La cellulose est un polysaccharide complexe composé de nombreuses unités de glucose reliées par des liaisons β-1,4-glycosidiques. Hè u cumpunente principale di i muri di e cellule vegetali è dà à i muri di e cellule vegetali un forte sustegnu strutturale è a tenacità. A causa di a longa catena moleculare di cellulosa è alta cristallinità, hà una forte stabilità è insolubilità.
(1) Pruprietà di cellulosa è difficultà à dissolve
A cellulosa hà e seguenti proprietà chì facenu difficiule di dissolve:
Alta cristallinità: E catene molecolari di cellulosa formanu una struttura di reticulata stretta attraversu ligami d'idrogenu è forze di van der Waals.
Altu gradu di polimerizazione: U gradu di polimerizazione (vale à dì a durata di a catena molekulari) di cellulosa hè altu, generalmente varieghja da centinaie à millaie di unità di glucose, chì aumenta a stabilità di a molécula.
Rete di ligami di l'idrogenu: I ligami di l'idrogenu sò largamente presenti trà è in catene moleculari di cellulosa, facendu difficiuli di esse distrutti è dissoluti da solventi generali.
(2) Reagenti chì dissolve a cellulosa
Attualmente, i reagenti cunnisciuti chì ponu dissolve in modu efficace a cellulosa includenu principalmente e seguenti categurie:
1. Liquidi ionichi
I liquidi ionici sò liquidi cumposti da cationi organici è anioni organici o inorganici, generalmente cù volatilità bassa, alta stabilità termica è alta regulabilità. Certi liquidi ionichi ponu dissolve a cellulosa, è u mecanismu principale hè di rompe i ligami di l'idrogenu trà e catene moleculari di cellulosa. I liquidi ionici cumuni chì dissolvi a cellulosa include:
1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM] Cl): Stu liquidu ionicu dissolve a cellulosa interagendu cù i ligami di l'idrogenu in a cellulosa per l'accettori di ligami di l'idrogenu.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Stu liquidu ionicu pò dissolve alta concentrazione di cellulosa in cundizioni relativamente miti.
2. Amine suluzione oxidante
A suluzione di l'oxidanti di amine cum'è una suluzione mista di dietilamina (DEA) è di clorur di cobre hè chjamata [soluzione Cu(II)-ammonium], chì hè un sistema di solvente forte chì pò dissolve a cellulosa. Distrughje a struttura cristallina di a cellulosa per via di l'ossidazione è di i legami di l'idrogenu, facendu a catena moleculare di cellulosa più dolce è più soluble.
3. Sistema di lithium chloride-dimethylacetamide (LiCl-DMAc).
U sistema LiCl-DMAc (lithium chloride-dimethylacetamide) hè unu di i metudi classici per dissolve a cellulosa. LiCl pò furmà una cumpetizione per i ligami di l'idrogenu, distrughjendu cusì a reta di ligami d'idrogenu trà e molécule di cellulosa, mentri DMAc cum'è solvente pò interagisce bè cù a catena moleculare di cellulosa.
4. Solu solu di l'acidu clorhidric / chloride di zincu
A suluzione di l'acidu clorhidric / clorur di zincu hè un reattivu scupertu prima chì pò dissolve a cellulosa. Pò dissolve a cellulosa furmendu un effettu di coordinazione trà e catene moleculari di u cloru di zincu è di cellulosa, è l'acidu cloridicu chì distrugge i ligami d'idrogenu trà e molécule di cellulosa. Tuttavia, sta suluzione hè assai corrosiva per l'equipaggiu è hè limitata in applicazioni pratiche.
5. Enzymes fibrinolitiche
L'enzimi fibrinolitici (cum'è cellulasi) dissolvi a cellulosa catalizendu a descomposizione di a cellulosa in oligosaccharidi più chjuchi è monosaccharidi. Stu metudu hà una larga gamma di applicazioni in i campi di a biodegradazione è a cunversione di a biomassa, ancu s'è u so prucessu di dissoluzione ùn hè micca cumpletamente dissoluzione chimica, ma hè ottenuta per via di a biocatalisi.
(3) Meccanismu di dissoluzione di cellulosa
Diversi reagenti anu meccanismi diffirenti per dissolve a cellulosa, ma in generale ponu esse attribuiti à dui mecanismi principali:
Distruzzione di ligami di l'idrogenu: Distrughjendu i ligami d'idrogenu trà e catene moleculari di cellulosa per via di a furmazione di ligami d'idrogenu cumpetitivi o interazzione ionica, facendu solu solubile.
Rilassamentu di a catena moleculare: Aumentendu a dolcezza di e catene moleculari di cellulosa è riducendu a cristalinità di e catene moleculari per mezu fisicu o chimicu, in modu chì ponu esse dissolute in solventi.
(4) Applicazioni pratiche di dissoluzione di cellulosa
A dissoluzione di cellulosa hà applicazioni impurtanti in parechji campi:
Preparazione di derivati di cellulosa: Dopu a dissoluzione di a cellulosa, pò esse più mudificata chimicamente per preparà eteri di cellulosa, esteri di cellulosa è altri derivati, chì sò largamente usati in l'alimentariu, a medicina, i rivestimenti è altri campi.
Materiali basati in cellulosa: Utilizendu cellulosa dissoluta, nanofibres di cellulosa, membrani di cellulosa è altri materiali ponu esse preparati. Questi materiali anu boni proprietà meccaniche è biocompatibilità.
L'energia di a biomassa: Dissolvendu è degradante a cellulosa, pò esse cunvertita in zuccheri fermentabili per a produzzione di biocarburanti cum'è u bioetanol, chì aiuta à ottene u sviluppu è l'utilizazione di l'energia rinnuvevuli.
A dissoluzione di a cellulosa hè un prucessu cumplessu chì implica parechje miccanismi chimichi è fisichi. Liquidi ionici, suluzioni di aminooxidanti, sistemi LiCl-DMAc, suluzioni di l'acidu cloridicu / cloruru di zincu è enzimi cellolitici sò attualmente cunnisciuti per esse agenti efficaci per dissolve a cellulosa. Ogni agentu hà u so propiu mecanismu di dissoluzione unicu è campu d'applicazione. Cù u studiu approfonditu di u mecanismu di dissoluzione di cellulosa, si crede chì i metudi di dissoluzione più efficaci è amichevuli di l'ambiente seranu sviluppati, chì furnisce più pussibulità per l'utilizazione è u sviluppu di a cellulosa.
Postu tempu: Jul-09-2024