OS MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE GLUCOSÍDOS DE ALQUILO

A glicosilación de Fischer é o único método de síntese química que permitiu o desenvolvemento das solucións económicas e tecnicamente perfeccionadas actuais para a produción a grande escala de alquilpoliglucósidos. Xa se realizaron plantas de produción con capacidades de máis de 20.000 t/ano que amplían a gama de produtos da industria dos surfactantes con axentes tensioactivos baseados en materias primas renovables. A D-glicosa e os alcohois graxos lineais C8-C16 demostraron ser as materias primas preferidas. Estes edutos pódense converter en alquilpoliglucósidos tensioactivos mediante glicosilación directa de Fischer ou transglicosilación en dous pasos a través de butilpoliglucósido en presenza de catalizadores ácidos, con auga como subproduto. A auga debe destilarse da mestura de reacción para desprazar o equilibrio da reacción cara aos produtos desexados. Durante o proceso de glicosilación, débense evitar as inhomoxeneidades na mestura de reacción, xa que conducen á formación excesiva dos chamados poliglucósidos, que son moi indesexables. Polo tanto, moitas estrataxemas técnicas céntranse na homoxenización dos produtos n-glicosa e alcohois, que son pouco miscibles debido á súa diferenza de polaridade. Durante a reacción, fórmanse enlaces glicosídicos tanto entre o alcohol graxo e a n-glicosa como entre as propias unidades de n-glicosa. Os poliglucósidos alquilicos fórmanse en consecuencia como mesturas de fraccións con diferentes números de unidades de glicosa no residuo alquilo de cadea longa. Cada unha destas fraccións, á súa vez, está composta por varios constituíntes isoméricos, xa que as unidades de n-glicosa asumen diferentes formas anoméricas e formas de anel en equilibrio químico durante a glicosilación de Fischer e as ligazóns glicosídicas entre as unidades de D-glicosa ocorren en varias posicións de enlace posibles. A proporción de anómeros das unidades de D-glicosa é de aproximadamente α/β= 2:1 e parece difícil de influenciar nas condicións descritas da síntese de Fischer. En condicións controladas termodinamicamente, as unidades de n-glicosa contidas na mestura do produto existen predominantemente en forma de piranósidos. O número medio de unidades de n-glicosa por residuo alquilo, o chamado grao de polimerización, é esencialmente función da proporción molar dos edutos durante a fabricación. Debido ás súas pronunciadas propiedades surfactantes[1], dáse especial preferencia aos poliglucósidos de alquilo con graos de polimerización entre 1 e 3, para os que se deben usar aproximadamente de 3 a 10 moles de alcohol graxo por mol de n-glicosa no proceso.

O grao de polimerización diminúe a medida que aumenta o exceso de alcohol graxo. O exceso de alcohol graxo sepárase e recupérase mediante un proceso de destilación ao baleiro de varias etapas con evaporadores de película descendente, de xeito que a tensión térmica se poida manter ao mínimo. A temperatura de evaporación debe ser o suficientemente alta e o tempo de contacto na zona quente o suficientemente longo para garantir unha destilación suficiente do exceso de alcohol graxo e o fluxo da masa fundida de alquilpoliglicósido sen ningunha reacción de descomposición significativa. Pódese empregar vantaxosamente unha serie de etapas de evaporación para separar primeiro a fracción de baixo punto de ebulición, despois a cantidade principal de alcohol graxo e, finalmente, o alcohol graxo restante, ata que o alquilpoliglicósido se funde como un residuo soluble en auga.

Mesmo nas condicións máis suaves para a síntese e evaporación de alcohois graxos, producirase unha decoloración marrón indesexable e requírense procesos de branqueo para refinar o produto. Un método de branqueo que demostrou ser axeitado é engadir un axente oxidante, como o peróxido de hidróxeno, a unha formulación acuosa de poliglicósido de alquilo nun medio alcalino en presenza de ións de magnesio.

Os múltiples estudos e variantes empregados nos procesos de síntese, posprocesamento e refinado garanten que, mesmo hoxe en día, non exista unha solución "chave en man" amplamente aplicable para obter un grao de produto específico. Pola contra, é necesario formular todos os pasos do proceso. Dongfu ofrece algunhas suxestións para o deseño da solución e as solucións técnicas, e explica as condicións químicas e físicas para o proceso de reacción, separación e refinado.

Os tres procesos principais (transglicosilación homoxénea, proceso en suspensión e técnica de alimentación de glicosa) pódense empregar en condicións industriais. Durante a transglicosilación, a concentración do intermedio butil poliglucósido, que actúa como solubilizante para os produtos D-glicosa e butanol, debe manterse por riba de aproximadamente o 15 % na mestura de reacción para evitar inhomoxeneidades. Co mesmo propósito, a concentración de auga na mestura de reacción empregada para a síntese directa de Fischer de alquilpoliglucósidos debe manterse inferior a aproximadamente o 1 %. Con contidos de auga máis altos, existe o risco de converter a D-glicosa cristalina en suspensión nunha masa pegañenta, o que posteriormente daría lugar a un mal procesamento e a unha polimerización excesiva. Unha axitación e homoxeneización eficaces promoven a distribución fina e a reactividade da D-glicosa cristalina na mestura de reacción.

Ao seleccionar o método de síntese e as súas variantes máis sofisticadas, débense ter en conta tanto os factores técnicos como os económicos. Os procesos de transglicosilación homoxéneo baseados en xaropes de D-glicosa parecen especialmente favorables para a produción continua a grande escala. Permiten aforros permanentes na cristalización da materia prima D-glicosa na cadea de valor engadido, o que compensa con creces os maiores investimentos puntuais na etapa de transglicosilación e a recuperación de butanol. O uso de n-butanol non presenta outras desvantaxes, xa que se pode reciclar case por completo, de xeito que as concentracións residuais nos produtos finais recuperados son só unhas poucas partes por millón, o que se pode considerar non crítico. A glicosilación directa de Fischer segundo o proceso en suspensión ou a técnica de alimentación de glicosa prescinde da etapa de transglicosilación e da recuperación de butanol. Tamén se pode realizar de forma continua e require un gasto de capital lixeiramente menor.

No futuro, o subministro e o prezo das materias primas fósiles e renovables, así como o progreso tecnolóxico adicional na produción de polisacáridos de alquilo, terán un impacto decisivo na capacidade do mercado e na capacidade de produción de desenvolvemento e aplicación. O polisacárido base xa conta coas súas propias solucións técnicas que poden proporcionar importantes vantaxes competitivas no mercado do tratamento de superficies para as empresas que desenvolven ou adoptaron tales procesos. Isto é especialmente certo cando os prezos son altos e baixos. O custo de fabricación do axente de fabricación subiu ao nivel habitual, mesmo se o prezo das materias primas locais baixa lixeiramente, pode fixar os substitutos dos surfactantes e pode fomentar a instalación de novas plantas de produción de polisacáridos de alquilo.