अल्काइल ग्लुकोजाइड्स तयार करण्याच्या पद्धती

फिशर ग्लायकोसायडेशन ही रासायनिक संश्लेषणाची एकमेव पद्धत आहे ज्यामुळे अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्सच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी आजच्या आर्थिक आणि तांत्रिकदृष्ट्या परिपूर्ण उपायांचा विकास शक्य झाला आहे. २०,००० टन/वर्षापेक्षा जास्त क्षमतेचे उत्पादन संयंत्र आधीच साकार झाले आहेत आणि नूतनीकरणीय कच्च्या मालावर आधारित पृष्ठभाग-सक्रिय घटकांसह सर्फॅक्टंट्स उद्योगाची उत्पादन श्रेणी वाढवतात. डी-ग्लुकोज आणि रेषीय C8-C16 फॅटी अल्कोहोल हे पसंतीचे फीडस्टॉक असल्याचे सिद्ध झाले आहे. हे एज्युकेशन थेट फिशर ग्लायकोसायडेशन किंवा अ‍ॅसिड उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत ब्यूटाइल पॉलीग्लुकोसाइडद्वारे दोन-चरण ट्रान्सग्लायकोसायडेशनद्वारे पृष्ठभागावर-सक्रिय अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्समध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकतात, ज्यामध्ये उप-उत्पादन म्हणून पाणी असते. अभिक्रिया संतुलन इच्छित उत्पादनांकडे वळविण्यासाठी अभिक्रिया मिश्रणातून पाणी डिस्टिल्ड करावे लागते. ग्लायकोसायडेशन प्रक्रियेदरम्यान, अभिक्रिया मिश्रणातील असंगतता टाळली पाहिजे, कारण त्यामुळे तथाकथित पॉलीग्लुकोसाइड्सची जास्त निर्मिती होते, जी अत्यंत अवांछनीय आहेत. म्हणूनच अनेक तांत्रिक युक्त्या n-ग्लुकोज आणि अल्कोहोलच्या एकरूपतेवर लक्ष केंद्रित करतात, जे ध्रुवीयतेतील फरकामुळे फारसे मिसळण्यायोग्य नसतात. अभिक्रियेदरम्यान, फॅटी अल्कोहोल आणि n-ग्लुकोज आणि n-ग्लुकोज युनिट्समध्ये ग्लायकोसिडिक बंध तयार होतात. परिणामी, अल्काइल पॉलीग्लुकोजसाइड्स दीर्घ-साखळी अल्काइल अवशेषावर वेगवेगळ्या संख्येने ग्लुकोज युनिट्ससह अपूर्णांकांचे मिश्रण म्हणून तयार होतात. या प्रत्येक अपूर्णांकात, अनेक आयसोमेरिक घटक असतात, कारण फिशर ग्लायकोसायडेशन दरम्यान रासायनिक समतोलात n-ग्लुकोज युनिट्स वेगवेगळे अॅनोमेरिक फॉर्म आणि रिंग फॉर्म धारण करतात आणि D-ग्लुकोज युनिट्समधील ग्लायकोसिडिक लिंकेज अनेक संभाव्य बाँडिंग पोझिशन्समध्ये आढळतात. D-ग्लुकोज युनिट्सचे अॅनोमर रेशो अंदाजे α/β＝ 2: 1 आहे आणि फिशर संश्लेषणाच्या वर्णन केलेल्या परिस्थितीत प्रभावित करणे कठीण दिसते. थर्मोडायनामिकली नियंत्रित परिस्थितीत, उत्पादन मिश्रणात असलेले n-ग्लुकोज युनिट्स प्रामुख्याने पायरानोसाइड्सच्या स्वरूपात अस्तित्वात असतात. प्रति अल्काइल अवशेष, ज्याला पॉलिमरायझेशनची डिग्री म्हणतात, त्याची सरासरी संख्या मूलतः उत्पादनादरम्यान उत्सर्जित होणाऱ्या पदार्थांच्या मोलर रेशोवर अवलंबून असते. त्यांच्या स्पष्ट सर्फॅक्टंट गुणधर्मामुळे, १ ते ३ च्या दरम्यान पॉलिमरायझेशनची डिग्री असलेल्या अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्सना विशेष प्राधान्य दिले जाते, ज्यासाठी प्रक्रियेत प्रति एन-ग्लुकोजच्या अंदाजे ३-१० मोल फॅटी अल्कोहोल वापरावे लागते.

अतिरिक्त फॅटी अल्कोहोल वाढत असताना पॉलिमरायझेशनची डिग्री कमी होते. अतिरिक्त फॅटी अल्कोहोल वेगळे केले जातात आणि फिल्म बाष्पीभवनकर्त्यांसह बहु-चरण व्हॅक्यूम डिस्टिलेशन प्रक्रियेद्वारे पुनर्प्राप्त केले जातात, जेणेकरून थर्मल ताण कमीत कमी ठेवता येईल. बाष्पीभवन तापमान पुरेसे जास्त असावे आणि गरम क्षेत्रात संपर्क वेळ इतका जास्त असावा की अतिरिक्त फॅटी अल्कोहोलचे पुरेसे डिस्टिलेशन आणि अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड वितळण्याची प्रक्रिया कोणत्याही महत्त्वपूर्ण विघटन अभिक्रियेशिवाय सुनिश्चित केली जाऊ शकेल. बाष्पीभवन चरणांच्या मालिकेचा वापर फायदेशीरपणे प्रथम कमी-उकळणारे अंश, नंतर फॅटी अल्कोहोलचे मुख्य प्रमाण आणि शेवटी उर्वरित फॅटी अल्कोहोल वेगळे करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, जोपर्यंत अल्काइल पॉलीग्लायकोसाइड पाण्यात विरघळणारे अवशेष म्हणून वितळत नाही.

फॅटी अल्कोहोलच्या संश्लेषण आणि बाष्पीभवनासाठी अगदी सौम्य परिस्थितीतही, अवांछित तपकिरी रंगछटा निर्माण होतील आणि उत्पादन शुद्ध करण्यासाठी ब्लीचिंग प्रक्रिया आवश्यक असतील. ब्लीचिंगची एक योग्य पद्धत म्हणजे मॅग्नेशियम आयनच्या उपस्थितीत अल्काइल पॉलीग्लायकोसाइडच्या जलीय सूत्रीकरणात हायड्रोजन पेरोक्साइड सारखे ऑक्सिडायझिंग एजंट जोडणे.

संश्लेषण, प्रक्रियाोत्तर आणि शुद्धीकरण प्रक्रियेत वापरले जाणारे अनेक अभ्यास आणि प्रकार हमी देतात की आजही, विशिष्ट उत्पादन ग्रेड मिळविण्यासाठी व्यापकपणे लागू होणारे "टर्नकी" उपाय नाही. उलट, सर्व प्रक्रियेचे टप्पे तयार करणे आवश्यक आहे. डोंगफू द्रावण डिझाइन आणि तांत्रिक उपायांसाठी काही सूचना प्रदान करतात आणि प्रतिक्रिया, पृथक्करण आणि शुद्धीकरण प्रक्रियेसाठी रासायनिक आणि भौतिक परिस्थिती स्पष्ट करतात.

औद्योगिक परिस्थितीत - एकसंध ट्रान्सग्लायकोसायडेशन, स्लरी प्रक्रिया आणि ग्लुकोज फीड तंत्र - या तीनही मुख्य प्रक्रिया वापरल्या जाऊ शकतात. ट्रान्सग्लायकोसायडेशन दरम्यान, डी-ग्लुकोज आणि ब्युटेनॉल उत्सर्जित करण्यासाठी विद्राव्य म्हणून काम करणाऱ्या इंटरमीडिएट ब्युटाइल पॉलीग्लुकोजाइडची एकाग्रता अभिक्रिया मिश्रणात सुमारे 15% पेक्षा जास्त ठेवली पाहिजे जेणेकरून विषमता टाळता येईल. त्याच उद्देशाने, अल्काइल पॉलीग्लुकोजाइड्सच्या थेट फिशर संश्लेषणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या अभिक्रिया मिश्रणातील पाण्याचे एकाग्रता सुमारे 1% पेक्षा कमी ठेवले पाहिजे. जास्त पाण्याच्या प्रमाणात निलंबित क्रिस्टलाइन डी-ग्लुकोज चिकट वस्तुमानात बदलण्याचा धोका असतो, ज्यामुळे नंतर खराब प्रक्रिया आणि जास्त पॉलिमरायझेशन होईल. प्रभावी ढवळणे आणि एकसंधीकरण अभिक्रिया मिश्रणात क्रिस्टलाइन डी-ग्लुकोजचे बारीक वितरण आणि प्रतिक्रियाशीलता वाढवते.

संश्लेषणाची पद्धत आणि त्याचे अधिक परिष्कृत प्रकार निवडताना तांत्रिक आणि आर्थिक दोन्ही घटकांचा विचार केला पाहिजे. डी-ग्लुकोज सिरपवर आधारित एकसंध ट्रान्सग्लायकोसिडेशन प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणात सतत उत्पादनासाठी विशेषतः अनुकूल दिसतात. ते मूल्यवर्धित साखळीत कच्च्या मालाच्या डी-ग्लुकोजच्या क्रिस्टलायझेशनवर कायमस्वरूपी बचत करण्यास अनुमती देतात, जे ट्रान्सग्लायकोसिडेशन चरणात आणि ब्युटेनॉलच्या पुनर्प्राप्तीमध्ये उच्च एक-वेळच्या गुंतवणुकीची भरपाई करण्यापेक्षा जास्त आहे. एन-ब्युटेनॉलचा वापर इतर कोणतेही तोटे सादर करत नाही, कारण ते जवळजवळ पूर्णपणे पुनर्नवीनीकरण केले जाऊ शकते जेणेकरून पुनर्प्राप्त केलेल्या अंतिम उत्पादनांमध्ये अवशिष्ट सांद्रता प्रति दशलक्ष फक्त काही भाग आहे, जी गैर-गंभीर मानली जाऊ शकते. स्लरी प्रक्रिया किंवा ग्लुकोज फीड तंत्रानुसार थेट फिशर ग्लायकोसिडेशन ट्रान्सग्लायकोसिडेशन चरण आणि ब्युटेनॉलच्या पुनर्प्राप्तीपासून मुक्त होते. ते सतत देखील केले जाऊ शकते आणि भांडवली खर्चात किंचित कमी आवश्यकता असते.

भविष्यात, जीवाश्म आणि अक्षय कच्च्या मालाचा पुरवठा आणि किंमत, तसेच अल्काइल पॉलिसेकेराइड्सच्या उत्पादनातील पुढील तांत्रिक प्रगतीचा बाजार क्षमता आणि विकास आणि वापराच्या उत्पादन क्षमतेवर निर्णायक परिणाम होईल. बेस पॉलिसेकेराइडकडे आधीच स्वतःचे तांत्रिक उपाय आहेत जे अशा प्रक्रिया विकसित करणाऱ्या किंवा स्वीकारलेल्या कंपन्यांसाठी पृष्ठभाग उपचार बाजारात महत्त्वाचे स्पर्धात्मक फायदे प्रदान करू शकतात. हे विशेषतः जेव्हा किंमती जास्त आणि कमी असतात तेव्हा खरे आहे. उत्पादन एजंटचा उत्पादन खर्च नेहमीच्या पातळीपर्यंत वाढला आहे, जरी स्थानिक कच्च्या मालाची किंमत थोडीशी कमी झाली तरी, ते सर्फॅक्टंट्ससाठी पर्याय निश्चित करू शकते आणि नवीन अल्काइल पॉलिसेकेराइड उत्पादन संयंत्रांच्या स्थापनेला प्रोत्साहन देऊ शकते.