Egwyddor strwythur a pharatoi ether seliwlos
Mae Ffigur 1 yn dangos strwythur nodweddiadol etherau seliwlos. Mae pob uned bd-anhydroglucose (yr uned ailadrodd seliwlos) yn disodli un grŵp yn safleoedd C (2), C (3) a C (6), hynny yw, gall fod hyd at dri grŵp ether. Oherwydd bondiau hydrogen o fewn cadwyn a rhyng-gadwynmacromoleciwlau cellwlos, mae'n anodd toddi mewn dŵr a bron pob toddydd organig. Mae cyflwyno grwpiau ether trwy etherification yn dinistrio bondiau hydrogen intramoleciwlaidd a rhyngfoleciwlaidd, yn gwella ei hydroffiligrwydd, ac yn gwella ei hydoddedd yn y cyfryngau dŵr yn fawr.
Mae eilyddion etherified nodweddiadol yn grwpiau alcocsi pwysau moleciwlaidd isel (1 i 4 atom carbon) neu grwpiau hydroxyalkyl, y gellir wedyn eu disodli gan grwpiau swyddogaethol eraill fel carboxyl, hydrocsyl neu grwpiau amino. Gall eilyddion fod o un, dau neu fwy o wahanol fathau. Ar hyd y gadwyn macromoleciwlaidd seliwlos, mae'r grwpiau hydrocsyl ar safleoedd C (2), C (3) a C (6) pob uned glwcos yn cael eu disodli mewn gwahanol gyfrannau. A siarad yn fanwl, yn gyffredinol nid oes gan ether seliwlos strwythur cemegol pendant, ac eithrio'r cynhyrchion hynny sy'n cael eu disodli'n llwyr gan un math o grŵp (mae'r tri grŵp hydrocsyl yn cael eu disodli). Dim ond ar gyfer dadansoddi labordy ac ymchwil y gellir defnyddio'r cynhyrchion hyn, ac nid oes ganddynt unrhyw werth masnachol.
(a) Strwythur cyffredinol dwy uned anhydroglucose o'r gadwyn moleciwlaidd ether seliwlos, R1 ~ R6 = H, neu eilydd organig;
(b) Darn cadwyn foleciwlaidd o garboxymethylseliwlos hydroxyethyl, graddfa amnewid carboxymethyl yw 0.5, graddfa amnewid hydroxyethyl yw 2.0, a graddfa amnewid molar yw 3.0. Mae'r strwythur hwn yn cynrychioli lefel amnewid cyfartalog y grwpiau etherified, ond mae'r eilyddion ar hap mewn gwirionedd.
Ar gyfer pob eilydd, mynegir cyfanswm yr etherification yn ôl graddfa'r gwerth ds amnewid. Yr ystod o DS yw 0 ~ 3, sy'n cyfateb i nifer cyfartalog y grwpiau hydrocsyl ar gyfartaledd y mae grwpiau etherification yn eu disodli ar bob uned anhydroglucose.
Ar gyfer etherau seliwlos hydroxyalkyl, bydd yr adwaith amnewid yn dechrau etheriad o grwpiau hydrocsyl rhad ac am ddim newydd, a gellir meintioli graddfa'r amnewidiad yn ôl gwerth MS, hynny yw, gradd molar yr amnewid. Mae'n cynrychioli nifer cyfartalog y tyrchod o adweithydd asiant etherifying a ychwanegir at bob uned anhydroglucose. Adweithydd nodweddiadol yw ethylen ocsid ac mae gan y cynnyrch eilydd hydroxyethyl. Yn Ffigur 1, gwerth MS y cynnyrch yw 3.0.
Yn ddamcaniaethol, nid oes terfyn uchaf ar gyfer y gwerth MS. Os yw gwerth DS graddfa'r amnewid ar bob grŵp cylch glwcos yn hysbys, mae hyd cadwyn cyfartalog yr ochr ether gweithgynhyrchwyr cadwynog hefyd yn aml yn defnyddio'r ffracsiwn màs (wt%) o wahanol grwpiau etherification (megis -OCH3 neu -OC2H4OH) i gynrychioli'r lefel amnewid a'r radd yn lle gwerthoedd DS ac MS. Gellir trosi ffracsiwn màs pob grŵp a'i werth DS neu MS trwy gyfrifo syml.
Mae'r mwyafrif o etherau cellwlos yn bolymerau sy'n hydoddi mewn dŵr, ac mae rhai hefyd yn rhannol hydawdd mewn toddyddion organig. Mae gan ether cellwlos nodweddion effeithlonrwydd uchel, pris isel, prosesu hawdd, gwenwyndra isel ac amrywiaeth eang, ac mae'r meysydd galw a chymhwyso yn dal i ehangu. Fel asiant ategol, mae gan ether seliwlos botensial cymhwysiad gwych mewn amrywiol feysydd diwydiant. gellir ei gael gan MS/DS.
Mae etherau cellwlos yn cael eu dosbarthu yn ôl strwythur cemegol yr eilyddion yn etherau anionig, cationig ac nonionig. Gellir rhannu etherau nonionig yn gynhyrchion sy'n hydoddi mewn dŵr ac sy'n hydoddi mewn olew.
Rhestrir cynhyrchion sydd wedi'u diwydiannu yn rhan uchaf Tabl 1. Mae rhan isaf Tabl 1 yn rhestru rhai grwpiau etherification hysbys, nad ydynt wedi dod yn gynhyrchion masnachol pwysig eto.
Gellir enwi gorchymyn byrfodd yr eilyddion ether cymysg yn ôl y drefn yn nhrefn yr wyddor neu lefel y DS (MS) priodol, er enghraifft, ar gyfer methylcellwlos 2-hydroxyethyl, mae'r talfyriad yn hEMC, a gellir ei ysgrifennu hefyd fel MHE Tynnwch sylw at yr eilydd methyl.
Nid yw'r grwpiau hydrocsyl ar seliwlos yn hawdd eu cyrraedd gan asiantau etherification, ac mae'r broses etherification fel arfer yn cael ei chyflawni o dan amodau alcalïaidd, gan ddefnyddio crynodiad penodol o doddiant dyfrllyd NaOH yn gyffredinol. Mae'r seliwlos yn cael ei ffurfio gyntaf yn seliwlos alcali chwyddedig gyda hydoddiant dyfrllyd NaOH, ac yna mae'n cael adwaith etherification gydag asiant etherification. Wrth gynhyrchu a pharatoi etherau cymysg, dylid defnyddio gwahanol fathau o gyfryngau etherification ar yr un pryd, neu dylid cynnal etheriad gam wrth gam trwy fwydo ysbeidiol (os oes angen). Mae pedwar math o adweithio wrth etheriad seliwlos, sy'n cael eu crynhoi gan y fformiwla adweithio (mae cellwlosig yn cael ei ddisodli gan gell-OH) fel a ganlyn:
Mae hafaliad (1) yn disgrifio adwaith etherification Williamson. Mae RX yn ester asid anorganig, ac mae X yn Halogen BR, CL neu ester asid sylffwrig. Yn gyffredinol, defnyddir R-CL clorid mewn diwydiant, er enghraifft, methyl clorid, ethyl clorid neu asid cloroacetig. Mae swm stoichiometrig o sylfaen yn cael ei fwyta mewn ymatebion o'r fath. Mae'r cynhyrchion ether seliwlos diwydiannol yn diwydiannol methyl seliwlos, seliwlos ethyl a seliwlos carboxymethyl yn gynhyrchion adwaith etherification Williamson.
Fformiwla adweithio (2) yw adwaith ychwanegu epocsidau sylfaen-gataleiddio (fel r = H, CH3, neu C2H5) a grwpiau hydrocsyl ar foleciwlau seliwlos heb y sylfaen llafurus. Mae'r adwaith hwn yn debygol o barhau wrth i grwpiau hydrocsyl newydd gael eu cynhyrchu yn ystod yr adwaith, gan arwain at ffurfio cadwyni ochr ocsid oligoalkylethylene: bydd adwaith tebyg gydag 1-aziridine (aziridine) . Mae cynhyrchion fel seliwlos hydroxyethyl, cellwlos hydroxypropyl a seliwlos hydroxybutyl i gyd yn gynhyrchion epocsidiad sylfaen-gataleiddio.
Fformiwla adweithio (3) yw'r adwaith rhwng cell-OH a chyfansoddion organig sy'n cynnwys bondiau dwbl gweithredol mewn cyfrwng alcalïaidd, mae Y yn grŵp sy'n tynnu electron, fel CN, CONH2, neu SO3-Na+. Heddiw anaml y defnyddir y math hwn o adwaith yn ddiwydiannol.
Nid yw fformiwla adweithio (4), etherification â diazoalkane wedi'i ddiwydiannu eto.
- Mathau o etherau seliwlos
Gall ether cellwlos fod yn ether monoethol neu gymysg, ac mae ei briodweddau yn wahanol. Mae grwpiau hydroffilig amnewid isel ar y macromoleciwl seliwlos, fel grwpiau hydroxyethyl, a all waddoli'r cynnyrch â rhywfaint o hydoddedd dŵr, tra ar gyfer grwpiau hydroffobig, megis methyl, ethyl, ac ati, dim ond amnewidiad cymedrol sy'n gallu gwneud hynny Rhowch hydoddedd dŵr penodol i'r cynnyrch, a dim ond mewn dŵr y mae'r cynnyrch sydd wedi'i amnewid yn isel yn chwyddo neu gellir ei doddi mewn toddiant alcali gwanedig. Gyda'r ymchwil fanwl ar briodweddau etherau seliwlos, bydd etherau seliwlos newydd a'u meysydd cymhwysiad yn cael eu datblygu a'u cynhyrchu'n barhaus, a'r grym gyrru mwyaf yw'r farchnad ymgeisio eang a mireinio'n barhaus.
Deddf gyffredinol dylanwad grwpiau mewn etherau cymysg ar briodweddau hydoddedd yw:
1) cynyddu cynnwys grwpiau hydroffobig yn y cynnyrch i gynyddu hydroffobigedd ether a gostwng y pwynt gel;
2) cynyddu cynnwys grwpiau hydroffilig (fel grwpiau hydroxyethyl) i gynyddu ei bwynt gel;
3) Mae'r grŵp hydroxypropyl yn arbennig, a gall hydroxypropylation cywir ostwng tymheredd gel y cynnyrch, a bydd tymheredd gel y cynnyrch hydroxypropylated canolig yn codi eto, ond bydd lefel uchel o amnewid yn lleihau ei bwynt gel; Mae'r rheswm yn ganlyniad i strwythur hyd cadwyn carbon arbennig y grŵp hydroxypropyl, hydroxypropylation lefel isel, bondiau hydrogen gwan mewn a rhwng moleciwlau yn y macromolecwl seliwlos, a grwpiau hydrocsyl hydroffilig ar y cadwyni cangen. Mae dŵr yn drech. Ar y llaw arall, os yw'r amnewidiad yn uchel, bydd polymerization ar y grŵp ochr, bydd cynnwys cymharol y grŵp hydrocsyl yn lleihau, bydd yr hydroffobigedd yn cynyddu, a bydd y hydoddedd yn cael ei leihau yn lle.
Cynhyrchu ac ymchwilioether cellwlosmae ganddo hanes hir. Ym 1905, nododd Suida etherification seliwlos yn gyntaf, a oedd yn methylated â sylffad dimethyl. Cafodd etherau alcyl nonionig eu patentio gan Lilienfeld (1912), Dreyfus (1914) a Leuchs (1920) ar gyfer etherau seliwlos sy'n hydoddi mewn dŵr neu sy'n hydoddi ag olew, yn y drefn honno. Cynhyrchodd Buchler a Gomberg seliwlos bensyl ym 1921, cynhyrchwyd seliwlos carboxymethyl gyntaf gan Jansen ym 1918, a chynhyrchodd Hubert seliwlos hydroxyethyl ym 1920. Yn gynnar yn y 1920au, cafodd carboxymethylcellwlose carboxymethylcellwlos yn yr Almaen. Rhwng 1937 a 1938, gwireddwyd cynhyrchiad diwydiannol MC a HEC yn yr Unol Daleithiau. Dechreuodd Sweden gynhyrchu EHEC sy'n hydoddi mewn dŵr ym 1945. Ar ôl 1945, ehangodd cynhyrchu ether seliwlos yn gyflym yng Ngorllewin Ewrop, yr Unol Daleithiau a Japan. Ar ddiwedd 1957, cafodd CMC China ei gynhyrchu gyntaf yn ffatri seliwlos Shanghai. Erbyn 2004, bydd gallu cynhyrchu fy ngwlad yn 30,000 tunnell o ether ïonig a 10,000 tunnell o ether nad yw'n ïonig. Erbyn 2007, bydd yn cyrraedd 100,000 tunnell o ether ïonig a 40,000 tunnell o ether nonionig. Mae cwmnïau technoleg ar y cyd gartref a thramor hefyd yn dod i'r amlwg yn gyson, ac mae gallu cynhyrchu ether seliwlos Tsieina a lefel dechnegol yn gwella'n gyson.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llawer o monoethwyr seliwlos ac etherau cymysg â gwahanol werthoedd DS, gludedd, purdeb ac eiddo rheolegol wedi'u datblygu'n barhaus. Ar hyn o bryd, dylid ymchwilio yn dechnegol i ganolbwyntio datblygiad ym maes etherau seliwlos etherau seliwlos, technoleg paratoi newydd, offer newydd, cynhyrchion newydd, cynhyrchion o ansawdd uchel, a chynhyrchion systematig.
Amser Post: Ebrill-28-2024