अल्किल ग्लुकोसाइड्स तयार करण्याच्या पद्धती

फिशर ग्लायकोसाइडेशन ही रासायनिक संश्लेषणाची एकमेव पद्धत आहे ज्यामुळे अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्सच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी आजच्या आर्थिक आणि तांत्रिकदृष्ट्या परिपूर्ण उपायांचा विकास करणे शक्य झाले आहे. 20,000 टन/वर्षाहून अधिक क्षमतेचे उत्पादन संयंत्र आधीच साकारले गेले आहेत आणि नूतनीकरणयोग्य कच्च्या मालावर आधारित पृष्ठभाग-सक्रिय एजंट्ससह सर्फॅक्टंट उद्योगाची उत्पादन श्रेणी वाढवतात. डी-ग्लुकोज आणि रेखीय C8-C16 फॅटी अल्कोहोल हे पसंतीचे फीडस्टॉक असल्याचे सिद्ध झाले आहे. या एडक्ट्सचे थेट फिशर ग्लायकोसाइडेशन किंवा द्वि-चरण ट्रान्सग्लाइकोसाइड द्वारे ऍसिड उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत, पाणी उप-उत्पादनासह, पृष्ठभाग-सक्रिय अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइडमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. प्रतिक्रिया समतोल इच्छित उत्पादनांकडे वळवण्यासाठी अभिक्रिया मिश्रणातून पाणी डिस्टिल्ड करावे लागेल. ग्लायकोसाइडेशन प्रक्रियेदरम्यान, प्रतिक्रिया मिश्रणातील असमानता टाळली पाहिजे, कारण ते तथाकथित पॉलीग्लुकोसाइड्सची अत्यधिक निर्मिती करतात, जे अत्यंत अवांछित आहेत. त्यामुळे अनेक तांत्रिक स्ट्रॅटेजेम्स एन-ग्लूकोज आणि अल्कोहोलचे एकसंधीकरण करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात, जे त्यांच्या ध्रुवीयतेतील फरकामुळे खराबपणे मिसळता येतात. प्रतिक्रियेदरम्यान, फॅटी अल्कोहोल आणि एन-ग्लूकोज आणि एन-ग्लूकोज युनिट्स दरम्यान ग्लायकोसिडिक बंध तयार होतात. परिणामी अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्स दीर्घ-साखळीतील अल्काइल अवशेषांवर वेगवेगळ्या संख्येच्या ग्लुकोज युनिट्ससह अपूर्णांकांचे मिश्रण म्हणून तयार होतात. यातील प्रत्येक अपूर्णांक, यामधून, अनेक आयसोमेरिक घटकांनी बनलेला असतो, कारण फिशर ग्लायकोसाइडेशन दरम्यान एन-ग्लूकोज युनिट्स रासायनिक समतोलमध्ये भिन्न एनोमेरिक फॉर्म आणि रिंग फॉर्म गृहीत धरतात आणि डी-ग्लूकोज युनिट्समधील ग्लायकोसिडिक संबंध अनेक संभाव्य बाँडिंग पोझिशनमध्ये उद्भवतात. . डी-ग्लूकोज युनिट्सचे एनोमर प्रमाण अंदाजे α/β＝ 2: 1 आहे आणि फिशर संश्लेषणाच्या वर्णन केलेल्या परिस्थितीनुसार प्रभावित करणे कठीण दिसते. थर्मोडायनामिकली नियंत्रित परिस्थितीत, उत्पादनाच्या मिश्रणात असलेले एन-ग्लुकोज युनिट्स प्रामुख्याने पायरानोसाइड्सच्या रूपात अस्तित्वात असतात. प्रति अल्काइल अवशेषांवरील n-ग्लुकोज युनिट्सची सरासरी संख्या, पॉलिमरायझेशनची तथाकथित डिग्री, हे मूलत: उत्पादनादरम्यान एडक्ट्सच्या मोलर रेशोचे कार्य आहे. त्यांच्या उच्चारित सर्फॅक्टंट योग्य[1]संबंधांमुळे, 1 आणि 3 दरम्यान पॉलिमरायझेशनच्या अंशांसह अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्सना विशेष प्राधान्य दिले जाते, ज्यासाठी प्रक्रियेत एन-ग्लूकोजच्या प्रत्येक मोलमध्ये अंदाजे 3-10 mol फॅटी अल्कोहोल वापरणे आवश्यक आहे.

अतिरिक्त फॅटी अल्कोहोल वाढते म्हणून पॉलिमरायझेशनची डिग्री कमी होते. जादा फॅटी अल्कोहोल वेगळे केले जातात आणि पडत्या फिल्म बाष्पीभवकांसह मल्टी-स्टेप व्हॅक्यूम डिस्टिलेशन प्रक्रियेद्वारे पुनर्प्राप्त केले जातात, जेणेकरून थर्मल स्ट्रेस कमीत कमी ठेवता येईल. बाष्पीभवन तापमान पुरेसे जास्त असावे आणि अतिरीक्त फॅटी अल्कोहोलचे पुरेसे ऊर्धपातन सुनिश्चित करण्यासाठी आणि कोणत्याही महत्त्वपूर्ण विघटन प्रतिक्रियाशिवाय अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड वितळण्यासाठी गरम झोनमधील संपर्क वेळ पुरेसा असावा. बाष्पीभवन चरणांची मालिका प्रथम कमी-उकळणारा अंश, नंतर फॅटी अल्कोहोलचे मुख्य प्रमाण आणि शेवटी उर्वरित फॅटी अल्कोहोल वेगळे करण्यासाठी, अल्काइल पॉलीग्लायकोसाइड पाण्यात विरघळणारे अवशेष म्हणून वितळण्यापर्यंत फायदेशीरपणे वापरले जाऊ शकते.

फॅटी अल्कोहोलच्या संश्लेषण आणि बाष्पीभवनाच्या अगदी सौम्य परिस्थितीतही, अनिष्ट तपकिरी रंगाचा रंग येतो आणि उत्पादनाला परिष्कृत करण्यासाठी ब्लीचिंग प्रक्रियेची आवश्यकता असते. ब्लीचिंगची एक पद्धत जी योग्य सिद्ध झाली आहे ती म्हणजे मॅग्नेशियम आयनच्या उपस्थितीत अल्कधर्मी माध्यमात अल्काइल पॉलीग्लायकोसाइडच्या जलीय फॉर्म्युलेशनमध्ये हायड्रोजन पेरॉक्साइड सारखे ऑक्सिडायझिंग एजंट जोडणे.

संश्लेषण, पोस्ट-प्रोसेसिंग आणि रिफाइनिंग प्रक्रियेमध्ये वापरलेले बहुविध अभ्यास आणि रूपे हमी देतात की आजही, विशिष्ट उत्पादन ग्रेड प्राप्त करण्यासाठी कोणतेही व्यापकपणे लागू होणारे "टर्नकी" उपाय नाही. याउलट, सर्व प्रक्रियेचे टप्पे तयार करणे आवश्यक आहे. डोंगफू सोल्यूशन डिझाइन आणि तांत्रिक उपायांसाठी काही सूचना प्रदान करते आणि प्रतिक्रिया, पृथक्करण आणि शुद्धीकरण प्रक्रियेसाठी रासायनिक आणि भौतिक परिस्थिती स्पष्ट करते.

सर्व तीन मुख्य प्रक्रिया - एकसंध ट्रान्सग्लायकोसिडेशन, स्लरी प्रक्रिया आणि ग्लुकोज फीड तंत्र - औद्योगिक परिस्थितीत वापरल्या जाऊ शकतात. ट्रान्सग्लायकोसाइडेशन दरम्यान, डी-ग्लूकोज आणि ब्युटानॉलसाठी विद्राव्य म्हणून काम करणाऱ्या इंटरमीडिएट ब्यूटाइल पॉलीग्लुकोसाइडची एकाग्रता प्रतिक्रिया मिश्रणात सुमारे 15% पेक्षा जास्त ठेवली पाहिजे जेणेकरून एकसमानता टाळता येईल. त्याच हेतूसाठी, अल्काइल पॉलीग्लुकोसाइड्सच्या थेट फिशर संश्लेषणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रतिक्रिया मिश्रणातील पाण्याची एकाग्रता सुमारे 1% पेक्षा कमी ठेवली पाहिजे. जास्त पाण्याच्या सामुग्रीमध्ये निलंबित स्फटिकासारखे डी-ग्लूकोज चिकट वस्तुमानात बदलण्याचा धोका असतो, ज्यामुळे नंतर खराब प्रक्रिया आणि जास्त पॉलिमरायझेशन होऊ शकते. प्रभावी ढवळणे आणि एकजिनसीपणा प्रतिक्रिया मिश्रणात क्रिस्टलीय डी-ग्लूकोजचे सूक्ष्म वितरण आणि प्रतिक्रियाशीलता वाढवते.

संश्लेषणाची पद्धत आणि त्याचे अधिक परिष्कृत रूपे निवडताना तांत्रिक आणि आर्थिक दोन्ही घटकांचा विचार केला पाहिजे. डी-ग्लूकोज सिरपवर आधारित एकसंध ट्रान्सग्लायकोसिडेशन प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणावर सतत उत्पादनासाठी विशेषतः अनुकूल दिसतात. ते मूल्यवर्धित साखळीतील कच्च्या मालाच्या डी-ग्लूकोजच्या क्रिस्टलायझेशनवर कायमस्वरूपी बचत करण्यास परवानगी देतात, जे ट्रान्सग्लायकोसिडेशन चरण आणि ब्यूटॅनॉलच्या पुनर्प्राप्तीमधील उच्च एक-वेळच्या गुंतवणुकीपेक्षा अधिक भरपाई देतात. n-butanol च्या वापरामुळे इतर कोणतेही नुकसान होत नाही, कारण ते जवळजवळ पूर्णपणे पुनर्नवीनीकरण केले जाऊ शकते जेणेकरुन पुनर्प्राप्त केलेल्या अंतिम उत्पादनांमध्ये अवशिष्ट एकाग्रता प्रति दशलक्ष फक्त काही भाग असतात, ज्याला गैर-क्रिटिकल मानले जाऊ शकते. स्लरी प्रक्रियेनुसार किंवा ग्लुकोज फीड तंत्रानुसार डायरेक्ट फिशर ग्लायकोसिडेशन ट्रान्सग्लायकोसिडेशन चरण आणि ब्यूटॅनॉल पुनर्प्राप्तीसह वितरित करते. हे सतत केले जाऊ शकते आणि किंचित कमी भांडवली खर्चाची आवश्यकता आहे.

भविष्यात, जीवाश्म आणि नूतनीकरणयोग्य कच्च्या मालाचा पुरवठा आणि किंमत, तसेच अल्काइल पॉलिसेकेराइड्सच्या उत्पादनातील पुढील तांत्रिक प्रगतीचा विकास आणि अनुप्रयोगाच्या बाजार क्षमता आणि उत्पादन क्षमतेवर निर्णायक प्रभाव पडेल. बेस पॉलिसेकेराइडकडे आधीपासूनच स्वतःचे तांत्रिक उपाय आहेत जे अशा प्रक्रिया विकसित करणाऱ्या किंवा स्वीकारलेल्या कंपन्यांसाठी पृष्ठभाग उपचार बाजारात महत्त्वपूर्ण स्पर्धात्मक फायदे देऊ शकतात. जेव्हा किंमती जास्त आणि कमी असतात तेव्हा हे विशेषतः खरे आहे. मॅन्युफॅक्चरिंग एजंटची उत्पादन किंमत नेहमीच्या पातळीवर वाढली आहे, जरी स्थानिक कच्च्या मालाची किंमत थोडीशी कमी झाली तरी ते सर्फॅक्टंट्सचे पर्याय निश्चित करू शकते आणि नवीन अल्काइल पॉलिसेकेराइड उत्पादन संयंत्रांच्या स्थापनेला प्रोत्साहन देऊ शकते.