцый раскладання. Шэраг стадый выпарвання можа быць спрыяльна выкарыстаны для падзелу спачатку нізкакіпячых фракцый, затым асноўнай колькасці тлустага спірту і, нарэшце, пакінутага тлустага спірту да таго часу, пакуль не расплавіцца алкілпаліглюказід, у выглядзе растваральных у вадзе рэшткаў.

Нават калі сінтэз і выпарванне тлустага спірту выконваюцца ў самых зберагалых умовах, узнікае непажаданая карычневая афарбоўка, што патрабуе працэсаў адбельвання для ачысткі прадуктаў. Адным з метадаў адбельвання, які апынуўся прыдатным, з'яўляецца даданне акісляльнікаў, такіх як перакіс вадароду, да водных прэпаратаў алкилполиглюкозидов ў шчолачным асяроддзі ў прысутнасці іёнаў магнію.

Шматлікія даследаванні і варыянты, якія выкарыстоўваюцца падчас сінтэзу, апрацоўкі і рафінавання, паказваюць, што нават сёння няма агульнапрыдатных рашэнняў «пад ключ» для атрымання канкрэтных гатункаў прадукту. Наадварот, усе этапы працэсу павінны быць адпрацаваны, узаемна ўзгоднены і аптымізаваны. У гэтым раздзеле прадстаўлены прапановы і апісаны некаторыя практычныя спосабы распрацоўкі тэхнічных рашэнняў, а таксама ўказаны стандартныя хімічныя і фізічныя ўмовы для правядзення рэакцый, падзелу і працэсаў рафінавання.

Усе тры асноўныя працэсы - гамагеннае трансгліказідаванне, суспензійны працэс і метад падачы глюкозы - можна выкарыстоўваць у прамысловых умовах. Падчас трансгліказідавання канцэнтрацыя прамежкавага бутылавага паліглюказіду, які дзейнічае як солюбілізатар для эдуктаў D-глюкозы і бутанолу, павінна падтрымлівацца ў рэакцыйнай сумесі каля 15 %, каб пазбегнуць неаднароднасці. З той жа мэтай канцэнтрацыя вады ў рэакцыйнай сумесі, якая выкарыстоўваецца для прамога сінтэзу алкилполиглюкозидов па Фішэру, павінна падтрымлівацца на ўзроўні менш за каля 1%. Пры большым утрыманні вады існуе рызыка ператварэння ўзважанай крышталічнай D-глюкозы ў клейкую масу, што прывядзе да дрэннай апрацоўкі і празмернай полімерызацыі. Эфектыўнае перамешванне і гамагенізацыя спрыяюць тонкаму размеркаванню і рэакцыйнай здольнасці крышталічнай D-глюкозы ў рэакцыйнай сумесі.

Пры выбары метаду сінтэзу і яго больш дасканалых варыянтаў неабходна ўлічваць як тэхнічныя, так і эканамічныя фактары. Гамагенныя працэсы трансгліказідавання на аснове сіропаў D-глюкозы аказваюцца асабліва спрыяльнымі для бесперапыннай вытворчасці ў вялікіх маштабах. Яны дазваляюць пастаянна зэканоміць на крышталізацыі сыравіны D-глюкозы ў ланцужку дабаўленай вартасці, што больш чым кампенсуе больш высокія аднаразовыя інвестыцыі ў этап трансгліказідавання і аднаўленне бутанолу. Выкарыстанне н-бутанолу не мае іншых недахопаў, паколькі яго можна амаль цалкам перапрацаваць, так што рэшткавыя канцэнтрацыі ў атрыманых канчатковых прадуктах складаюць усяго некалькі частак на мільён, што можна лічыць некрытычным. Прамое гліказідаванне па Фішэру ў адпаведнасці з працэсам суспензіі або метадам падачы глюкозы абыходзіцца без этапу трансгліказідавання і аднаўлення бутанолу. Гэта таксама можа выконвацца пастаянна і патрабуе крыху меншых капітальных выдаткаў.

Можна чакаць, што будучая даступнасць і цэны на выкапнёвую і аднаўляльную сыравіну, а таксама далейшыя тэхнічныя дасягненні ў вытворчасці і прымяненні алкілпаліглюказідаў акажуць 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 для кампаній, якія распрацавалі або ўжо выкарыстоўваюць такія працэсы. Гэта асабліва актуальна ў выпадку высокіх коштаў на сырую нафту і нізкіх коштаў на збожжавыя. Паколькі фіксаваныя вытворчыя выдаткі, безумоўна, знаходзяцца на звычайным узроўні для масавых прамысловых павярхоўна-актыўных рэчываў, нават нязначнае зніжэнне цаны на айчынную сыравіну можа выклікаць замену тавараў павярхоўна-актыўных рэчываў і можа адназначна стымуляваць усталяванне новых заводаў па вытворчасці алкілпаліглюказідаў.