តើរចនាសម្ព័ន្ធ និងប្រភេទអេធើរសែលុយឡូសមានអ្វីខ្លះ?

1. រចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍រៀបចំនៃអេធើរសែលុយឡូស

រូបភាពទី 1 បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធធម្មតានៃអេធើរសែលុយឡូស។ ឯកតា bD-anhydroglucose នីមួយៗ (ឯកតាដដែលៗនៃសែលុយឡូស) ជំនួសក្រុមមួយនៅទីតាំង C (2), C (3) និង C (6) ពោលគឺអាចមានក្រុមអេធើររហូតដល់បីក្រុម។ ដោយសារតែចំណងអ៊ីដ្រូសែនក្នុងខ្សែសង្វាក់ និងអន្តរខ្សែសង្វាក់នៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូសវាពិបាកក្នុងការរលាយក្នុងទឹក និងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គស្ទើរតែទាំងអស់។ ការណែនាំក្រុមអេធើរតាមរយៈការធ្វើអេធើរហ្វីហ្វីកិច បំផ្លាញចំណងអ៊ីដ្រូសែនក្នុងម៉ូលេគុល និងអន្តរម៉ូលេគុល ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពជ្រាបទឹករបស់វា និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវភាពរលាយរបស់វានៅក្នុងឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយទឹក។

សារធាតុជំនួសអេធើរធម្មតាគឺជាក្រុមអាល់កូស៊ីទម្ងន់ម៉ូលេគុលទាប (អាតូមកាបូន 1 ដល់ 4) ឬក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីអាល់គីល ដែលបន្ទាប់មកអាចត្រូវបានជំនួសដោយក្រុមមុខងារផ្សេងទៀតដូចជាក្រុមកាបូស៊ីល អ៊ីដ្រូស៊ីល ឬអាមីណូ។ សារធាតុជំនួសអាចមានប្រភេទមួយ ពីរ ឬច្រើនប្រភេទ។ តាមបណ្តោយខ្សែសង្វាក់ម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូស ក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលនៅលើទីតាំង C(2), C(3) និង C(6) នៃឯកតាគ្លុយកូសនីមួយៗត្រូវបានជំនួសក្នុងសមាមាត្រផ្សេងៗគ្នា។ និយាយឱ្យចំទៅ អេធើរសែលុយឡូសជាទូទៅមិនមានរចនាសម្ព័ន្ធគីមីច្បាស់លាស់ទេ លើកលែងតែផលិតផលទាំងនោះដែលត្រូវបានជំនួសទាំងស្រុងដោយក្រុមមួយប្រភេទ (ក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលទាំងបីត្រូវបានជំនួស)។ ផលិតផលទាំងនេះអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់តែការវិភាគ និងការស្រាវជ្រាវមន្ទីរពិសោធន៍ប៉ុណ្ណោះ ហើយមិនមានតម្លៃពាណិជ្ជកម្មទេ។

(ក) រចនាសម្ព័ន្ធទូទៅនៃឯកតាអាន់អ៊ីដ្រូគ្លុយកូសពីរនៃខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលអេធើរសែលុយឡូស R1~R6=H ឬសារធាតុជំនួសសរីរាង្គ;

(ខ) បំណែកខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ carboxymethylអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលសែលុយឡូសកម្រិតនៃការជំនួសនៃ carboxymethyl គឺ 0.5 កម្រិតនៃការជំនួសនៃ hydroxyethyl គឺ 2.0 និងកម្រិតនៃការជំនួសនៃម៉ូឡាគឺ 3.0។ រចនាសម្ព័ន្ធនេះតំណាងឱ្យកម្រិតជំនួសជាមធ្យមនៃក្រុម etherified ប៉ុន្តែសារធាតុជំនួសគឺចៃដន្យ។

ចំពោះ​សារធាតុ​ជំនួស​នីមួយៗ បរិមាណ​សរុប​នៃ​អេធើរ​រីហ្វាយ​ត្រូវ​បាន​បង្ហាញ​ដោយ​កម្រិត​នៃ​តម្លៃ DS ជំនួស។ ជួរ​នៃ DS គឺ 0~3 ដែល​ស្មើនឹង​ចំនួន​មធ្យម​នៃ​ក្រុម​អ៊ីដ្រូស៊ីល​ដែល​ជំនួស​ដោយ​ក្រុម​អេធើរ​រីហ្វាយ​លើ​ឯកតា​អាន់​អ៊ីដ្រូគ្លុយកូស​នីមួយៗ។

ចំពោះអេធើរសែលុយឡូសអ៊ីដ្រូស៊ីអាល់គីល ប្រតិកម្មជំនួសនឹងចាប់ផ្តើមអេធើររីហ្វាយគីនពីក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលសេរីថ្មី ហើយកម្រិតនៃការជំនួសអាចត្រូវបានវាស់វែងដោយតម្លៃ MS ពោលគឺកម្រិតម៉ូលនៃការជំនួស។ វាតំណាងឱ្យចំនួនមធ្យមនៃម៉ូលនៃសារធាតុប្រតិកម្មសារធាតុអេធើររីហ្វាយគីនដែលបានបន្ថែមទៅក្នុងឯកតាអាន់អ៊ីដ្រូគ្លុយកូសនីមួយៗ។ សារធាតុប្រតិកម្មធម្មតាគឺអុកស៊ីដអេទីឡែន ហើយផលិតផលមានសារធាតុជំនួសអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីល។ នៅក្នុងរូបភាពទី 1 តម្លៃ MS នៃផលិតផលគឺ 3.0។

តាមទ្រឹស្តី មិនមានដែនកំណត់ខាងលើសម្រាប់តម្លៃ MS ទេ។ ប្រសិនបើតម្លៃ DS នៃកម្រិតនៃការជំនួសលើក្រុមក្រវ៉ាត់គ្លុយកូសនីមួយៗត្រូវបានគេដឹង ប្រវែងខ្សែសង្វាក់ជាមធ្យមនៃខ្សែសង្វាក់ចំហៀងអេធើរ ក្រុមហ៊ុនផលិតមួយចំនួនក៏តែងតែប្រើប្រភាគម៉ាស់ (wt%) នៃក្រុមអេធើរនីយកម្មផ្សេងៗគ្នា (ដូចជា -OCH3 ឬ -OC2H4OH) ដើម្បីតំណាងឱ្យកម្រិត និងកម្រិតនៃការជំនួសជំនួសឱ្យតម្លៃ DS និង MS។ ប្រភាគម៉ាស់នៃក្រុមនីមួយៗ និងតម្លៃ DS ឬ MS របស់វាអាចត្រូវបានបំលែងដោយការគណនាសាមញ្ញ។

អេធើរសែលុយឡូសភាគច្រើនគឺជាប៉ូលីមែររលាយក្នុងទឹក ហើយខ្លះក៏រលាយដោយផ្នែកនៅក្នុងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គផងដែរ។ អេធើរសែលុយឡូសមានលក្ខណៈនៃប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ តម្លៃទាប ងាយស្រួលដំណើរការ ពុលទាប និងមានភាពចម្រុះ ហើយវិស័យតម្រូវការ និងកម្មវិធីនៅតែពង្រីក។ ក្នុងនាមជាភ្នាក់ងារជំនួយ អេធើរសែលុយឡូសមានសក្តានុពលកម្មវិធីដ៏អស្ចារ្យនៅក្នុងវិស័យឧស្សាហកម្មផ្សេងៗ។ អាចទទួលបានដោយ MS/DS។

អេធើរសែលុយឡូសត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមរចនាសម្ព័ន្ធគីមីនៃសារធាតុជំនួសទៅជាអេធើរអានីយ៉ូនិច កាតូនិច និងមិនមែនអ៊ីយ៉ូនិច។ អេធើរមិនមែនអ៊ីយ៉ូនិចអាចបែងចែកជាផលិតផលរលាយក្នុងទឹក និងរលាយក្នុងប្រេង។

ផលិតផលដែលត្រូវបានឧស្សាហូបនីយកម្មត្រូវបានរាយបញ្ជីនៅផ្នែកខាងលើនៃតារាងទី 1។ ផ្នែកខាងក្រោមនៃតារាងទី 1 រាយបញ្ជីក្រុមអេធើរហ្វីកិចដែលគេស្គាល់មួយចំនួន ដែលមិនទាន់ក្លាយជាផលិតផលពាណិជ្ជកម្មសំខាន់ៗនៅឡើយទេ។

លំដាប់អក្សរកាត់នៃសារធាតុជំនួសអេធើរចម្រុះអាចត្រូវបានដាក់ឈ្មោះតាមលំដាប់អក្ខរក្រម ឬកម្រិតនៃ DS (MS) រៀងៗខ្លួន ឧទាហរណ៍ សម្រាប់ 2-អ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលមេទីលសែលុយឡូស អក្សរកាត់គឺ HEMC ហើយវាក៏អាចត្រូវបានសរសេរជា MHEC ដើម្បីបន្លិចសារធាតុជំនួសមេទីល។

ក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលនៅលើសែលុយឡូសមិនងាយស្រួលចូលប្រើដោយភ្នាក់ងារអេធើរីហ្វាយកម្មទេ ហើយដំណើរការអេធើរីហ្វាយកម្មជាធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តក្រោមលក្ខខណ្ឌអាល់កាឡាំង ជាទូទៅដោយប្រើកំហាប់ជាក់លាក់នៃដំណោះស្រាយទឹក NaOH។ សែលុយឡូសត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងទៅជាសែលុយឡូសអាល់កាឡាំងហើមជាមួយនឹងដំណោះស្រាយទឹក NaOH ហើយបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មអេធើរីហ្វាយកម្មជាមួយភ្នាក់ងារអេធើរីហ្វាយកម្ម។ ក្នុងអំឡុងពេលផលិត និងរៀបចំអេធើរចម្រុះ គួរតែប្រើភ្នាក់ងារអេធើរីហ្វាយកម្មប្រភេទផ្សេងៗគ្នាក្នុងពេលតែមួយ ឬអេធើរីហ្វាយកម្មគួរតែត្រូវបានអនុវត្តជាជំហានៗដោយការបញ្ចូលមិនទៀងទាត់ (បើចាំបាច់)។ មានប្រភេទប្រតិកម្មចំនួនបួននៅក្នុងអេធើរីហ្វាយកម្មនៃសែលុយឡូស ដែលត្រូវបានសង្ខេបដោយរូបមន្តប្រតិកម្ម (សែលុយឡូសត្រូវបានជំនួសដោយ Cell-OH) ដូចខាងក្រោម៖

សមីការ (1) ពិពណ៌នាអំពីប្រតិកម្មអេធើរនីយកម្មរបស់ Williamson។ RX គឺជាអេស្ទ័រអាស៊ីតអសរីរាង្គ ហើយ X គឺជាអេស្ទ័រអាស៊ីតស៊ុលហ្វួរិកហាឡូហ្សែន Br, Cl ឬ។ ក្លរួ R-Cl ជាទូទៅត្រូវបានគេប្រើនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម ឧទាហរណ៍ មេទីលក្លរួ អេទីលក្លរួ ឬអាស៊ីតក្លរ៉ូអាសេទិក។ បរិមាណបាសស្តូគីយ៉ូម៉ែត្រិចត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងប្រតិកម្មបែបនេះ។ ផលិតផលអេធើរសែលុយឡូសឧស្សាហកម្ម មេទីលសែលុយឡូស អេទីលសែលុយឡូស និងកាបូស៊ីមេទីលសែលុយឡូស គឺជាផលិតផលនៃប្រតិកម្មអេធើរនីយកម្មរបស់ Williamson។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (2) គឺជាប្រតិកម្មបន្ថែមនៃអេផូស៊ីតដែលជំរុញដោយមូលដ្ឋាន (ដូចជា R=H, CH3, ឬ C2H5) និងក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលលើម៉ូលេគុលសែលុយឡូសដោយមិនប្រើប្រាស់មូលដ្ឋាន។ ប្រតិកម្មនេះទំនងជាបន្តនៅពេលដែលក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលថ្មីត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលប្រតិកម្ម ដែលនាំឱ្យមានការបង្កើតខ្សែសង្វាក់ចំហៀងអុកស៊ីដអូលីហ្គោអាល់គីលីអេទីឡែន៖ ប្រតិកម្មស្រដៀងគ្នាជាមួយ 1-អាហ្សីរីឌីន (អាហ្សីរីឌីន) នឹងបង្កើតជាអាមីណូអេទីលអេធើរ៖ សែល-O-CH2-CH2-NH2។ ផលិតផលដូចជាអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលសែលុយឡូស អ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលសែលុយឡូស និងអ៊ីដ្រូស៊ីប៊ូទីលសែលុយឡូស សុទ្ធតែជាផលិតផលនៃអេផូស៊ីតដែលជំរុញដោយមូលដ្ឋាន។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (3) គឺជាប្រតិកម្មរវាង Cell-OH និងសមាសធាតុសរីរាង្គដែលមានចំណងទ្វេសកម្មនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកអាល់កាឡាំង Y គឺជាក្រុមដកអេឡិចត្រុង ដូចជា CN, CONH2 ឬ SO3-Na+។ សព្វថ្ងៃនេះ ប្រតិកម្មប្រភេទនេះកម្រត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងឧស្សាហកម្មណាស់។

រូបមន្តប្រតិកម្ម (4) ការ​ធ្វើ​អេធើរ​នី​ហ្វិក​ជាមួយ​ឌីអាហ្សូអាល់កាន​មិនទាន់​ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឧស្សាហូបនីយកម្ម​នៅឡើយ​ទេ។

1. ប្រភេទនៃអេធើរសែលុយឡូស

អេធើរសែលុយឡូសអាចជាអេធើរម៉ូណូអេធើរ ឬអេធើរចម្រុះ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាគឺខុសគ្នា។ មានក្រុមអ៊ីដ្រូហ្វីលីកដែលមានការជំនួសទាបនៅលើម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូស ដូចជាក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីល ដែលអាចផ្តល់ឱ្យផលិតផលនូវកម្រិតជាក់លាក់នៃភាពរលាយក្នុងទឹក ខណៈពេលដែលសម្រាប់ក្រុមអ៊ីដ្រូហ្វូប៊ីក ដូចជាមេទីល អេទីល ជាដើម មានតែការជំនួសកម្រិតមធ្យមកម្រិតខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះដែលអាចផ្តល់ឱ្យផលិតផលនូវភាពរលាយក្នុងទឹកជាក់លាក់មួយ ហើយផលិតផលដែលមានការជំនួសទាបគ្រាន់តែហើមក្នុងទឹក ឬអាចរំលាយក្នុងដំណោះស្រាយអាល់កាឡាំងពនលាយ។ ជាមួយនឹងការស្រាវជ្រាវស៊ីជម្រៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអេធើរសែលុយឡូស អេធើរសែលុយឡូសថ្មី និងវាលអនុវត្តរបស់វានឹងត្រូវបានអភិវឌ្ឍ និងផលិតជាបន្តបន្ទាប់ ហើយកម្លាំងជំរុញដ៏ធំបំផុតគឺទីផ្សារកម្មវិធីដ៏ទូលំទូលាយ និងចម្រាញ់ជាបន្តបន្ទាប់។

ច្បាប់ទូទៅនៃឥទ្ធិពលនៃក្រុមនៅក្នុងអេធើរចម្រុះលើលក្ខណៈសម្បត្តិរលាយគឺ៖

1) បង្កើនមាតិកានៃក្រុម hydrophobic នៅក្នុងផលិតផលដើម្បីបង្កើន hydrophobicity នៃអេធើរ និងបន្ថយចំណុចជែល;

2) បង្កើនមាតិកានៃក្រុម hydrophilic (ដូចជាក្រុម hydroxyethyl) ដើម្បីបង្កើនចំណុចជែលរបស់វា។

៣) ក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលមានលក្ខណៈពិសេស ហើយអ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលឡាស្យុងត្រឹមត្រូវអាចបន្ថយសីតុណ្ហភាពជែលនៃផលិតផល ហើយសីតុណ្ហភាពជែលនៃផលិតផលអ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលឡាស្យុងមធ្យមនឹងកើនឡើងម្តងទៀត ប៉ុន្តែកម្រិតខ្ពស់នៃការជំនួសនឹងកាត់បន្ថយចំណុចជែលរបស់វា។ មូលហេតុគឺដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធប្រវែងខ្សែសង្វាក់កាបូនពិសេសនៃក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីល អ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលឡាស្យុងកម្រិតទាប ចំណងអ៊ីដ្រូសែនចុះខ្សោយនៅក្នុង និងរវាងម៉ូលេគុលនៅក្នុងម៉ាក្រូម៉ូលេគុលសែលុយឡូស និងក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលដែលចូលចិត្តទឹកនៅលើខ្សែសង្វាក់សាខា។ ទឹកគឺលេចធ្លោ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ប្រសិនបើការជំនួសខ្ពស់ នឹងមានការប៉ូលីមែរនៅលើក្រុមចំហៀង មាតិកាទាក់ទងនៃក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលនឹងថយចុះ ភាពមិនចូលចិត្តទឹកនឹងកើនឡើង ហើយភាពរលាយនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយជំនួសវិញ។

ការផលិត និងការស្រាវជ្រាវរបស់អេធើរសែលុយឡូសមានប្រវត្តិយូរអង្វែង។ នៅឆ្នាំ 1905 Suida បានរាយការណ៍ជាលើកដំបូងអំពីការធ្វើអេធើរនីយកម្មនៃសែលុយឡូស ដែលត្រូវបានលាយជាមួយឌីមេទីលស៊ុលហ្វាត។ អេធើរអាល់គីលមិនមែនអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានផ្តល់សិទ្ធិប៉ាតង់ដោយ Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) និង Leuchs (1920) សម្រាប់អេធើរសែលុយឡូសរលាយក្នុងទឹក ឬរលាយក្នុងប្រេងរៀងៗខ្លួន។ Buchler និង Gomberg បានផលិតសែលុយឡូស benzyl ក្នុងឆ្នាំ 1921 កាបូស៊ីមេទីលសែលុយឡូសត្រូវបានផលិតជាលើកដំបូងដោយ Jansen ក្នុងឆ្នាំ 1918 និង Hubert បានផលិតសែលុយឡូស hydroxyethyl ក្នុងឆ្នាំ 1920។ នៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1920 កាបូស៊ីមេទីលសែលុយឡូសត្រូវបានធ្វើពាណិជ្ជកម្មនៅប្រទេសអាល្លឺម៉ង់។ ចាប់ពីឆ្នាំ 1937 ដល់ឆ្នាំ 1938 ផលិតកម្មឧស្សាហកម្មនៃ MC និង HEC ត្រូវបានសម្រេចនៅសហរដ្ឋអាមេរិក។ ប្រទេសស៊ុយអែតបានចាប់ផ្តើមផលិត EHEC រលាយក្នុងទឹកក្នុងឆ្នាំ 1945។ បន្ទាប់ពីឆ្នាំ 1945 ការផលិតអេធើរសែលុយឡូសបានពង្រីកយ៉ាងឆាប់រហ័សនៅអឺរ៉ុបខាងលិច សហរដ្ឋអាមេរិក និងជប៉ុន។ នៅចុងឆ្នាំ 1957 សារធាតុ CMC របស់ប្រទេសចិនត្រូវបានដាក់ឱ្យដំណើរការផលិតជាលើកដំបូងនៅក្នុងរោងចក្រសែលុយឡូសសៀងហៃ។ នៅឆ្នាំ 2004 សមត្ថភាពផលិតរបស់ប្រទេសខ្ញុំនឹងមានចំនួន 30,000 តោននៃអេធើរអ៊ីយ៉ុង និង 10,000 តោននៃអេធើរមិនមែនអ៊ីយ៉ុង។ នៅឆ្នាំ 2007 វានឹងឈានដល់ 100,000 តោននៃអេធើរអ៊ីយ៉ុង និង 40,000 តោននៃអេធើរមិនមែនអ៊ីយ៉ុង។ ក្រុមហ៊ុនបច្ចេកវិទ្យារួមគ្នាទាំងក្នុងស្រុក និងក្រៅប្រទេសក៏កំពុងលេចចេញជារូបរាងឥតឈប់ឈរ ហើយសមត្ថភាពផលិតអេធើរសែលុយឡូស និងកម្រិតបច្ចេកទេសរបស់ប្រទេសចិនកំពុងមានភាពប្រសើរឡើងឥតឈប់ឈរ។

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ សែលុយឡូសម៉ូណូអេធើរ និងអេធើរចម្រុះជាច្រើនដែលមានតម្លៃ DS ភាពស្អិត ភាពបរិសុទ្ធ និងលក្ខណៈសម្បត្តិ rheological ខុសៗគ្នាត្រូវបានអភិវឌ្ឍជាបន្តបន្ទាប់។ បច្ចុប្បន្ននេះ ការផ្តោតសំខាន់នៃការអភិវឌ្ឍក្នុងវិស័យអេធើរសែលុយឡូសគឺការទទួលយកបច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្មកម្រិតខ្ពស់ បច្ចេកវិទ្យារៀបចំថ្មី ឧបករណ៍ថ្មី ផលិតផលថ្មី ផលិតផលដែលមានគុណភាពខ្ពស់ និងផលិតផលជាប្រព័ន្ធគួរតែត្រូវបានស្រាវជ្រាវតាមបច្ចេកទេស។