КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, СИНТЕЗ, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2024

Карбоксиметилцеллюлозы представляет собой соединение , полученное из целлюлозы, полимер глюкозы. Он также получил названия камеди целлюлоза или кармеллоза. Он может быть в виде натриевой соли.

Карбоксиметилцеллюлоза гигроскопична и растворима в воде, в отличие от целлюлозы, которая не растворяется в воде. Некоторые группы –CH ₂ OH в молекулах глюкозы, составляющих целлюлозу, имеют замещенные группы –CH ₂ OCH ₂ COOH. Эта замена придает его структуре ионные свойства.

Источник: LHcheM, Wikimedia Commons.

Но что такое целлюлоза? Это биополимер, состоящий исключительно из молекул β-глюкозы, связанных β-1,4-о-глюкозидными связями. Целлюлоза имеет формулу (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n с минимальным значением 2000 для n. Полимер может иметь линейную или волокнистую структуру, являясь основным компонентом стенки растительной клетки.

Его компактная структура непроницаема для воды и поэтому не растворяется в ней. Несмотря на то, что целлюлоза состоит из глюкозы, животные не могут использовать целлюлозу, поскольку у них отсутствует фермент целлюлаза, разрушающий β1,4-глюкозидные связи.

Карбоксиметильная группа, присоединенная к целлюлозе, придает карбоксиметилцеллюлозе отрицательно заряженную поверхность. Эти заряды позволяют использовать его в технике ионообменной хроматографии, работая как катионообменник, который используется при очистке белков.

Благодаря своим гидрофильным свойствам карбоксиметилцеллюлоза используется для лечения сухости глаз. Аналогичным образом, благодаря этому свойству, его использовали при производстве подгузников и гигиенических изделий этого типа. Эти приложения служат примером огромного списка применений и / или приложений, которые есть у этого соединения.

Физико-химические характеристики

формула

RnOCH ₂ -COOH

Внешность

Белый порошок. Карбоксиметилцеллюлоза натрия: белые или молочно-волокнистые частицы.

Запах и вкус

Без запаха и вкуса.

Растворимость воды

Он растворим (20 мг / мл).

Растворимость в органических растворителях

Нерастворим в метаноле, этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, хлороформе, а также в бензоле.

Точка разложения

274 ° С.

плотность

0,7 - 0,9 г / см ³ .

кислотность

Он похож на уксусную кислоту, и его константа диссоциации составляет 5 x 10 ^-5 .

Структура

Источник: Элронд, из Wikimedia Commons.

На верхнем изображении показана структура мономерного звена карбоксиметилцеллюлозы. Обратите внимание, что H гидроксильных групп замещены группами CH ₂ COOH; За исключением группы OH в C-3. То есть, согласно изображению, полимер не полностью замещен.

Группы CH ₂ COOH могут депротонировать и окружать себя электростатическим притяжением катионов Na ⁺ : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Именно благодаря им карбоксиметилцеллюлоза хорошо растворяется в воде, так как способна образовывать с ней водородные связи (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Это основная причина его выраженной гидрофильности и гигроскопичности.

Кроме того, эти группы намного более объемны, чем гидроксилы, так что физико-химические свойства полимера изменяются по сравнению с исходной целлюлозой. Его большой размер предотвращает образование внутренних водородных связей, то есть между мономерными цепями, оставляя кольца полностью открытыми для взаимодействия с водой.

Следовательно, чем больше степень замещения ОН на СН ₂ СООН, тем выше гидрофильный характер получаемой целлюлозы. Микроскопически это различие может быть не очень очевидным; но в макроскопических масштабах это было бы то же самое, что растворить кусок дерева в сосуде с водой, если бы такое замещение произошло на месте.

Синтез

Чтобы получить карбоксиметилцеллюлозу из целлюлозных волокон, следуют процедуре Druvacell:

А) Волокна целлюлозы обрабатывают изопропанолом и щелочами, чтобы вызвать их набухание и ионизацию гидроксильных групп.

B) Волокна целлюлозы после предыдущей обработки дополнительно подщелачивают обработкой NaOH в соответствии со следующей реакцией:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Волокна целлюлозы, связанные с NaOH, затем вступают в реакцию с хлорацетатом натрия с образованием карбоксиметилцеллюлозы натрия:

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

Связывание группы COO ^- с целлюлозой с образованием карбоксиметиклюлозы делает ее растворимой в воде и более реакционной.

Для чего это (использует)

Карбоксиметилцеллюлоза имеет множество применений и применений из-за ее гидрофильности и способности сочетаться с многочисленными соединениями. Среди его применений можно выделить следующие.

Продукты

-Используется как загуститель и стабилизатор пищи. Кроме того, он используется как пищевое волокно и эмульгатор. Он используется при взбалтывании мороженого, кремов и кремов, а также как помощник в образовании желатиновых гелей и пудингов.

-Используется как суспендирующий агент во фруктовых соках и как защитный коллоид в майонезе. Его также используют для покрытия поверхности фруктов.

-Поскольку карбоксиметилцеллюлоза не метаболизируется организмом, ее могут использовать люди, соблюдающие низкокалорийную диету.

Лекарство

- Растворы карбоксиметилцеллюлозы образуют гели, используемые при операциях на сердце, грудной клетке и роговице.

-При операциях на грудной клетке легкие сшиваются и покрываются раствором карбоксиметилцеллюлозы. Это для того, чтобы избежать утечки воздуха, содержащегося в альвеолах, и попадания жидкости в легкие.

-В области ортопедии карбоксиметилцеллюлоза используется для смазки суставов, особенно в области запястий, коленей и бедер. Раствор полимера вводят в суставы, чтобы предотвратить эрозию, воспаление и возможное разрушение хряща.

-Он используется при лечении сухости и раздражения глаз. Он также используется в качестве защитного агента для предотвращения повреждения глазного яблока, например, при ношении контактных линз.

-Карбоксиметилцеллюлоза также используется при лечении запоров, способствуя образованию фекалий соответствующей консистенции. Используется как слабительное.

-Комбинация карбоксиметилцеллюлоза-гепарин использовалась для предотвращения спаек во время операций.

Строительная промышленность

- Действует как стабилизирующий и гидрофильный агент в большинстве цементных смесей и строительных материалов. Улучшает диспергирование песка в цементе, кроме того, увеличивает адгезионное действие цемента.

-Он также используется в составе клея для обивочной бумаги.

В моющих средствах

Отрасль промышленности, которая потребляет больше всего карбоксиметилцеллюлозы, - это производство мыла и моющих средств. Он действует как ингибирующий агент, который предотвращает повторное соединение жиров, удаленных с поверхности тканей моющими средствами.

Клеи

-Используется при разработке клея для бумаги, так как не оставляет пятен, не выделяет запаха и снимается. Это делает его идеальным для ремонта книг или других материалов.

-Он также был протестирован в смесях с крахмалом и фенолформальдегидом для разработки клеев, которые позволяют соединение деревянных листов.

Винная промышленность

Он используется, чтобы избежать осаждения солей винной кислоты, присутствующих в вине.

Бумажная промышленность

- Покрытие препаратами карбоксиметилцеллюлозы вощеной бумаги и картона снижает расход воска. Это также снижает расход печатной краски, в результате чего поверхность становится более глянцевой. Кроме того, поверхность бумаги имеет большую гладкость и большую устойчивость к смазке.

-Карбоксиметилцеллюлоза улучшает связь между волокнами бумаги, улучшая их окраску. Он также используется в качестве вспомогательного диспергатора при экструзии волокон целлюлозной массы, предотвращая их флокуляцию.

сельское хозяйство

Карбоксиметилцеллюлоза действует как диспергирующий агент для пестицидов. Кроме того, он используется в качестве клея для приклеивания инсектицида к поверхности листьев растений. В некоторых случаях его используют в качестве средства для разложения некоторых сильно загрязняющих удобрений.

Косметика

Он используется в качестве загустителя, стабилизатора и пленкообразователя в кремах, лосьонах, шампунях и средствах по уходу за волосами. Кроме того, он используется при приготовлении гелей для чистки зубов.

Краски

Он используется в производстве красок и лаков на масляной основе, действуя как загуститель и диспергирующий агент для пигментов в жидкостях.

пластики

Применяется для увеличения вязкости латекса.

керамика

Он используется для соединения кусков фарфора, поскольку растворы карбоксиметилцеллюлозы образуются при выпекании небольшого количества золы.

Текстильная промышленность

-Используется в сыром виде, чтобы избежать деформации тканей. Карбоксиметилцеллюлоза в сочетании с крахмалом используется в прачечных. Он также используется при отделке тканей. В процессе изготовления ткани пропитываются карбоксиметилцеллюлозой, а затем обрабатываются кислотой и теплом.

-Он используется при печати на тканях, в качестве загустителя для текстильных красок и лаков.

Фармацевтическая индустрия

-Карбоксиметилцеллюлоза используется для покрытия таблеток с лекарствами. Полимер нерастворим в кислых условиях желудка, но растворим в тонком кишечнике, где всасываются терапевтические агенты.

-Он также используется как гелеобразователь, носители лекарств в виде мазей. Кроме того, он используется в качестве стабилизатора в суспензиях и эмульсиях. Он используется как биоадгезив в таблетках, которые связываются со слизью тела.

Ссылки

1. Sidley Chemical. (2018). Свойства карбоксиметилцеллюлозы натрия. Получено с: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Карбоксиметилцеллюлоза. Получено с: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 октября 2006 г.). Различные применения карбоксиметилцеллюлозы. Получено с: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Оптимизация процесса карбоксиметилирования целлюлозы из жома сахарного тростника. , Получено с: aaiq.org.ar
5. Комбинация карбоксиметилеллюлозы и гепарина для предотвращения хирургических спаек. (2017) Журнал хирургических исследований 213: 222-233.