КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛУЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, СИНТЕЗ, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На карбоксиметил целулозата е съединение, получено от целулоза, полимер на глюкозата. Той също получава имената на целулоза или кармелоза. Може да бъде под формата на натриева сол.

Карбоксиметилцелулозата е хигроскопична и разтворима във вода, за разлика от целулозата, която е неразтворима във вода. Някои -СН ₂ ОН групи на молекулите на глюкоза, които съставляват целулоза са заместени от -CH ₂ ОСНз ₂ СООН групи. Това заместване придава йонни свойства на неговата структура.

Източник: От LHcheM, от Wikimedia Commons

Но какво е целулоза? Това е биополимер, изграден изключително от бета-глюкозни молекули, свързани чрез β-1,4-о-глюкозидни връзки. Целулозата има формулата (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n с минимална стойност 2000 за n. Полимерът може да има линейна или влакнеста структура, като е основната съставка на растителната клетъчна стена.

Компактната му структура е непроницаема за вода и следователно неразтворима в нея. Въпреки че е съставена от глюкоза, целулозата не може да се използва от животни, тъй като им липсва ензимът за целулаза, който да разруши β1,4-глюкозидните връзки.

Карбоксиметилната група, прикрепена към целулозата, дава на карбоксиметилцелулозата отрицателно заредена повърхност. Тези заряди позволяват използването му в техниката на йонообменната хроматография, функционираща като катионен обменник, който се използва при пречистването на протеини.

Поради хидрофилното си свойство, карбоксиметилцелулозата се използва при лечението на сухи очи. По същия начин, поради това свойство, той е бил използван при производството на памперси и санитарни изделия от този тип. Тези приложения служат като пример за огромния списък от приложения и / или приложения, които има това съединение.

Физични и химични характеристики

формула

RnOCH ₂ -COOH

Външен вид

Бяла пудра. Натриева карбоксиметил целулоза: бели или млечно влакнести частици.

Мирис и вкус

Без мирис и безвкус.

Разтворимост във вода

Той е разтворим (20 mg / mL).

Разтворимост в органични разтворители

Той е неразтворим в метанол, етанол, диетилов етер, ацетон, хлороформ, а също и в бензен.

Точка на разлагане

274 ° С.

плътност

0,7 - 0,9 гр / см ³.

киселинност

Той е подобен на оцетната киселина и неговата константа на дисоциация е 5 х 10 ^-5.

структура

Източник: От Elrond, от Wikimedia Commons

Горното изображение показва структурата на мономерна единица за карбоксиметилцелулоза. Имайте предвид, че Н хидроксилните групи са заместени от СН ₂ СООН групи; С изключение на OH групата при C-3. Тоест, според изображението, полимерът не е напълно заместен.

СН ₂ СООН групи могат депротонират и се заобикалят чрез електростатично привличане на Na ⁺ катиони: CH ₂ СОО ^- Na ⁺. Благодарение на тези, които карбоксиметилцелулоза е много разтворим във вода, тъй като е в състояние да образува водородни връзки с него (CH ₂ СООН-OH ₂). Това е основната причина за неговия подчертан хидрофилен и хигроскопичен характер.

Също така, тези групи са много по-обемни от хидроксилите, така че физикохимичните свойства на полимера се променят по отношение на първоначалната целулоза. Големият му размер предотвратява образуването на вътрешни водородни връзки, тоест между мономерните вериги, оставяйки пръстените напълно изложени на взаимодействия с вода.

Ето защо, по-голяма степента на заместване на ОН от СН ₂ СООН, толкова по-хидрофилен характер на получената целулоза. Микроскопично тази разлика може да не е много очевидна; но на макроскопични везни би било същото като да можеш да разтвориш блок дърва в съд с вода, ако такива замествания се появят на място.

синтез

За получаване на карбоксиметилцелулоза от целулозни влакна се следва процедурата на Druvacell:

А) Целулозните влакна се обработват с изопропанол и основи, за да се предизвика тяхното подуване и йонизация на хидроксилните групи.

Б) Целулозните влакна от предишното третиране се алкализират допълнително чрез третиране с NaOH, съгласно следната реакция:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

В) Целулозните влакна, свързани с NaOH, след това реагират с натриев хлороацетат, като по този начин се получава натриева карбоксиметилцелулоза:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ СОО ^- Na => RceOCH ₂ СОО ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Свързването на COO ^- групата с целулозата, за да образува карбоксиметиклулоза, я прави разтворима във вода и по-реактивна.

За какво е (използва)

Карбоксиметилцелулозата има многобройни приложения и приложения поради своята хидрофилност и способността си да се комбинира с многобройни съединения. Сред неговите употреби са следните.

храни

-Използва се като сгъстител и стабилизатор за храна. В допълнение, той се използва като диетични фибри и емулгатор. Използва се при разклащане на сладолед, кремове и кремове, както и помощно средство при образуването на желатинови гелове и пудинги.

-Използва се като суспендиращо средство в плодови сокове и като защитен колоид в майонезата. Използва се и за покриване на повърхността на плодовете.

-Защото карбоксиметилцелулозата не се метаболизира от организма, тя може да се използва от хора на нискокалорична диета.

Лекарство

-Рабоксиметилцелулозните разтвори образуват гелове, използвани при сърдечни, гръдни и роговични операции.

-При гръдните операции белите дробове се сшиват и се покриват с разтвор на карбоксиметилцелулоза. Това, за да се избегне изтичането на въздух, съдържащ се в алвеолите, и навлизането на течности в белите дробове.

-В клона на ортопедията карбоксиметилцелулозата се използва за смазване на ставите, особено в китките, коленете и бедрата. Полимерният разтвор се инжектира в ставите, за да се предотврати ерозия, възпаление и възможно разрушаване на хрущяла.

-Използва се при лечение на сухи очи и дразнене. Използва се и като защитно средство за предотвратяване на увреждане на очната ябълка, каквото може да възникне при поставянето на контактни лещи.

-Карбоксиметилцелулозата се използва и при лечението на запек, като благоприятства образуването на изпражнения с подходяща консистенция. Използва се като слабително.

- Използвана е комбинация от карбоксиметилцелулоза-хепарин за предотвратяване на сцеплението по време на операции.

Строителна индустрия

-Действа като стабилизиращо и хидрофилно средство в повечето циментови препарати и строителни материали. Подобрява дисперсията на пясък в цимента, в допълнение увеличава адхезивното действие на цимента.

-Използва се и като част от лепилата за хартии за тапицерия.

В почистващи препарати

Отрасълът на индустрията, който може би има най-висока консумация на карбоксиметилцелулоза, е в производството на сапуни и перилни препарати. Действа като инхибиращо средство, което предпазва мазнините, отстранени от повърхността на тъканите чрез почистващи препарати, да не ги съединят отново.

лепила

-Използва се при изработката на лепила за хартията, тъй като не я оцветява, не излъчва миризма и е подвижен. Това го прави идеален за използване при ремонт на книги или други материали.

-Тестван е и в смеси с нишесте и фенол формалдехид за получаване на лепила, които позволяват съединяване на дървесни листове.

Винена промишленост

Използва се, за да се избегне утаяването на винените соли, присъстващи във виното.

Хартиена промишленост

-Покритието с карбоксиметилцелулозни препарати от восъчни хартии и картон намалява консумацията на восъци. Освен това намалява консумацията на печатарско мастило, което води до по-високи гланцови повърхности. В допълнение, повърхността на хартията има по-голяма гладкост и по-голяма устойчивост на мазнини.

-Карбоксиметилцелулозата подобрява връзката между хартиените влакна, подобрявайки оцветяването им. Използва се и като спомагателен дисперсант при екструдиране на влакната на целулозната пулпа, като се избягва флокулацията им.

Земеделие

Карбоксиметилцелулозата действа като диспергиращо средство за пестициди. Също така, той се използва като лепило за свързване на инсектицида с повърхността на листата на растението. В някои случаи се използва като помощно средство при разграждането на някои силно замърсяващи торове.

Козметични продукти

Използва се като сгъстител, стабилизатор и филм, предишен в кремове, лосиони, шампоани и продукти за грижа за косата. В допълнение, той се използва при приготвянето на гелове за употреба при почистване на зъбите.

Бои

Използва се при производството на бои и лакове на маслена основа, действа като сгъстяващо и диспергиращо средство за пигменти в течности.

Plastics

Използва се за увеличаване на вискозитета на латекса.

керамика

Използва се за съединяване на порцеланови парчета, тъй като карбоксиметилцелулозните разтвори възникват при изпичането на няколко пепелта.

Текстилна индустрия

-Използва се в суровия си вид, за да се избегне деформация на тъканите. Карбоксиметилцелулозата, в комбинация с нишесте, се използва в перални. Използва се и при довършителните тъкани. По време на производството им тъканите се импрегнират с карбоксиметилцелулоза и след това се обработват с киселина и топлина.

-Използва се при печат на тъкани, като сътрудничи като сгъстител за текстилни бои и лакове.

Фармацевтична индустрия

-Карбоксиметилцелулозата се използва в покритието на лекарствени таблетки. Полимерът е неразтворим в киселинни условия на стомаха, но е разтворим в тънките черва, където се абсорбират терапевтични агенти.

-Използва се и като бивш гел, носители на лекарства под формата на мехлеми. Освен това, той се използва като стабилизиращ агент в суспензии и емулсии. Използва се като биоадхезив в таблетки, които се свързват с телесната слуз.

Препратки

1. Sidley Chemical. (2018). Свойства на натриевата карбоксиметил целулоза. Възстановено от: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Карбоксиметилпелулозен. Възстановено от: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 октомври 2006 г.). Различните приложения на карбоксиметилцелулозата. Възстановено от: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Оптимизация на процеса на карбоксиметилиране на целулоза от захарна тръстика., Възстановено от: aaiq.org.ar
5. Комбинация карбоксиметилулоза-хепарин за предотвратяване на хирургични сраствания. (2017) Списанието за хирургични изследвания 213: 222-233.