செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் வினைப்பொருள் எது?

செல்லுலோஸ் என்பது β-1,4-கிளைக்கோசிடிக் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட பல குளுக்கோஸ் அலகுகளால் ஆன ஒரு சிக்கலான பாலிசாக்கரைடு ஆகும். இது தாவர செல் சுவர்களின் முக்கிய அங்கமாகும், மேலும் தாவர செல் சுவர்களுக்கு வலுவான கட்டமைப்பு ஆதரவையும் கடினத்தன்மையையும் அளிக்கிறது. அதன் நீண்ட செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலி மற்றும் உயர் படிகத்தன்மை காரணமாக, இது வலுவான நிலைத்தன்மையையும் கரையாத தன்மையையும் கொண்டுள்ளது.

(1) செல்லுலோஸின் பண்புகள் மற்றும் கரைப்பதில் உள்ள சிரமம்

செல்லுலோஸைக் கரைப்பதைக் கடினமாக்கும் பின்வரும் பண்புகள் அதனிடம் உள்ளன:

உயர் படிகத்தன்மை: செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகள், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் மூலம் ஒரு இறுக்கமான படிக அமைப்பை உருவாக்குகின்றன.

உயர் பாலிமரைசேஷன் அளவு: செல்லுலோஸின் பாலிமரைசேஷன் அளவு (அதாவது மூலக்கூறு சங்கிலியின் நீளம்) அதிகமாக உள்ளது. இது பொதுவாக நூற்றுக்கணக்கான முதல் ஆயிரக்கணக்கான குளுக்கோஸ் அலகுகள் வரை இருக்கும், மேலும் இது மூலக்கூறின் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது.

ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு வலைப்பின்னல்: செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையேயும் உள்ளேயும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் பரவலாகக் காணப்படுகின்றன. இதனால், பொதுவான கரைப்பான்களைக் கொண்டு இவற்றை அழிப்பதும் கரைப்பதும் கடினமாகிறது.

(2) செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் வினைப்பொருட்கள்

தற்போது, ​​செல்லுலோஸை திறம்பட கரைக்கக்கூடிய அறியப்பட்ட வினைப்பொருட்கள் முக்கியமாக பின்வரும் வகைகளை உள்ளடக்கியுள்ளன:

1. அயனி திரவங்கள்

அயனித் திரவங்கள் என்பவை கரிம நேர்மின் அயனிகள் மற்றும் கரிம அல்லது கனிம எதிர்மின் அயனிகளால் ஆன திரவங்கள் ஆகும். இவை பொதுவாகக் குறைந்த ஆவியாகும் தன்மை, அதிக வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிக சரிசெய்யும் தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கும். சில அயனித் திரவங்களால் செல்லுலோஸைக் கரைக்க முடியும், மேலும் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைப்பதே இதன் முக்கிய செயல்முறையாகும். செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் பொதுவான அயனித் திரவங்கள் பின்வருமாறு:

1-பியூட்டைல்-3-மெத்தில்இமிடசோலியம் குளோரைடு ([BMIM]Cl): இந்த அயனித் திரவம், ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு ஏற்பிகள் வழியாக செல்லுலோஸில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் வினைபுரிந்து, செல்லுலோஸைக் கரைக்கிறது.

1-எத்தில்-3-மெத்தில்இமிடசோலியம் அசிடேட் ([EMIM][Ac]): இந்த அயனித் திரவமானது, ஒப்பீட்டளவில் மிதமான சூழ்நிலைகளில் அதிக செறிவுள்ள செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் திறன் கொண்டது.

2. அமீன் ஆக்ஸிடன்ட் கரைசல்
டையெதிலமைன் (DEA) மற்றும் காப்பர் குளோரைடு ஆகியவற்றின் கலவைக் கரைசல் போன்ற அமீன் ஆக்ஸிடன்ட் கரைசல் [Cu(II)-அம்மோனியம் கரைசல்] என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது செல்லுலோஸைக் கரைக்கக்கூடிய ஒரு வலிமையான கரைப்பான் அமைப்பாகும். இது ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு மூலம் செல்லுலோஸின் படிக அமைப்பைச் சிதைத்து, செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலியை மென்மையாகவும் அதிக கரையக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது.

3. லித்தியம் குளோரைடு-டைமெதில்அசிடமைடு (LiCl-DMAc) அமைப்பு
செல்லுலோஸைக் கரைப்பதற்கான பாரம்பரிய முறைகளில் ஒன்றாக LiCl-DMAc (லித்தியம் குளோரைடு-டைமெதிலசெட்டமைடு) அமைப்பு விளங்குகிறது. LiCl ஆனது ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்குப் போட்டியிட்டு, அதன்மூலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு வலையமைப்பைச் சிதைக்கிறது. அதேசமயம், ஒரு கரைப்பானான DMAc, செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலியுடன் நன்கு வினைபுரிகிறது.

4. ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல்
ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல் என்பது செல்லுலோஸைக் கரைக்கக்கூடிய, ஆரம்பத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஒரு வினைப்பொருள் ஆகும். இது துத்தநாக குளோரைடு மற்றும் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையே ஒரு ஒருங்கிணைப்பு விளைவை உருவாக்குவதன் மூலமும், ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை அழிப்பதன் மூலமும் செல்லுலோஸைக் கரைக்கிறது. இருப்பினும், இந்தக் கரைசல் உபகரணங்களுக்கு அதிக அரிப்பை ஏற்படுத்தக்கூடியது மற்றும் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளில் வரம்புக்குட்பட்டது.

5. ஃபைப்ரினோலிடிக் நொதிகள்
ஃபைப்ரினோலிடிக் நொதிகள் (செல்லுலேஸ்கள் போன்றவை), செல்லுலோஸை சிறிய ஒலிகோசாக்கரைடுகள் மற்றும் மோனோசாக்கரைடுகளாகச் சிதைக்கும் வினையை ஊக்குவிப்பதன் மூலம் அதைக் கரைக்கின்றன. இந்த முறையானது உயிரிச்சிதைவு மற்றும் உயிரிப்பொருள் மாற்றத் துறைகளில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், இதன் கரைதல் செயல்முறை முழுமையாக வேதியியல் கரைதல் அல்ல, மாறாக உயிரி வினையூக்கத்தின் மூலமே இது நிகழ்கிறது.

(3) செல்லுலோஸ் கரைதலின் வழிமுறை

வெவ்வேறு வினைப்பொருட்கள் செல்லுலோஸைக் கரைப்பதற்கு வெவ்வேறு வழிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் பொதுவாக அவற்றை இரண்டு முக்கிய வழிமுறைகளின் கீழ் வகைப்படுத்தலாம்:
ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் சிதைவு: போட்டி ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உருவாக்கம் அல்லது அயனி இடைவினை மூலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை அழித்து, அதனை கரையக்கூடியதாக மாற்றுதல்.
மூலக்கூறு சங்கிலி தளர்வு: இயற்பியல் அல்லது வேதியியல் முறைகள் மூலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளின் மென்மையை அதிகரிப்பதும், அவற்றின் படிகத்தன்மையைக் குறைப்பதும் ஆகும், இதன் மூலம் அவை கரைப்பான்களில் கரைய முடியும்.

(4) செல்லுலோஸ் கரைதலின் நடைமுறை பயன்பாடுகள்

செல்லுலோஸ் கரைதல் பல துறைகளில் முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:
செல்லுலோஸ் வழிப்பொருட்களைத் தயாரித்தல்: செல்லுலோஸைக் கரைத்த பிறகு, அதை மேலும் வேதியியல் மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தி செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், செல்லுலோஸ் எஸ்டர்கள் மற்றும் பிற வழிப்பொருட்களைத் தயாரிக்கலாம். இவை உணவு, மருத்துவம், பூச்சுகள் மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
செல்லுலோஸ் அடிப்படையிலான பொருட்கள்: கரைக்கப்பட்ட செல்லுலோஸைப் பயன்படுத்தி, செல்லுலோஸ் நானோ இழைகள், செல்லுலோஸ் சவ்வுகள் மற்றும் பிற பொருட்களைத் தயாரிக்கலாம். இந்தப் பொருட்கள் நல்ல இயந்திரவியல் பண்புகளையும் உயிரிணக்கத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன.
உயிரி ஆற்றல்: செல்லுலோஸைக் கரைத்து சிதைப்பதன் மூலம், அதனை பயோஎத்தனால் போன்ற உயிரி எரிபொருட்களின் உற்பத்திக்குத் தேவையான நொதிக்கக்கூடிய சர்க்கரைகளாக மாற்றலாம். இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டை அடைய உதவுகிறது.

செல்லுலோஸ் கரைதல் என்பது பல வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் வழிமுறைகளை உள்ளடக்கிய ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும். அயனித் திரவங்கள், அமினோ ஆக்சிஜனேற்றக் கரைசல்கள், LiCl-DMAc அமைப்புகள், ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல்கள் மற்றும் செல்லோலைடிக் நொதிகள் ஆகியவை தற்போது செல்லுலோஸைக் கரைப்பதற்கான திறமையான காரணிகளாக அறியப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு காரணிக்கும் அதற்கே உரிய தனித்துவமான கரைதல் வழிமுறையும் பயன்பாட்டுத் துறையும் உண்டு. செல்லுலோஸ் கரைதல் வழிமுறையை ஆழமாக ஆய்வு செய்வதன் மூலம், மேலும் திறமையான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த கரைதல் முறைகள் உருவாக்கப்பட்டு, செல்லுலோஸின் பயன்பாடு மற்றும் வளர்ச்சிக்கு அதிக வாய்ப்புகள் வழங்கப்படும் என்று நம்பப்படுகிறது.