КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЮЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, СИНТЕЗ, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Карбоксиметилцелюлози є з'єднанням , отримане з целюлози, полімер глюкози. Він також отримує назви целюлози або кармеллози. Він може бути у вигляді натрієвої солі.

Карбоксиметилцелюлоза гігроскопічна і розчинна у воді, на відміну від целюлози, яка нерозчинна у воді. Деякі -CH ₂ OH групи молекул глюкози, що складаються з целюлози, мають заміщені групи -CH ₂ OCH ₂ COOH. Ця заміна надає іонним властивостям її структурі.

Джерело: Автор LHcheM, з Wikimedia Commons

Але що таке целюлоза? Це біополімер, що складається виключно з молекул β-глюкози, пов'язаних β-1,4-о-глюкозидними зв’язками. Целюлоза має формулу (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n з мінімальним значенням 2000 для n. Полімер може мати лінійну або волокнисту структуру, будучи основною складовою клітинної стінки рослини.

Його компактна структура непроникна водою і тому в ній нерозчинна. Незважаючи на те, що складається з глюкози, целюлоза не може використовуватися тваринами, оскільки їм не вистачає ферменту целюлази для розриву β1,4-глюкозидних зв’язків.

Карбоксиметильна група, приєднана до целюлози, дає карбоксиметилцелюлозі негативно заряджену поверхню. Ці заряди дозволяють використовувати його в техніці іонообмінної хроматографії, функціонуючи як катіоніт, який використовується при очищенні білків.

Завдяки гідрофільній властивості карбоксиметилцелюлоза застосовується при лікуванні сухих очей. Так само завдяки цій властивості його застосовували у виробництві памперсів та сантехнічних виробів цього типу. Ці програми слугують прикладом величезного списку застосувань та / або застосувань, якими володіє ця сполука.

Фізичні та хімічні характеристики

Формула

RnOCH ₂ -СООН

Зовнішність

Білий порошок. Карбоксиметилцелюлоза натрію: білі або молочно-волокнисті частинки.

Запах і смак

Без запаху і без смаку.

Розчинність у воді

Він розчинний (20 мг / мл).

Розчинність в органічних розчинниках

Він нерозчинний у метанолі, етанолі, діетиловому ефірі, ацетоні, хлороформі, а також у бензолі.

Точка розкладання

274 ° С.

Щільність

0,7 - 0,9 г / см ³ .

Кислотність

Він схожий на оцтову кислоту і її константа дисоціації становить 5 х 10 ^-5 .

Будова

Джерело: Елронд, з Wikimedia Commons

На верхньому зображенні показана структура мономерної одиниці карбоксиметилцелюлози. Зазначимо, що H з гідроксильних груп заміщені CH ₂ COOH групами ; За винятком групи OH на С-3. Тобто, згідно з зображенням, полімер не повністю заміщений.

Групи CH ₂ COOH можуть депротонировать і оточувати себе електростатичним притяганням катіонів Na ⁺ : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Саме завдяки їм карбоксиметилцелюлоза дуже розчинна у воді, оскільки здатна утворювати з нею водневі зв’язки (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Це головна причина його вираженого гідрофільного та гігроскопічного характеру.

Також ці групи набагато об'ємніші, ніж гідроксили, так що фізико-хімічні властивості полімеру змінюються щодо вихідної целюлози. Його великі розміри перешкоджають утворенню внутрішніх водневих зв’язків, тобто між мономерними ланцюгами, залишаючи кільця, повністю піддані взаємодії з водою.

Отже, чим більше ступінь заміщення ОН CH ₂ COOH, тим більший гідрофільний характер отриманої целюлози. Мікроскопічно ця різниця може бути не дуже очевидною; але на макроскопічних масштабах це було б те саме, що можна було б розчинити брусок деревини в ємності з водою, якби такі заміни відбулися на місці.

Синтез

Для отримання карбоксиметилцелюлози з целюлозних волокон дотримується процедура Друвацелла:

А) Целюлозні волокна обробляють ізопропанолом і лугами, щоб викликати їх набухання та іонізацію гідроксильних груп.

Б) Целюлозні волокна попередньої обробки додатково підщеплюють обробкою NaOH відповідно до наступної реакції:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

С) Целюлозні волокна, пов'язані з NaOH, потім реагують з хлорацетатом натрію, утворюючи таким чином карбоксиметилцелюлозу натрію:

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

Зв'язування СОО ^- групи з целюлозою з утворенням карбоксиметиклюлози робить її розчинною у воді та більш реакційноздатною.

Для чого це (використовує)

Карбоксиметилцелюлоза має численні сфери застосування та застосування завдяки своїй гідрофільності та здатності поєднуватись із численними сполуками. Серед її використання можна виділити наступні.

Продукти харчування

-Використовується як загусник і стабілізатор для їжі. Крім того, його використовують як харчові волокна та емульгатори. Його використовують при струшуванні морозива, кремів і кремів, а також як допоміжний засіб при утворенні желатинових гелів і пудингів.

-Використовується як суспендуючий засіб у фруктових соках та як захисний колоїд у майонезі. Його також використовують для покриття поверхні плодів.

-Оскільки карбоксиметилцелюлоза не метаболізується організмом, її можна вживати людям на низькокалорійній дієті.

Ліки

-Карбоксиметилцелюлозні розчини утворюють гелі, що застосовуються при операціях на серці, грудній клітці та рогіві.

-При операціях на грудях легені зшиваються і покриваються розчином карбоксиметилцелюлози. Це для того, щоб уникнути витоку повітря, що міститься в альвеолах, і потрапляння рідини в легені.

-У галузі ортопедії карбоксиметилцелюлоза використовується при змащуванні суглобів, особливо в області зап’ястя, колін і стегон. Полімерний розчин вводять в суглоби для запобігання ерозії, запалення та можливого руйнування хряща.

-Використовується при лікуванні сухості та подразнення очей. Він також використовується як захисний засіб для запобігання пошкодження очного яблука, наприклад, що може статися при розміщенні контактних лінз.

-Карбоксиметилцелюлоза також використовується при лікуванні запорів, сприяючи утворенню калу з відповідною консистенцією. Його використовують як проносне.

-Компанія карбоксиметилцелюлоза-гепарин була використана для запобігання адгезії під час операцій.

Будівельна промисловість

-Діє як стабілізуючий та гідрофільний агент у більшості цементних препаратів та будівельних матеріалів. Це покращує дисперсність піску в цементі, крім того збільшує адгезійну дію цементу.

-Ви також використовується як частина клеїв для оббивних паперів.

У миючих засобах

Галузь промисловості, яка, можливо, найбільше споживає карбоксиметилцелюлозу, - це у виробництві мила та миючих засобів. Він діє як гальмуючий засіб, що запобігає повторному з'єднанню їх жирів, видалених з поверхні тканин миючими засобами.

Клеї

-Використовується при розробці клеїв для паперу, оскільки він не забарвлює його, не видає запаху і він є знімним. Це робить його ідеальним для використання у ремонті книг чи інших матеріалів.

-Випробували також суміші з крохмалем та фенолом формальдегідом для одержання клеїв, які дозволяють з'єднати деревні листи.

Винна промисловість

Він використовується для уникнення осадження винних солей, присутніх у вині.

Паперова промисловість

-Покриття карбоксиметилцелюлозними препаратами з вощених паперів і картону знижує витрату воску. Це також зменшує витрату друкарської фарби, що призводить до підвищення рівня блиску. Крім того, поверхня паперу має більшу гладкість і більшу стійкість до змащення.

-Карбоксиметилцелюлоза покращує зв’язок між паперовими волокнами, покращуючи їх забарвлення. Його також використовують як допоміжний диспергатор при екструзії волокон целюлозної пульпи, уникаючи їх флокуляції.

землеробство

Карбоксиметилцелюлоза діє як диспергуючий засіб для пестицидів. Також його використовують як клей для склеювання інсектициду на поверхні листя рослин. Інколи він використовується як допоміжний засіб при деградації деяких сильно забруднюючих добрив.

Косметика

Застосовується як загусник, стабілізатор і плівка, що утворюється в кремах, лосьйонах, шампунях та засобах по догляду за волоссям. Крім того, його використовують при приготуванні гелів для використання в чистці зубів.

Фарби

Його використовують у виробництві фарб і лаків на масляній основі, діючи як загусник і диспергуючий засіб для пігментів у рідинах.

Пластик

Застосовується для підвищення в'язкості латексу.

Кераміка

Він використовується для з'єднання порцелянових шматочків, оскільки розчини карбоксиметилцелюлози виникають при випіканні кількох золи.

Текстильна промисловість

-Використовується в сирому вигляді, щоб уникнути деформації тканин. Карбоксиметилцелюлоза в поєднанні з крохмалем використовується в пральнях. Також використовується при обробці тканин. Під час їх виготовлення тканини просочують карбоксиметилцелюлозою, а потім обробляють кислотою та теплом.

-Використовується для друку тканин, співпрацюючи як загусник для текстильних фарб і лаків.

Фармацевтична промисловість

-Карбоксиметилцелюлоза використовується в покритті таблеток ліків. Полімер нерозчинний в кислих умовах шлунка, але розчинний в тонкому кишечнику, де терапевтичні засоби всмоктуються.

-Використовується також як гель-колишнє, носійство ліків у вигляді мазей. Крім того, його використовують як стабілізуючий засіб у суспензіях та емульсіях. Його використовують як біоадгезив у таблетках, які зв’язуються зі слизом тіла.

Список літератури

1. Sidley Chemical. (2018). Властивості карбоксиметилцелюлози натрію. Відновлено з: celluloseether.com
2. Вікіпедія. (2018). Карбоксиметилцелюлоза. Відновлено з: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 жовтня 2006 р.). Різне застосування карбоксиметилцелюлози. Відновлено з сайту: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Оптимізація процесу карбоксиметилювання целюлози з цукрової тростини. . Відновлено з: aaiq.org.ar
5. Комбінація карбоксиметиллюлоза-гепарин для профілактики хірургічних спайок. (2017) Журнал хірургічних досліджень 213: 222-233.