הכנת אתרים תאית

1 הקדמה

נכון לעכשיו, חומר הגלם העיקרי המשמש בהכנתאתר תאיתהיא כותנה, והתפוקה שלה יורדת, וגם המחיר עולה;

יתר על כן, חומרי etherifying נפוצים כגון חומצה כלורואצטית (רעילה מאוד) ואתילן אוקסיד (מסרטן) גם מזיקים יותר לגוף האדם ולסביבה. סֵפֶר

בפרק זה משמשת כחומר הגלם תאית האורן בעלת טוהר היחסי של יותר מ-90% המופק בפרק השני, ותחליף נתרן כלורואצטט ו-2-כלורואתנול.

שימוש בחומצה כלורואצטית רעילה ביותר כחומר מאתר, אניוניקרבוקסימתיל תאית (CMC), הוכנו תאית הידרוקסיאתיל לא יונית.

תאית (HEC) ותאית מעורבת של hydroxyethyl carboxymethyl (HECMC) שלושה אתרי תאית. גורם בודד

טכניקות ההכנה של שלושה אתרי תאית עברו אופטימיזציה באמצעות ניסויים וניסויים אורתוגונליים, ואתרי התאית המסונתזים אופיינו על ידי FT-IR, XRD, H-NMR וכו'.

יסודות האתריפיקציה של תאית

ניתן לחלק את העיקרון של etherification תאית לשני חלקים. החלק הראשון הוא תהליך האלקליזציה, כלומר, במהלך תגובת האלקליזציה של תאית,

מפוזר באופן שווה בתמיסת NaOH, תאית האורן מתנפחת בעוצמה תחת פעולת ערבוב מכני, ועם התרחבות המים

כמות גדולה של מולקולות קטנות של NaOH חדרה לחלק הפנימי של תאית האורן, והגיבו עם קבוצות ההידרוקסיל על טבעת היחידה המבנית של הגלוקוז,

מייצר תאית אלקלית, המרכז הפעיל של תגובת האetherification.

החלק השני הוא תהליך האתריפיקציה, כלומר התגובה בין המרכז הפעיל לנתרן כלורואצטט או 2-כלורואתנול בתנאים אלקליים, וכתוצאה מכך

יחד עם זאת, הגורם המאפר נתרן כלורואצטט ו-2-כלורואתנול יפיקו גם מידה מסוימת של מים בתנאים אלקליים.

תגובות הלוואי נפתרות ליצירת סודיום גליקולאט ואתילן גליקול, בהתאמה.

2 טיפול מקדים בגיבוש אלקלי מרוכז של תאית אורן

ראשית, הכינו ריכוז מסוים של תמיסת NaOH עם מים מפושטים. לאחר מכן, בטמפרטורה מסוימת, 2 גרם של סיבי אורן

הוויטמין מומס בנפח מסוים של תמיסת NaOH, מערבבים במשך תקופה, ולאחר מכן מסוננים לשימוש.

יצרן דגמי מכשירים

מד pH מדויק

סוג אספן חימום בטמפרטורה קבועה בוחש מגנטי

תנור ייבוש בוואקום

מאזן אלקטרוני

משאבת ואקום רב תכליתית מסוג מים במחזור

ספקטרומטר אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה

דיפרקטומטר של רנטגן

ספקטרומטר תהודה מגנטית גרעינית

Hangzhou Aolilong Instrument Co., Ltd.

Hangzhou Huichuang Instrument Equipment Co., Ltd.

Shanghai Jinghong Experimental Equipment Co., Ltd.

METTLER TOLEDO Instruments (Shanghai) Co., Ltd.

Hangzhou David Instruments and Education Instrument Co., Ltd.

American Thermo Fisher Co., Ltd.

חברת American Thermoelectric Switzerland ARL

החברה השוויצרית BRUKER

35

הכנת CMCs

שימוש בתאית אלקלית מעץ אורן שעבר טיפול מוקדם על ידי התגבשות אלקלית מרוכזת כחומר גלם, שימוש באתנול כממס ושימוש בנתרן כלורואצטט כהאתרה

CMC עם DS גבוה יותר הוכן על ידי הוספת אלקלי פעמיים וחומר מאתר פעמיים. הוסף 2 גרם של תאית אלקלית עץ אורן לתוך הבקבוק בעל ארבע הצווארים, ולאחר מכן הוסף נפח מסוים של ממס אתנול, וערבב היטב במשך 30 דקות

בערך, כך שהתאית האלקלית תתפזר במלואה. לאחר מכן הוסף כמות מסוימת של חומר אלקלי ונתרן כלורואצטט כדי להגיב למשך פרק זמן בטמפרטורת אתריפיקציה מסוימת

לאחר זמן, הוספה שנייה של חומר אלקליני ונתרן כלורואצטט ולאחר מכן האטריפיקציה למשך תקופה מסוימת. לאחר סיום התגובה, מתקררים ומתקררים, ואז

לנטרל עם כמות מתאימה של חומצה אצטית קרחונית, ואז לסנן יניקה, לשטוף ולייבש.

הכנת HECs

שימוש בתאית אלקלית מעץ אורן שעבר טיפול מוקדם עם התגבשות אלקלית מרוכזת כחומר גלם, אתנול כממס ו-2-כלורואתנול כאתתריפיקציה

ה-HEC עם MS גבוה יותר הוכן על ידי הוספת אלקלי פעמיים וחומר מאתר פעמיים. הוסף 2 גרם תאית אלקלית עץ אורן לבקבוק בעל ארבע צוואר, והוסף נפח מסוים של 90% (שבריר נפח) אתנול, וערבב

מערבבים לפרק זמן לפיזור מלא, ואז מוסיפים כמות מסוימת של אלקלי, ומחממים לאט, מוסיפים נפח מסוים של 2-

כלורואתנול, מאתר בטמפרטורה קבועה למשך פרק זמן, ולאחר מכן הוסיפו את הנתרן הידרוקסיד הנותר ו-2-כלורואתנול כדי להמשיך את האתריפיקציה למשך תקופה מסוימת. לְטַפֵּל

לאחר השלמת התגובה יש לנטרל עם כמות מסוימת של חומצה אצטית קפואה ולבסוף לסנן עם מסנן זכוכית (G3), לשטוף ולייבש.

הכנת HEMCC

שימוש ב-HEC שהוכן ב- 3.2.3.4 כחומר הגלם, באתנול כמדיום התגובה, ונתרן כלורואצטט כחומר האetherifying להכנה

HECMC. התהליך הספציפי הוא: קח כמות מסוימת של HEC, שים אותה בבקבוק של 100 מ"ל בעל ארבעה צווארים, ולאחר מכן הוסף כמות מסוימת של נפח

90% אתנול, מערבבים באופן מכני למשך תקופה כדי להפוך אותו לפיזור מלא, הוסיפו כמות מסוימת של אלקלי לאחר החימום, והוסיפו לאט

נתרן כלורואצטט, האתריפיקציה בטמפרטורה קבועה מסתיימת לאחר פרק זמן. לאחר השלמת התגובה, נטרלו אותו עם חומצה אצטית קרחונית כדי לנטרל אותה, ולאחר מכן השתמשו במסנן זכוכית (G3)

לאחר סינון יניקה, כביסה וייבוש.

טיהור של אתרי תאית

בתהליך ההכנה של אתר תאית, מיוצרים לעתים קרובות חלק מתוצרי לוואי, בעיקר המלח האנאורגני נתרן כלורי וחלק אחר

זיהומים. על מנת לשפר את איכות האתר התאית, בוצע טיהור פשוט על האתר התאית שהתקבל. כי הם במים

ישנן מסיסות שונה, כך שהניסוי משתמש בחלק נפח מסוים של אתנול hydrated כדי לטהר את שלושת האתרים התאית המוכנים.

לְשַׁנוֹת.

מניחים את דגימת האתר התאית שהוכנה באיכות מסוימת בכוס, הוסיפו כמות מסוימת של 80% אתנול שחומם מראש ל-60 ℃ ~ 65 ℃, ושמרו על ערבוב מכני ב-60 ℃ ~ 65 ℃ על בוחש מגנטי המחמם בטמפרטורה קבועה עבור 10 ℃. דקה קח את הסופרנטנט לייבוש

בכוס נקייה, השתמש בחנקתי כסף כדי לבדוק אם יש יוני כלוריד. אם יש משקע לבן, מסננים אותו דרך מסנן זכוכית ולוקחים את המוצק

חזור על השלבים הקודמים עבור חלק הגוף, עד שלפילטרט לאחר הוספת טיפה אחת של תמיסת AgNO3 אין משקעים לבנים, כלומר, הטיהור והשטיפה יושלמו.

36

לתוך (בעיקר כדי להסיר את תוצר הלוואי של התגובה NaCl). לאחר סינון יניקה, ייבוש, קירור לטמפרטורת החדר ושקילה.

מסה, ג.

שיטות בדיקה ואפיון עבור אתרים תאית

קביעת דרגת ההחלפה (DS) ודרגת ההחלפה המולרית (MS)

קביעת DS: ראשית, שקלו 0.2 גרם (בדיוק עד 0.1 מ"ג) מדגימת האתר תאית המטוהרת והמיובשת, ממיסים אותה ב

80 מ"ל מים מזוקקים, מערבבים באמבט מים בטמפרטורה קבועה ב-30℃ ~ 40℃ למשך 10 דקות. לאחר מכן התאם עם תמיסת חומצה גופרתית או תמיסת NaOH

pH של התמיסה עד שה-pH של התמיסה הוא 8. לאחר מכן, בכוס המצוידת באלקטרודה של מד pH, השתמש בתמיסה סטנדרטית של חומצה גופרתית

כדי טיטרציה, בתנאי ערבוב, צפה בקריאת מד ה-pH תוך כדי טיטרציה, כאשר ערך ה-pH של התמיסה מותאם ל-3.74,

הטיטרציה מסתיימת. שימו לב לנפח התמיסה הסטנדרטית של חומצה גופרתית המשמשת בשלב זה.

דוֹר:

סכום מספרי הפרוטונים העליונים וקבוצת ההידרוקסיאתיל

היחס בין מספר הפרוטונים העליונים; I7 היא המסה של קבוצת המתילן על קבוצת ההידרוקסיאתיל

עוצמת שיא תהודה פרוטונים; היא עוצמת שיא תהודה הפרוטונים של 5 קבוצות מתין וקבוצת מתילן אחת ביחידת הגלוקוז התאית

סְכוּם.

שיטות הבדיקה המתוארות לבדיקת אפיון אינפרא אדום של שלושת אתרי התאית CMC, HEC ו-HEECMC

חוֹק

3.2.4.3 בדיקת XRD

בדיקת אפיון ניתוח דיפרקציה בקרני רנטגן של שלושה אתרים תאית CMC, HEC ו-HEECMC

שיטת הבדיקה המתוארת.

3.2.4.4 בדיקת H-NMR

ספקטרומטר H NMR של HEC נמדד על ידי ספקטרומטר Avance400 H NMR המיוצר על ידי BRUKER.

תוך שימוש בדי-מתיל סולפוקסיד מחולק כממס, התמיסה נבדקה באמצעות ספקטרוסקופיה של מימן נוזלי. תדר הבדיקה היה 75.5MHz.

חם, התמיסה היא 0.5 מ"ל.

3.3 תוצאות וניתוח

3.3.1 אופטימיזציה של תהליך הכנת CMC

תוך שימוש בתאית האורן שהופקה בפרק השני כחומר הגלם, ושימוש בנתרן כלורואצטט כחומר האתריט, אומצה השיטה של ​​ניסוי גורם יחיד,

תהליך ההכנה של CMC עבר אופטימיזציה, והמשתנים הראשוניים של הניסוי נקבעו כפי שמוצג בטבלה 3.3. להלן תהליך ההכנה ל-HEC

באמנות, ניתוח של גורמים שונים.

טבלה 3.3 ערכי גורמים ראשוניים

ערך התחלתי של פקטור

טמפרטורת אלקליזציה של טיפול מקדים/℃ 40

זמן אלקליזציה של טיפול מוקדם/שעה 1

יחס מוצק-נוזל לטיפול מקדים/(ג/מ"ל) 1:25

ריכוז שורית/% 40 לטיפול מוקדם

38

טמפרטורת האתרה בשלב הראשון/℃ 45

זמן אתריפיקציה שלב ראשון/שעה 1

טמפרטורת האתרה שלב שני/℃ 70

זמן האתרה שלב שני/שעה 1

מינון בסיס בשלב האתריפיקציה/גרם 2

כמות חומר האetherifying בשלב האetherification/g 4.3

יחס מאתר מוצק-נוזל/(גרם/מ"ל) 1:15

3.3.1.1 השפעת גורמים שונים על דרגת החלפת CMC בשלב אלקליזציה לפני טיפול

1. ההשפעה של טמפרטורת אלקליזציה לפני טיפול על דרגת ההחלפה של CMC

על מנת לשקול את ההשפעה של טמפרטורת אלקליזציה לפני טיפול על מידת ההחלפה ב-CMC המתקבל, במקרה של קיבוע גורמים אחרים כערכים התחלתיים,

בתנאים, נידונה ההשפעה של טמפרטורת אלקליזציה לפני טיפול על דרגת החלפת CMC, והתוצאות מוצגות באיור.

טמפרטורת אלקליזציה של טיפול מקדים/℃

השפעת טמפרטורת אלקליזציה לפני טיפול על דרגת החלפת CMC

ניתן לראות שמידת ההחלפה של CMC עולה עם עליית טמפרטורת האלקליזציה לפני הטיפול, וטמפרטורת האלקליזציה היא 30 מעלות צלזיוס.

דרגות ההחלפה לעיל יורדות עם עליית הטמפרטורה. הסיבה לכך היא שהטמפרטורה הבסיסית נמוכה מדי, והמולקולות פחות פעילות ואינן מסוגלות

הרס ביעילות את השטח הגבישי של תאית, מה שמקשה על חומר המאתר להיכנס לפנים התאית בשלב האתריפיקציה, ודרגת התגובה גבוהה יחסית.

נמוך, וכתוצאה מכך רמה נמוכה יותר של החלפת מוצר. עם זאת, טמפרטורת האלקליזציה לא צריכה להיות גבוהה מדי. ככל שהטמפרטורה עולה, תחת פעולה של טמפרטורה גבוהה ואלקלי חזק,

תאית נוטה לפירוק חמצוני, ומידת ההחלפה של המוצר CMC פוחתת.

2. השפעת זמן אלקליניזציה לפני טיפול על דרגת החלפת CMC

בתנאי שטמפרטורת האלקליזציה לפני הטיפול היא 30 מעלות צלזיוס וגורמים אחרים הם הערכים ההתחלתיים, נידונה ההשפעה של זמן האלקליזציה לפני הטיפול על CMC.

השפעת ההחלפה. דרגת החלפה

זמן אלקליזציה של טיפול מקדים/שעה

השפעת זמן אלקליניזציה לפני טיפול עלCMCתואר תחלופה

תהליך הנפח עצמו מהיר יחסית, אך התמיסה האלקלית זקוקה לזמן דיפוזיה מסוים בסיב.

ניתן לראות שכאשר זמן האלקליזציה הוא 0.5-1.5 שעות, דרגת ההחלפה של המוצר עולה עם עליית זמן האלקליזציה.

מידת ההחלפה של המוצר שהתקבלה הייתה הגבוהה ביותר כאשר הזמן היה 1.5 שעות, ומידת ההחלפה ירדה עם עליית הזמן לאחר 1.5 שעות. זה יכול

זה יכול להיות בגלל שבתחילת האלקליזציה, עם הארכת זמן האלקליזציה, החדירה של אלקלי לתאית מספיקה יותר, כך שהסיבים

המבנה הראשוני רגוע יותר, מגדיל את חומר האetherifying ואת המדיום הפעיל