செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் வினைப்பொருள் எது?

செல்லுலோஸ் என்பது β-1,4-கிளைகோசிடிக் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட பல குளுக்கோஸ் அலகுகளைக் கொண்ட ஒரு சிக்கலான பாலிசாக்கரைடு ஆகும். இது தாவர செல் சுவர்களின் முக்கிய அங்கமாகும் மற்றும் தாவர செல் சுவர்களுக்கு வலுவான கட்டமைப்பு ஆதரவையும் கடினத்தன்மையையும் அளிக்கிறது. நீண்ட செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலி மற்றும் அதிக படிகத்தன்மை காரணமாக, இது வலுவான நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் கரையாத தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

(1) செல்லுலோஸின் பண்புகள் மற்றும் கரைவதில் சிரமம்

செல்லுலோஸ் பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இது கரைவதை கடினமாக்குகிறது:

உயர் படிகத்தன்மை: செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் படைகள் மூலம் இறுக்கமான லட்டு அமைப்பை உருவாக்குகின்றன.

பாலிமரைசேஷனின் உயர் நிலை: செல்லுலோஸின் பாலிமரைசேஷன் அளவு (அதாவது மூலக்கூறு சங்கிலியின் நீளம்) அதிகமாக உள்ளது, பொதுவாக நூற்றுக்கணக்கில் இருந்து ஆயிரக்கணக்கான குளுக்கோஸ் அலகுகள் வரை இருக்கும், இது மூலக்கூறின் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது.

ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு வலையமைப்பு: ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையேயும் அதற்குள்ளும் பரவலாக உள்ளன, இது பொதுவான கரைப்பான்களால் அழிக்கப்படுவதையும் கரைப்பதையும் கடினமாக்குகிறது.

(2) செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் எதிர்வினைகள்

தற்போது, ​​செல்லுலோஸை திறம்பட கரைக்கக்கூடிய அறியப்பட்ட எதிர்வினைகள் முக்கியமாக பின்வரும் வகைகளை உள்ளடக்கியது:

1. அயனி திரவங்கள்

அயனி திரவங்கள் என்பது கரிம கேஷன்கள் மற்றும் கரிம அல்லது கனிம அயனிகளால் ஆன திரவங்கள், பொதுவாக குறைந்த நிலையற்ற தன்மை, அதிக வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிக அனுசரிப்பு. சில அயனி திரவங்கள் செல்லுலோஸை கரைக்க முடியும், மேலும் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை உடைப்பதே முக்கிய வழிமுறையாகும். செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் பொதுவான அயனி திரவங்கள் பின்வருமாறு:

1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): இந்த அயனி திரவமானது ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு ஏற்பிகள் மூலம் செல்லுலோஸில் உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுடன் தொடர்புகொள்வதன் மூலம் செல்லுலோஸைக் கரைக்கிறது.

1-எத்தில்-3-மெத்திலிமிடாசோலியம் அசிடேட் ([EMIM][Ac]): இந்த அயனி திரவமானது ஒப்பீட்டளவில் லேசான சூழ்நிலையில் செல்லுலோஸின் அதிக செறிவுகளைக் கரைக்கும்.

2. அமீன் ஆக்ஸிஜனேற்ற தீர்வு
டைதிலமைன் (DEA) மற்றும் காப்பர் குளோரைடு ஆகியவற்றின் கலவையான அமீன் ஆக்சிடென்ட் கரைசல் [Cu(II)-அம்மோனியம் கரைசல்] என அழைக்கப்படுகிறது, இது செல்லுலோஸைக் கரைக்கும் ஒரு வலுவான கரைப்பான் அமைப்பாகும். இது செல்லுலோஸின் படிக அமைப்பை ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு மூலம் அழித்து, செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலியை மென்மையாகவும் கரையக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது.

3. லித்தியம் குளோரைடு-டைமெதிலாசெட்டமைடு (LiCl-DMAc) அமைப்பு
LiCl-DMAc (லித்தியம் குளோரைடு-டைமெதிலாசெட்டமைடு) அமைப்பு செல்லுலோஸைக் கரைப்பதற்கான உன்னதமான முறைகளில் ஒன்றாகும். LiCl ஆனது ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளுக்கான போட்டியை உருவாக்குகிறது, இதன் மூலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை அழிக்கிறது, அதே நேரத்தில் DMAc ஒரு கரைப்பானாக செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலியுடன் நன்றாக தொடர்பு கொள்ள முடியும்.

4. ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல்
ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல் செல்லுலோஸை கரைக்கக்கூடிய ஒரு ஆரம்பகால ரீஜெண்ட் ஆகும். இது துத்தநாக குளோரைடு மற்றும் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையே ஒரு ஒருங்கிணைப்பு விளைவை உருவாக்குவதன் மூலம் செல்லுலோஸைக் கரைக்க முடியும், மேலும் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் செல்லுலோஸ் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை அழிக்கிறது. இருப்பினும், இந்த தீர்வு உபகரணங்களுக்கு மிகவும் அரிக்கும் மற்றும் நடைமுறை பயன்பாடுகளில் குறைவாக உள்ளது.

5. ஃபைப்ரினோலிடிக் என்சைம்கள்
ஃபைப்ரினோலிடிக் என்சைம்கள் (செல்லுலேஸ்கள் போன்றவை) செல்லுலோஸின் சிதைவை சிறிய ஒலிகோசாக்கரைடுகள் மற்றும் மோனோசாக்கரைடுகளாக மாற்றுவதன் மூலம் செல்லுலோஸைக் கரைக்கின்றன. இந்த முறையானது மக்கும் தன்மை மற்றும் உயிரியலை மாற்றுதல் ஆகிய துறைகளில் பரவலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, இருப்பினும் அதன் கரைப்பு செயல்முறை முற்றிலும் இரசாயனக் கரைப்பு அல்ல, ஆனால் உயிர்வேதியியல் மூலம் அடையப்படுகிறது.

(3) செல்லுலோஸ் கரைப்பு வழிமுறை

வெவ்வேறு உலைகள் செல்லுலோஸைக் கரைப்பதற்கு வெவ்வேறு வழிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் பொதுவாக அவை இரண்டு முக்கிய வழிமுறைகளுக்குக் காரணமாக இருக்கலாம்:
ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் அழிவு: செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கு இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை போட்டி ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உருவாக்கம் அல்லது அயனி தொடர்பு மூலம் அழித்து, கரையக்கூடியதாக மாற்றுகிறது.
மூலக்கூறு சங்கிலித் தளர்வு: செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகளின் மென்மையை அதிகரிப்பது மற்றும் மூலக்கூறு சங்கிலிகளின் படிகத்தன்மையை உடல் அல்லது இரசாயன வழிமுறைகள் மூலம் குறைத்தல், அதனால் அவை கரைப்பான்களில் கரைக்கப்படும்.

(4) செல்லுலோஸ் கலைப்பு நடைமுறை பயன்பாடுகள்

செல்லுலோஸ் கலைப்பு பல துறைகளில் முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:
செல்லுலோஸ் வழித்தோன்றல்களைத் தயாரித்தல்: செல்லுலோஸைக் கரைத்த பிறகு, செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், செல்லுலோஸ் எஸ்டர்கள் மற்றும் உணவு, மருந்து, பூச்சுகள் மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பிற வழித்தோன்றல்களைத் தயாரிக்க அதை மேலும் வேதியியல் முறையில் மாற்றியமைக்கலாம்.
செல்லுலோஸ் அடிப்படையிலான பொருட்கள்: கரைந்த செல்லுலோஸ், செல்லுலோஸ் நானோ ஃபைபர்கள், செல்லுலோஸ் சவ்வுகள் மற்றும் பிற பொருட்களைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கலாம். இந்த பொருட்கள் நல்ல இயந்திர பண்புகள் மற்றும் உயிர் இணக்கத்தன்மை கொண்டவை.
பயோமாஸ் ஆற்றல்: செல்லுலோஸைக் கரைத்து சிதைப்பதன் மூலம், உயிரி எத்தனால் போன்ற உயிரி எரிபொருட்களின் உற்பத்திக்காக புளிக்கக்கூடிய சர்க்கரையாக மாற்றலாம், இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டை அடைய உதவுகிறது.

செல்லுலோஸ் கரைப்பு என்பது பல இரசாயன மற்றும் இயற்பியல் வழிமுறைகளை உள்ளடக்கிய ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும். அயனி திரவங்கள், அமினோ ஆக்சிடென்ட் கரைசல்கள், LiCl-DMAc அமைப்புகள், ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம்/துத்தநாக குளோரைடு கரைசல்கள் மற்றும் செல்லோலிடிக் என்சைம்கள் ஆகியவை தற்போது செல்லுலோஸை கரைப்பதற்கான பயனுள்ள முகவர்களாக அறியப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு முகவருக்கும் அதன் தனித்துவமான கலைப்பு நுட்பம் மற்றும் பயன்பாட்டு புலம் உள்ளது. செல்லுலோஸ் கரைப்பு பொறிமுறையின் ஆழமான ஆய்வின் மூலம், செல்லுலோஸின் பயன்பாடு மற்றும் வளர்ச்சிக்கு அதிக வாய்ப்புகளை வழங்கும், மிகவும் திறமையான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த கரைப்பு முறைகள் உருவாக்கப்படும் என்று நம்பப்படுகிறது.