הכנת אתרי תאית

1 מבוא

כיום, חומר הגלם העיקרי המשמש להכנתאתר תאיתהוא כותנה, והתפוקה שלו יורדת, וגם המחיר עולה;

יתר על כן, חומרים אתריפיים נפוצים כמו חומצה כלוראצטית (רעילה ביותר) ואתילן אוקסיד (מסרטן) מזיקים יותר לגוף האדם ולסביבה. ספר

בפרק זה, נעשה שימוש כחומר גלם בתאית אורן בעלת טוהר יחסי של יותר מ-90% שחולצה בפרק השני, ותחליפים משמשים נתרן כלוראצטאט ו-2-כלוראאתנול.

שימוש בחומצה כלוראצטית רעילה ביותר כחומר אתרי, אניוניקרבוקסימתיל תאית (CMC), הוכנו הידרוקסי-אתיל תאית לא יונית.

תאית (HEC) והידרוקסיאתיל קרבוקסימתיל תאית מעורבת (HECMC) שלושה אתרי תאית. גורם יחיד

טכניקות ההכנה של שלושה אתרי תאית עברו אופטימיזציה באמצעות ניסויים וניסויים אורתוגונליים, ואתרי התאית המסונתזים אופיינו באמצעות FT-IR, XRD, H-NMR וכו'.

יסודות האתריפיקציה של תאית

ניתן לחלק את עקרון האתריפיקציה של תאית לשני חלקים. החלק הראשון הוא תהליך האלקליזציה, כלומר, במהלך תגובת האלקליזציה של תאית,

פיזור אחיד בתמיסת NaOH, תאית אורן מתנפחת באלימות תחת פעולת ערבוב מכני, ועם התפשטות המים.

כמות גדולה של מולקולות קטנות של NaOH חדרו לתוך פנים התאית של עץ האורן, והגיבו עם קבוצות ההידרוקסיל על טבעת יחידת הגלוקוז המבנית,

מייצר תאית אלקלית, המרכז הפעיל של תגובת האתריפיקציה.

החלק השני הוא תהליך האתריפיקציה, כלומר, התגובה בין המרכז הפעיל לבין נתרן כלוראצטאט או 2-כלוראתנול בתנאים בסיסיים, וכתוצאה מכך

במקביל, החומר האתרי נתרן כלוראצטאט ו-2-כלוראואתנול ייצרו גם הם מידה מסוימת של מים בתנאים בסיסיים.

תגובות הלוואי נפתרות ליצירת נתרן גליקולט ואתילן גליקול, בהתאמה.

2 טיפול מקדים של דקריסטליזציה אלקלית מרוכזת של תאית אורן

ראשית, הכינו תמיסת NaOH בריכוז מסוים עם מים מזוקקים. לאחר מכן, בטמפרטורה מסוימת, 2 גרם של סיבי אורן

הוויטמין מומס בנפח מסוים של תמיסת NaOH, מערבבים למשך זמן מה, ולאחר מכן מסוננים לשימוש.

יצרן דגם המכשיר

מד pH מדויק

בוחש מגנטי לחימום בטמפרטורה קבועה מסוג קולט

תנור ייבוש ואקום

מאזן אלקטרוני

משאבת ואקום רב תכליתית מסוג סירקולציה של מים

ספקטרומטר אינפרא אדום טרנספורמציית פורייה

דיפרקטומטר רנטגן

ספקטרומטר תהודה מגנטית גרעינית

חברת Hangzhou Aolilong Instrument בע"מ

Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.

חברת שנגחאי ג'ינגהונג לציוד ניסויי בע"מ

חברת METTLER TOLEDO Instruments (שנחאי) בע"מ

חברת Hangzhou David Science and Education Instrument Co., Ltd.

חברת תרמו פישר האמריקאית בע"מ

חברת ARL של אמריקן תרמואלקטריק שוויץ

החברה השוויצרית BRUKER

35

הכנת CMCs

שימוש בתאית אלקלית מעץ אורן שטופלה מראש על ידי דקריסטליזציה אלקלית מרוכזת כחומר גלם, שימוש באתנול כממס ושימוש בנתרן כלוראצטאט כאתריפיקציה

CMC עם DS גבוה יותר הוכן על ידי הוספת אלקלי פעמיים וחומר אתריפי פעמיים. הוסיפו 2 גרם של תאית אלקלית מעץ אורן לבקבוק בעל ארבעת הצווארים, לאחר מכן הוסיפו כמות מסוימת של ממס אתנול, וערבבו היטב במשך 30 דקות.

בערך, כך שהתאית האלקלית תתפזר לחלוטין. לאחר מכן הוסיפו כמות מסוימת של חומר אלקלי ונתרן כלוראצטאט כדי שיגיבו למשך זמן מה בטמפרטורת אתריפיקציה מסוימת.

לאחר זמן מה, מוסיפים שוב חומר אלקלי ונתרן כלוראצטאט ולאחר מכן מבצעים אתריפיקציה למשך זמן מה. לאחר סיום התגובה, מצננים שוב ושוב, ואז

יש לנטרל עם כמות מתאימה של חומצה אצטית קרחונית, לאחר מכן לסנן באמצעות שאיבה, לשטוף ולייבש.

הכנת HECs

שימוש בתאית אלקלית מעץ אורן שטופלה מראש בדקריסטליזציה אלקלית מרוכזת כחומר גלם, אתנול כממס ו-2-כלורואתנול כאתריפיקציה

ה-HEC עם MS גבוה יותר הוכן על ידי הוספת אלקלי פעמיים וסוכן אתרי פעמיים. הוסיפו 2 גרם של תאית אלקלית מעץ אורן לבקבוק בעל ארבעה צווארים, והוסיפו נפח מסוים של אתנול 90% (חלק נפחי), ערבבו.

ערבבו למשך זמן מה לפיזור מלא, לאחר מכן הוסיפו כמות מסוימת של אלקלי, וחממו לאט, הוסיפו נפח מסוים של 2-

כלורואתנול, עבר אתרציה בטמפרטורה קבועה למשך זמן מה, ולאחר מכן הוסיפו את יתרת הנתרן ההידרוקסיד ו-2-כלורואתנול כדי להמשיך את האתרציה למשך זמן מה. טיפול

לאחר השלמת התגובה, יש לנטרל עם כמות מסוימת של חומצה אצטית קרחונית, ולבסוף לסנן באמצעות פילטר זכוכית (G3), לשטוף ולייבש.

הכנת HEMCC

באמצעות HEC שהוכן ב-3.2.3.4 כחומר גלם, אתנול כמדיום תגובה, ונתרן כלוראצטאט כחומר אתרי להכנת

HECMC. התהליך הספציפי הוא: לוקחים כמות מסוימת של HEC, שמים אותה בבקבוק בעל ארבעה צווארים של 100 מ"ל, ואז מוסיפים כמות מסוימת של נפח.

90% אתנול, ערבבו מכנית למשך זמן מה כדי שיתפזר לחלוטין, הוסיפו כמות מסוימת של אלקלי לאחר החימום, והוסיפו באיטיות

נתרן כלוראצטאט, האתריפיקציה בטמפרטורה קבועה מסתיימת לאחר פרק זמן. לאחר השלמת התגובה, יש לנטרל אותה עם חומצה אצטית קרחונית, ולאחר מכן להשתמש במסנן זכוכית (G3).

לאחר סינון שאיבה, שטיפה וייבוש.

טיהור של אתרי תאית

בתהליך הכנת אתר תאית, נוצרים לעיתים קרובות תוצרי לוואי, בעיקר המלח האנאורגני נתרן כלורי וכמה תוצרים אחרים

זיהומים. על מנת לשפר את איכות אתר התאית, בוצע טיהור פשוט על אתר התאית שהתקבל, מכיוון שהם נמצאים במים.

ישנן מסיסויות שונות, ולכן הניסוי משתמש בחלק נפחי מסוים של אתנול מיובש כדי לטהר את שלושת אתרי התאית שהוכנו.

לְשַׁנוֹת.

הניחו את דגימת אתר התאית שהוכנה באיכות מסוימת בכוס, הוסיפו כמות מסוימת של אתנול 80% שחומם מראש ל-60 מעלות צלזיוס ~ 65 מעלות צלזיוס, ושמרו על ערבוב מכני בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס ~ 65 מעלות צלזיוס על בוחש מגנטי בעל טמפרטורה קבועה למשך 10 מעלות צלזיוס. הוציאו את הנוזל העל-תאי לייבוש.

בכוס נקייה, השתמשו בחנקת כסף כדי לבדוק יוני כלוריד. אם יש משקע לבן, סננו אותו דרך פילטר זכוכית ולקחו את המוצק.

חזרו על השלבים הקודמים עבור איבר הגוף, עד שלאחר הוספת טיפה אחת של תמיסת AgNO3 אין משקע לבן בתסנין, כלומר, הטיהור והשטיפה יושלמו.

36

לתוך (בעיקר כדי להסיר את תוצר הלוואי של התגובה NaCl). לאחר סינון יניקה, ייבוש, קירור לטמפרטורת החדר ושקילה.

מסה, גרם.

שיטות בדיקה ואפיון לאתרי תאית

קביעת דרגת ההחלפה (DS) ודרת ההחלפה המולרית (MS)

קביעת DS: ראשית, יש לשקול 0.2 גרם (בדיוק של 0.1 מ"ג) של דגימת אתר התאית המטוהרת והיבשה, להמיס אותה ב

80 מ"ל מים מזוקקים, ערבבו באמבט מים בטמפרטורה קבועה ב-30℃~40℃ למשך 10 דקות. לאחר מכן, הוסיפו תמיסת חומצה גופרתית או תמיסת NaOH.

רמת החומציות (pH) של התמיסה עד לרמת החומציות (pH) של התמיסה (pH) של התמיסה (pH) של התמיסה (pH) של 8. לאחר מכן, בכוס המצוידת באלקטרודה של מד pH, השתמשו בתמיסה סטנדרטית של חומצה גופרתית.

כדי טיטרציה, תחת תנאי ערבוב, יש לעקוב אחר קריאת מד ה-pH בזמן הטיטרציה, כאשר ערך ה-pH של התמיסה מותאם ל-3.74,

הטיטרציה מסתיימת. שימו לב לנפח תמיסת החומצה הגופריתית הסטנדרטית שבה נעשה שימוש בשלב זה.

דוֹר:

סכום מספר הפרוטונים העליון וקבוצת ההידרוקסיתיל

היחס בין מספר הפרוטונים העליונים; I7 הוא המסה של קבוצת המתילן על קבוצת הידרוקסיאתיל

עוצמת שיא תהודת הפרוטון; היא עוצמת שיא תהודת הפרוטון של 5 קבוצות מתין וקבוצת מתילן אחת על יחידת גלוקוז תאית.

סְכוּם.

שיטות הבדיקה המתוארות לבדיקת אפיון אינפרא אדום של שלושת אתרי התאית CMC, HEC ו-HEECMC

חוֹק

3.2.4.3 בדיקת XRD

בדיקת אפיון ניתוח דיפרקציית קרני רנטגן של שלושה אתרי תאית CMC, HEC ו-HEECMC

שיטת הבדיקה המתוארת.

3.2.4.4 בדיקת H-NMR

ספקטרומטר H NMR של HEC נמדד באמצעות ספקטרומטר H NMR Avance400 שיוצר על ידי BRUKER.

תוך שימוש בדימות סולפוקסיד דאוטרטי כממס, התמיסה נבדקה באמצעות ספקטרוסקופיית NMR של מימן נוזלי. תדר הבדיקה היה 75.5 מגה-הרץ.

חם, התמיסה היא 0.5 מ"ל.

3.3 תוצאות וניתוח

3.3.1 אופטימיזציה של תהליך הכנת CMC

תוך שימוש בתאית האורן שחולצה בפרק השני כחומר גלם, ושימוש בנתרן כלוראאצטט כחומר אתרי, אומצה שיטת הניסוי של גורם יחיד,

תהליך ההכנה של CMC עבר אופטימיזציה, והמשתנים ההתחלתיים של הניסוי נקבעו כפי שמוצג בטבלה 3.3. להלן תהליך הכנת HEC.

באמנות, ניתוח של גורמים שונים.

טבלה 3.3 ערכי גורם התחלתי

ערך התחלתי של הגורם

טמפרטורת אלקליזציה מקדימה/℃ 40

זמן אלקליזציה של טיפול מקדים/שעה

יחס מוצק-נוזל לטיפול מקדים/(גרם/מ"ל) 1:25

ריכוז סודה קאוסטית לפני הטיפול/% 40

38

טמפרטורת האתריפיקציה בשלב הראשון/℃ 45

זמן אתריפיקציה בשלב הראשון/שעה

טמפרטורת אתריפיקציה בשלב השני/℃ 70

זמן אתריפיקציה בשלב השני/שעה

מינון בסיס בשלב האתריפיקציה/גרם 2

כמות חומר האתריפיקציה בשלב האתריפיקציה/גרם 4.3

יחס מוצק-נוזל אתרי / (גרם/מ"ל) 1:15

3.3.1.1 השפעת גורמים שונים על דרגת ההחלפה של CMC בשלב האלקליזציה שלפני הטיפול

1. השפעת טמפרטורת האלקליזציה של טיפול מקדים על מידת ההחלפה של CMC

על מנת לשקול את השפעת טמפרטורת האלקליזציה של הטיפול המקדים על מידת ההחלפה ב-CMC המתקבל, במקרה של קביעת גורמים אחרים כערכים התחלתיים,

בתנאים, נדונה ההשפעה של טמפרטורת האלקליזציה של הטיפול המקדים על דרגת ההחלפה של CMC, והתוצאות מוצגות באיור.

טמפרטורת אלקליזציה/℃ לטיפול מקדים

השפעת טמפרטורת אלקליזציה של טיפול מקדים על דרגת ההחלפה של CMC

ניתן לראות כי מידת ההחלפה של CMC עולה עם עליית טמפרטורת האלקליזציה שלפני הטיפול, וטמפרטורת האלקליזציה היא 30 מעלות צלזיוס.

דרגות ההחלפה הנ"ל יורדות עם עליית הטמפרטורה. הסיבה לכך היא שטמפרטורת הבסיסיות נמוכה מדי, והמולקולות פחות פעילות ואינן מסוגלות.

הורסים ביעילות את האזור הגבישי של התאית, מה שמקשה על חומר האתריפיציה להיכנס לחלק הפנימי של התאית בשלב האתריפיציה, ומידת התגובה גבוהה יחסית.

נמוך, וכתוצאה מכך דרגה נמוכה יותר של החלפת מוצרים. עם זאת, טמפרטורת האלקליזציה לא צריכה להיות גבוהה מדי. ככל שהטמפרטורה עולה, תחת פעולת טמפרטורה גבוהה ואלקליות חזקות,

תאית נוטה להתפרקות חמצונית, ומידת ההחלפה של CMC התוצר יורדת.

2. השפעת זמן האלקליניזציה של הטיפול המקדים על דרגת ההחלפה של CMC

בתנאי שטמפרטורת האלקליזציה שלפני הטיפול היא 30 מעלות צלזיוס וגורמים אחרים הם הערכים ההתחלתיים, נדונה ההשפעה של זמן האלקליזציה שלפני הטיפול על CMC.

השפעת ההחלפה. דרגת ההחלפה

זמן אלקליזציה/שעה לטיפול מקדים

השפעת זמן אלקליניזציה מקדים לטיפול עלCMCדרגת החלפה

תהליך התפיחה עצמו מהיר יחסית, אך תמיסת הבסיס זקוקה לזמן דיפוזיה מסוים בסיב.

ניתן לראות שכאשר זמן האלקליזציה הוא 0.5-1.5 שעות, דרגת ההחלפה של המוצר עולה עם העלייה בזמן האלקליזציה.

מידת ההחלפה של המוצר שהתקבל הייתה הגבוהה ביותר כאשר הזמן היה 1.5 שעות, ומידת ההחלפה ירדה עם העלייה בזמן לאחר 1.5 שעות. זה יכול

ייתכן שזה בגלל שבתחילת תהליך האלקליזציה, עם הארכת זמן האלקליזציה, חדירת הבסיס לתאית מספקת יותר, כך שהסיבים

המבנה הראשוני רגוע יותר, מה שמגדיל את חומר האתרי ואת התווך הפעיל