וואָס זענען די סטרוקטורן און טיפּן פון צעלולאָזע עטערס?

1. סטרוקטור און צוגרייטונג פּרינציפּ פון צעלולאָזע עטער

פיגור 1 ווייזט די טיפישע סטרוקטור פון צעלולאָזע עטערס. יעדע bD-אַנהידראָגלוקאָז איינהייט (די איבערחזרנדיקע איינהייט פון צעלולאָזע) פאַרבייט איין גרופּע ביי די C (2), C (3) און C (6) פּאָזיציעס, דאָס הייסט, עס קענען זיין ביז דריי עטער גרופּעס. צוליב די אינטראַ-קייט און אינטער-קייט וואַסערשטאָף בונדן פוןצעלולאָזע מאַקראָמאָלעקולן, עס איז שווער צו צעלאָזן אין וואַסער און כּמעט אַלע אָרגאַנישע סאָלווענטן. די איינפיר פון עטער גרופּעס דורך עטעריפיקאַציע צעשטערט אינטראַמאָלעקולאַרע און אינטערמאָלעקולאַרע וואַסערשטאָף בונדן, פֿאַרבעסערט זיין הידראָפיליסיטי, און שטאַרק פֿאַרבעסערט זיין סאָלוביליטי אין וואַסער מעדיע.

טיפישע עטעריפיצירטע סובסטיטוענטן זענען נידעריק מאלעקולארע וואָג אַלקאָקסי גרופּעס (1 ביז 4 קאַרבאָן אַטאָמען) אָדער הידראָקסיאַלקיל גרופּעס, וואָס קענען דעמאָלט זיין סאַבסטיטוטאַד דורך אנדערע פאַנגקשאַנאַל גרופּעס אַזאַ ווי קאַרבאָקסיל, הידראָקסיל אָדער אַמינאָ גרופּעס. סובסטיטוענטן קענען זיין פון איין, צוויי אָדער מער פאַרשידענע מינים. צוזאמען די צעלולאָזע מאַקראָמאָלעקולאַרע קייט, די הידראָקסיל גרופּעס אויף די C(2), C(3) און C(6) פּאָזיציעס פון יעדער גלוקאָזע אַפּאַראַט זענען סאַבסטיטוטאַד אין פאַרשידענע פּראָפּאָרציעס. שטרענג גערעדט, צעלולאָזע עטער בכלל האט נישט אַ באַשטימטע כעמישע סטרוקטור, אַחוץ פֿאַר יענע פּראָדוקטן וואָס זענען גאָר סאַבסטיטוטאַד דורך איין טיפּ פון גרופּע (אַלע דרייַ הידראָקסיל גרופּעס זענען סאַבסטיטוטאַד). די פּראָדוקטן קענען בלויז זיין געניצט פֿאַר לאַבאָראַטאָריע אַנאַליסיס און פאָרשונג, און האָבן קיין קאמערציעלע ווערט.

(א) די אַלגעמיינע סטרוקטור פון צוויי אַנהידראָגלוקאָז איינהייטן פון דער צעלולאָז עטער מאָלעקולאַרער קייט, R1~R6=H, אדער אַן אָרגאַנישער סובסטיטואַנט;

(ב) א מאָלעקולאַר קייט פראַגמענט פון קאַרבאָקסימעטילהידראָקסיעטיל צעלולאָז, דער גראַד פון סאַבסטיטוציע פון ​​קאַרבאָקסמעטיל איז 0.5, דער גראַד פון סאַבסטיטוציע פון ​​הידראָקסיעטיל איז 2.0, און דער גראַד פון סאַבסטיטוציע פון ​​מאָלאַר איז 3.0. די סטרוקטור רעפּרעזענטירט דעם דורכשניטלעכן סאַבסטיטוציע לעוועל פון עטעראַפייד גרופּעס, אָבער די סאַבסטיטואַנטן זענען אין פאַקט ראַנדאָם.

פֿאַר יעדן סובסטיטואַנט, ווערט די גאַנצע סומע פון ​​עטעריפיקאַציע אויסגעדריקט דורך דעם גראַד פון סובסטיטוציע DS ווערט. דער קייט פון DS איז 0~3, וואָס איז עקוויוואַלענט צו דער דורכשניטלעכער צאָל הידראָקסיל גרופּעס וואָס זענען ריפּלייסט דורך עטעריפיקאַציע גרופּעס אויף יעדער אַנהידראָגלוקאָזע איינהייט.

פֿאַר הידראָקסיאַלקיל צעלולאָזע עטערס, וועט די סאַבסטיטוציע רעאַקציע אָנהייבן עטעריפיקאַציע פֿון נײַע פֿרײַע הידראָקסיל גרופּעס, און דער גראַד פֿון סאַבסטיטוציע קען קוואַנטיפֿיצירט ווערן דורך דעם MS ווערט, דאָס הייסט, דער מאָלאַרער גראַד פֿון סאַבסטיטוציע. עס רעפּרעזענטירט די דורכשניטלעכע צאָל מאָלן פֿון עטעריפיקאַציע אַגענט רעאַקטאַנט צוגעגעבן צו יעדער אַנהידראָגלוקאָזע אײנהייט. אַ טיפּישער רעאַקטאַנט איז עטאַלין אָקסייד און דער פּראָדוקט האט אַ הידראָקסיעטיל סאַבסטיטואַנט. אין פֿיגור 1, איז דער MS ווערט פֿון דעם פּראָדוקט 3.0.

טעאָרעטיש, איז נישטאָ קיין אויבערשטער גרענעץ פֿאַר דעם MS ווערט. אויב דער DS ווערט פֿון דעם גראַד פֿון סאַבסטיטוציע אויף יעדער גלוקאָזע רינג גרופּע איז באַקאַנט, די דורכשניטלעכע קייט לענג פֿון דער עטער זייט קייט. עטלעכע פאַבריקאַנטן נוצן אויך אָפֿט די מאַסע בראָכצאָל (wt%) פֿון פֿאַרשידענע עטעריפיקאַציע גרופּעס (אַזאַ ווי -OCH3 אָדער -OC2H4OH) צו רעפּרעזענטירן דעם סאַבסטיטוציע מדרגה און גראַד אַנשטאָט DS און MS ווערטן. די מאַסע בראָכצאָל פֿון יעדער גרופּע און איר DS אָדער MS ווערט קען קאָנווערטירט ווערן דורך אַ פּשוט חשבון.

רובֿ צעלולאָזע עטערס זענען וואַסער-סאַליאַבאַל פּאָלימערן, און עטלעכע זענען אויך טיילווייז סאַליאַבאַל אין אָרגאַנישע סאָלווענטן. צעלולאָזע עטער האט די קעראַקטעריסטיקס פון הויך עפעקטיווקייט, נידעריק פּרייַז, גרינג פּראַסעסינג, נידעריק טאַקסיסיטי און ברייט פאַרשיידנקייַט, און די פאָדערונג און אַפּלאַקיישאַן פעלדער זענען נאָך יקספּאַנדינג. ווי אַ הילפס-אַגענט, צעלולאָזע עטער האט גרויס אַפּלאַקיישאַן פּאָטענציעל אין פאַרשידענע פעלדער פון אינדוסטריע. קענען זיין באקומען דורך MS/DS.

צעלולאָזע עטערס ווערן קלאַסיפֿיצירט לויט דער כעמישער סטרוקטור פֿון די סובסטיטוענטן אין אַניאָנישע, קאַטיאָנישע און ניט-יאָנישע עטערס. ניט-יאָנישע עטערס קענען ווערן צעטיילט אין וואַסער-לייזלעכע און אויל-לייזלעכע פּראָדוקטן.

פּראָדוקטן וואָס זענען אינדוסטריאַליזירט געוואָרן זענען אויסגערעכנט אין דעם אויבערשטן טייל פון טאַבעלע 1. דער אונטערשטער טייל פון טאַבעלע 1 ליסטירט עטלעכע באַקאַנטע עטעריפיקאַציע גרופּעס, וואָס זענען נאָך נישט געוואָרן וויכטיקע קאמערציעלע פּראָדוקטן.

די אַבריווייישאַן סדר פון די געמישטע עטער סאַבסטיטואַנץ קען זיין געגעבן לויט דער אַלפאַבעטישער סדר אָדער דעם לעוועל פון די ריספּעקטיוו DS (MS), למשל, פֿאַר 2-הידראָקסיעטיל מעטילסעלולאָז, די אַבריווייישאַן איז HEMC, און עס קען אויך זיין געשריבן ווי MHEC צו הויכפּונקט די מעטיל סאַבסטיטואַנט.

די הידראָקסיל גרופּעס אויף צעלולאָז זענען נישט לייכט צוטריטלעך דורך עטעריפיקאַציע אגענטן, און דער עטעריפיקאַציע פּראָצעס ווערט געוויינטלעך דורכגעפירט אונטער אַלקאַלישע באַדינגונגען, בכלל ניצנדיק אַ געוויסע קאָנצענטראַציע פון ​​NaOH וואַסעריקער לייזונג. די צעלולאָז ווערט ערשט געפאָרעמט אין געשוואָלענע אַלקאַלי צעלולאָז מיט NaOH וואַסעריקער לייזונג, און דערנאָך גייט עס דורך אַן עטעריפיקאַציע רעאַקציע מיט אַן עטעריפיקאַציע אגענט. בעת דער פּראָדוקציע און צוגרייטונג פון געמישטע עטערס, זאָל מען נוצן פאַרשידענע טייפּס פון עטעריפיקאַציע אגענטן אין דער זעלבער צייט, אָדער עטעריפיקאַציע זאָל דורכגעפירט ווערן שריט ביי שריט דורך צייטווייליגע צופירן (אויב נייטיק). עס זענען פיר רעאַקציע טייפּס אין דער עטעריפיקאַציע פון ​​צעלולאָז, וואָס זענען צוזאַמענגעפאַסט דורך דער רעאַקציע פאָרמולע (צעלולאָזיק ווערט ערזעצט דורך Cell-OH) ווי פאלגט:

גלייכונג (1) באשרייבט די וויליאַמסאָן עטעריפיקאַציע רעאַקציע. RX איז אַן אַנאָרגאַנישער זויער עסטער, און X איז האַלאָגען Br, Cl אָדער שוועבל זויער עסטער. כלאָריד R-Cl ווערט בכלל גענוצט אין אינדוסטריע, למשל, מעטיל כלאָריד, עטיל כלאָריד אָדער כלאָראַסעטיק זויער. א סטאָיכיאָמעטרישע מאָס באַזע ווערט קאָנסומירט אין אַזעלכע רעאַקציעס. די אינדוסטריאַליזירטע צעלולאָזע עטער פּראָדוקטן מעטיל צעלולאָזע, עטיל צעלולאָזע און קאַרבאָקסמעטיל צעלולאָזע זענען די פּראָדוקטן פון וויליאַמסאָן עטעריפיקאַציע רעאַקציע.

רעאַקציע פֿאָרמולע (2) איז די אַדיציע רעאַקציע פֿון באַזע-קאַטאַליזירטע עפּאָקסידן (אַזאַ ווי R=H, CH3, אָדער C2H5) און הידראָקסיל גרופּעס אויף צעלולאָזע מאָלעקולן אָן צו פֿאַרנוצן באַזע. די רעאַקציע וועט מסתּמא פֿאָרזעצן ווען נײַע הידראָקסיל גרופּעס ווערן גענערירט בעת דער רעאַקציע, וואָס פֿירט צו דער פֿאָרמירונג פֿון אָליגאָאַלקילעטאַלין אָקסייד זײַט קייטן: אַ ענלעכע רעאַקציע מיט 1-אַזירידין (אַזירידין) וועט פֿאָרמירן אַמינאָעטיל עטער: צעל-O-CH2-CH2-NH2. פּראָדוקטן ווי הידראָקסיעטיל צעלולאָזע, הידראָקסיפּראָפּיל צעלולאָזע און הידראָקסיבוטיל צעלולאָזע זענען אַלע פּראָדוקטן פֿון באַזע-קאַטאַליזירטער עפּאָקסידאַציע.

רעאַקציע פֿאָרמולע (3) איז די רעאַקציע צווישן Cell-OH און אָרגאַנישע פֿאַרבינדונגען מיט אַקטיווע טאָפּלטע בינדונגען אין אַלקאַלישער מיטל, Y איז אַן עלעקטראָן-צוציענדיקע גרופּע, ווי CN, CONH2, אָדער SO3-Na+. היינט ווערט די סאָרט רעאַקציע זעלטן גענוצט אינדוסטריעל.

רעאַקציע פֿאָרמולע (4), עטעריפיקאַציע מיט דיאַזאָאַלקאַן, איז נאָך נישט אינדוסטריאַליזירט געוואָרן.

1. טיפּן פון צעלולאָזע עטערס

צעלולאָזע עטער קען זיין מאָנאָעטער אָדער געמישט עטער, און זיינע אייגנשאַפטן זענען אַנדערש. עס זענען נידעריק-סאַבסטיטוטירטע הידראָפילישע גרופּעס אויף דער צעלולאָזע מאַקראָמאָלעקול, ווי הידראָקסיעטיל גרופּעס, וואָס קענען געבן דעם פּראָדוקט אַ געוויסן גראַד פון וואַסער סאָלוביליטי, בשעת פֿאַר הידראָפאָבישע גרופּעס, ווי מעטיל, עטיל, אאז"וו, קען נאָר אַ מיטלמעסיקער סובסטיטוציע הויכער גראַד געבן דעם פּראָדוקט אַ געוויסע וואַסער סאָלוביליטי, און דער נידעריק-סאַבסטיטוטירטער פּראָדוקט שוועלט נאָר אין וואַסער אָדער קען זיין אויפגעלאָזט אין אַ פארדיןטער אַלקאַלי לייזונג. מיט דער טיפער פאָרשונג אויף די אייגנשאַפטן פון צעלולאָזע עטערס, וועלן נייע צעלולאָזע עטערס און זייערע אַפּליקאַציע פעלדער קאַנטיניואַסלי דעוועלאָפּעד און פּראָדוצירט ווערן, און די גרעסטע טרייבקראַפט איז דער ברייטער און קאַנטיניואַסלי ראַפינירטער אַפּליקאַציע מאַרק.

דער אַלגעמיינער געזעץ פון דער השפּעה פון גרופּעס אין געמישטע עטערס אויף סאָלוביליטי אייגנשאַפטן איז:

1) פארגרעסערן דעם אינהאלט פון הידראָפאָבישע גרופּעס אין דעם פּראָדוקט צו פארגרעסערן די הידראָפאָביסיטי פון עטער און נידעריגער מאַכן דעם געל פונקט;

2) פארגרעסערן דעם אינהאלט פון הידראָפילישע גרופּעס (ווי הידראָקסיעטיל גרופּעס) צו פארגרעסערן זיין געל פונקט;

3) די הידראָקסיפּראָפּיל גרופּע איז ספּעציעל, און געהעריקע הידראָקסיפּראָפּילאַציע קען נידעריגער מאַכן די געל טעמפּעראַטור פון דעם פּראָדוקט, און די געל טעמפּעראַטור פון דעם מיטל-הידראָקסיפּראָפּילירטן פּראָדוקט וועט ווידער ארויפגיין, אָבער אַ הויכער מדרגה פון סאַבסטיטוציע וועט רעדוצירן זיין געל פונקט; די סיבה איז צוליב דער ספּעציעלער קאַרבאָן קייט לענג סטרוקטור פון דער הידראָקסיפּראָפּיל גרופּע, נידעריק-מדרגה הידראָקסיפּראָפּילאַציע, שוואַכע וואַסערשטאָף בונדן אין און צווישן מאָלעקולן אין דער צעלולאָז מאַקראָמאָלעקול, און הידראָפילישע הידראָקסיל גרופּעס אויף די צווייַג קייטן. וואַסער איז דאָמינאַנט. אויף דער אַנדערער זייט, אויב די סאַבסטיטוציע איז הויך, וועט זיין פּאָלימעריזאַציע אויף דער זייט גרופּע, דער רעלאַטיווער אינהאַלט פון דער הידראָקסיל גרופּע וועט פאַרקלענערן, די הידראָפאָביציטעט וועט פאַרגרעסערן, און די סאָלוביליטי וועט ווערן פאַרקלענערט אַנשטאָט.

די פּראָדוקציע און פאָרשונג פוןצעלולאָזע עטערהאט א לאנגע געשיכטע. אין 1905, האט סואידא ערשט געמאלדן די עטעריפיקאציע פון ​​צעלולאזע, וואס איז געווען מעטילירט מיט דימעטהיל סולפאט. נישט-יאנישע אלקיל עטערס זענען פאטענטירט געווארן דורך ליליענפעלד (1912), דרייפוס (1914) און לויכס (1920) פאר וואסער-לעזלעכע אדער אויל-לעזלעכע צעלולאזע עטערס, בהתאמה. בוכלער און גאמבערג האבן פראדוצירט בענזיל צעלולאזע אין 1921, קארבאקסימעטהיל צעלולאזע איז ערשט פראדוצירט געווארן דורך יאנסען אין 1918, און הובערט האט פראדוצירט הידראָקסיעטהיל צעלולאזע אין 1920. אין די פריע 1920ער יארן, איז קארבאקסימעטהיל צעלולאזע קאמערציאליזירט געווארן אין דייטשלאנד. פון 1937 ביז 1938, איז די אינדוסטריעלע פראדוקציע פון ​​MC און HEC רעאליזירט געווארן אין די פאראייניגטע שטאטן. שוועדן האט אנגעהויבן די פראדוקציע פון ​​וואסער-לעזלעכע EHEC אין 1945. נאך 1945, האט די פראדוקציע פון ​​צעלולאזע עטער זיך שנעל פארברייטערט אין מערב אייראפע, די פאראייניגטע שטאטן און יאפאן. אין סוף 1957, איז כינע CMC ערשט אריינגעשטעלט געווארן אין פראדוקציע אין שאנגהאי צעלולאיד פאבריק. ביז 2004, וועט מיין לאנד'ס פראדוקציע קאפאציטעט זיין 30,000 טאן יאניש עטער און 10,000 טאן נישט-יאניש עטער. ביז 2007, וועט עס דערגרייכן 100,000 טאן יאניש עטער און 40,000 טאן נישט-יאניש עטער. געמיינזאמע טעכנאלאגיע פירמעס אין לאנד און אויסלאנד ענטשטייען אויך כסדר, און כינע'ס צעלולאזע עטער פראדוקציע קאפאציטעט און טעכנישער ניוואָ פארבעסערט זיך כסדר.

אין די לעצטע יאָרן, זענען פילע צעלולאָזע מאָנאָעטערס און געמישטע עטערס מיט פאַרשידענע DS ווערטן, וויסקאָסיטיעס, ריינקייט און רעאָלאָגישע אייגנשאַפטן קאַנטיניואַסלי דעוועלאָפּעד געוואָרן. איצט, איז דער פאָקוס פון אַנטוויקלונג אין דעם פעלד פון צעלולאָזע עטערס צו אַדאַפּטירן אַוואַנסירטע פּראָדוקציע טעכנאָלאָגיע, נייַע צוגרייטונג טעכנאָלאָגיע, נייַ ויסריכט, נייע פּראָדוקטן, הויך-קוואַליטעט פּראָדוקטן, און סיסטעמאַטישע פּראָדוקטן זאָלן טעכניש אויסגעפאָרשט ווערן.