CARBOXYMETHYLCELLULOSE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, TỔNG HỢP, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các cellulose carboxymethyl là một hợp chất có nguồn gốc từ cellulose, một polymer của glucose. Nó cũng nhận được tên của xenluloza hoặc kẹo cao su carmellose. Nó có thể ở dạng muối natri.

Carboxymethylcellulose là chất hút ẩm và hòa tan trong nước, không giống như cellulose, không hòa tan trong nước. Một số nhóm –CH ₂ OH trong phân tử glucozơ tạo nên xenlulozơ được thay thế bởi nhóm –CH ₂ OCH ₂ COOH. Sự thay thế này mang lại đặc tính ion cho cấu trúc của nó.

Nguồn: Bởi LHcheM, từ Wikimedia Commons

Nhưng cellulose là gì? Nó là một chất tạo màng sinh học được tạo thành hoàn toàn từ các phân tử β-glucose, được liên kết bởi các liên kết β-1,4-o-glucosidic. Xenlulozơ có công thức (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n với giá trị _n nhỏ nhất là 2000. Polyme có thể có cấu trúc tuyến tính hoặc dạng sợi, là thành phần chính của thành tế bào thực vật.

Cấu trúc nhỏ gọn của nó không thể xuyên qua bởi nước và do đó không hòa tan trong nó. Mặc dù được tạo thành từ glucose, nhưng động vật không thể sử dụng cellulose vì chúng thiếu enzym xenlulaza để phá vỡ liên kết β1,4-glucosidic.

Nhóm cacboxymetyl gắn với xenluloza tạo cho bề mặt cacboxymetylcellulose mang điện tích âm. Các điện tích này cho phép nó sử dụng trong kỹ thuật sắc ký trao đổi ion, hoạt động như một chất trao đổi cation được sử dụng trong quá trình tinh chế protein.

Do đặc tính ưa nước, carboxymethylcellulose được sử dụng trong điều trị khô mắt. Tương tự như vậy, do đặc tính này, nó đã được sử dụng trong sản xuất tã giấy và các sản phẩm vệ sinh loại này. Các ứng dụng này là một ví dụ về danh sách khổng lồ các công dụng và / hoặc ứng dụng mà hợp chất này có.

Đặc điểm vật lý và hóa học

Công thức

RnOCH ₂ -COOH

Ngoại hình

Bột trắng. Natri carboxymethyl cellulose: các hạt dạng sợi màu trắng hoặc trắng đục.

Ngửi và nếm

Không mùi và không vị.

Khả năng hòa tan trong nước

Nó có thể hòa tan (20 mg / mL).

Khả năng hòa tan trong dung môi hữu cơ

Nó không hòa tan trong metanol, etanol, dietyl ete, axeton, cloroform, và cả trong benzen.

Điểm phân hủy

274 ° C.

Tỉ trọng

0,7 - 0,9 g / cm ³ .

Tính axit

Nó tương tự như axit axetic và hằng số phân ly của nó là 5 x 10 ^-5 .

Kết cấu

Nguồn: Bởi Elrond, từ Wikimedia Commons

Hình ảnh trên cho thấy cấu trúc của một đơn vị monome carboxymethylcellulose. Lưu ý rằng H của các nhóm hydroxyl được thay thế bởi các nhóm CH ₂ COOH; Trừ nhóm OH ở C-3. Đó là, theo hình ảnh, polyme không được thay thế hoàn toàn.

Nhóm CH ₂ COOH có thể deprotonat và bao quanh chúng bởi lực hút tĩnh điện của các cation Na ⁺ : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Nhờ chúng mà carboxymethylcellulose rất dễ hòa tan trong nước, vì nó có khả năng tạo liên kết hydro với nó (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Đây là nguyên nhân chính tạo nên đặc tính ưa nước và hút ẩm rõ rệt của nó.

Ngoài ra, các nhóm này dễ bay hơi hơn nhiều so với hydroxyl, do đó các đặc tính hóa lý của polyme thay đổi so với cellulose ban đầu. Kích thước lớn của nó ngăn cản sự hình thành các liên kết hydro bên trong, tức là giữa các chuỗi đơn phân, khiến các vòng tiếp xúc hoàn toàn với các tương tác với nước.

Do đó, mức độ thay thế OH bằng CH ₂ COOH càng lớn thì tính chất ưa nước của xenlulozơ tạo thành càng lớn. Về mặt vi thể, sự khác biệt này có thể không rõ ràng lắm; nhưng trên quy mô vĩ mô, nó sẽ giống như có thể hòa tan một khối gỗ trong một thùng nước nếu sự thay thế như vậy xảy ra ngay tại chỗ.

Tổng hợp

Để thu được carboxymethylcellulose, từ sợi cellulose, quy trình Druvacell được thực hiện theo:

A) Các sợi xenluloza được xử lý bằng isopropanol và các chất kiềm để tạo ra sự trương nở của chúng và sự ion hóa của các nhóm hydroxyl.

B) Các sợi xenlulozơ từ quá trình xử lý trước được kiềm hóa tiếp tục bằng cách xử lý với NaOH, theo phản ứng sau:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Sợi xenlulozơ liên kết với NaOH sau đó phản ứng với natri cloaxetat, do đó tạo ra natri cacboxymetylcellulose:

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

Ràng buộc của COO ^- nhóm để cellulose để tạo thành làm cho carboxymethiclulose nó hòa tan trong nước và phản ứng nhiều hơn nữa.

Nó dùng để làm gì (sử dụng)

Carboxymethylcellulose có nhiều công dụng và ứng dụng do tính ưa nước và khả năng kết hợp với nhiều hợp chất. Trong số các công dụng của nó là những điều sau đây.

Thức ăn

-Nó được sử dụng như một chất làm đặc và ổn định cho thực phẩm. Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất xơ và chất nhũ hóa ăn kiêng. Nó được sử dụng trong việc lắc kem, kem và kem, cũng như hỗ trợ tạo gel và bánh pudding gelatin.

-Được sử dụng như một chất đình chỉ trong nước trái cây và như một chất keo bảo vệ trong mayonnaise. Nó cũng được sử dụng để phủ bề mặt của trái cây.

-Bởi vì carboxymethylcellulose không được cơ thể chuyển hóa, nó có thể được sử dụng cho những người ăn kiêng ít calo.

Thuốc

-Dung dịch cacboxymethylcellulose tạo thành gel được sử dụng trong phẫu thuật tim, lồng ngực và giác mạc.

-Trong các hoạt động lồng ngực, phổi được ghim và bao phủ bởi dung dịch carboxymethylcellulose. Điều này để tránh rò rỉ không khí chứa trong phế nang và sự xâm nhập của chất lỏng vào phổi.

- Trong ngành chỉnh hình, carboxymethylcellulose được sử dụng để bôi trơn khớp, đặc biệt là ở cổ tay, đầu gối và hông. Dung dịch polyme được tiêm vào khớp để ngăn chặn sự xói mòn, viêm nhiễm và khả năng phá hủy sụn.

-Nó được sử dụng trong điều trị khô và kích ứng mắt. Nó cũng được sử dụng như một chất bảo vệ để ngăn ngừa tổn thương nhãn cầu, chẳng hạn như có thể xảy ra khi đặt kính áp tròng.

-Carboxymethylcellulose cũng được sử dụng trong điều trị táo bón, hỗ trợ hình thành phân với độ đặc thích hợp. Nó được sử dụng như một loại thuốc nhuận tràng.

- Sự kết hợp của carboxymethylcellulose-heparin đã được sử dụng để ngăn ngừa sự kết dính trong các cuộc phẫu thuật.

Ngành công nghiệp xây dựng

- Hoạt động như một chất ổn định và hút nước trong hầu hết các chế phẩm xi măng và vật liệu xây dựng. Nó cải thiện sự phân tán của cát trong xi măng, ngoài ra nó còn làm tăng khả năng kết dính của xi măng.

-Nó cũng được sử dụng như một phần của chất kết dính cho giấy bọc.

Trong chất tẩy rửa

Ngành công nghiệp có lẽ có mức tiêu thụ cacboxymethylcellulose cao nhất là sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa. Nó hoạt động như một chất ức chế ngăn không cho chất béo, chất tẩy rửa loại bỏ khỏi bề mặt vải, khỏi dính lại với chúng.

Chất kết dính

-Nó được sử dụng để tạo chất kết dính cho giấy, vì nó không làm bẩn giấy, không gây mùi và có thể tháo rời. Điều này làm cho nó lý tưởng để sử dụng trong việc sửa chữa sách hoặc các tài liệu khác.

-Nó cũng đã được thử nghiệm trong hỗn hợp với tinh bột và phenol fomandehit để tạo ra các loại keo cho phép kết hợp các tấm gỗ.

Ngành công nghiệp rượu

Nó được sử dụng để tránh sự kết tủa của muối tartaric có trong rượu.

Công nghiệp giấy

-Việc phủ các chế phẩm carboxymethylcellulose của giấy và bìa cứng làm giảm tiêu thụ sáp. Nó cũng làm giảm mức tiêu thụ mực in, dẫn đến bề mặt có độ bóng cao hơn. Ngoài ra, bề mặt của giấy có độ mịn cao hơn và khả năng chống dầu mỡ tốt hơn.

-Carboxymethylcellulose cải thiện liên kết giữa các sợi giấy, cải thiện màu sắc của chúng. Nó cũng được sử dụng như một chất phân tán phụ trợ trong quá trình ép đùn sợi bột giấy xenlulo, ngăn ngừa sự keo tụ của chúng.

nông nghiệp

Carboxymethylcellulose hoạt động như một chất phân tán thuốc trừ sâu. Ngoài ra, nó được sử dụng như một loại keo để kết dính thuốc trừ sâu với bề mặt của lá cây. Trong một số trường hợp, nó được sử dụng như một chất hỗ trợ trong việc phân hủy một số loại phân bón gây ô nhiễm nặng.

Mỹ phẩm

Nó được sử dụng như một chất làm đặc, ổn định và tạo màng trong các loại kem, nước thơm, dầu gội và các sản phẩm chăm sóc tóc. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để điều chế gel dùng trong việc làm sạch răng.

Sơn

Nó được sử dụng trong sản xuất sơn và vecni gốc dầu, hoạt động như một chất làm đặc và phân tán các chất màu trong chất lỏng.

Chất dẻo

Nó được sử dụng để tăng độ nhớt của mủ.

Gốm sứ

Nó được sử dụng để nối các mảnh sứ, vì dung dịch carboxymethylcellulose bắt nguồn khi nướng một ít tro.

Ngành dệt may

-Nó được sử dụng ở dạng thô để tránh biến dạng vải. Carboxymethylcellulose, kết hợp với tinh bột, được sử dụng trong các tiệm giặt là. Nó cũng được sử dụng trong quá trình hoàn thiện vải. Trong quá trình sản xuất, các loại vải được ngâm tẩm với carboxymethylcellulose và sau đó được xử lý bằng axit và nhiệt.

-Nó được sử dụng trong việc in vải, cộng tác như một chất làm đặc cho sơn dệt và vecni.

Ngành công nghiệp dược phẩm

-Carboxymethylcellulose được sử dụng trong lớp phủ của viên thuốc. Polyme không hòa tan trong điều kiện dạ dày có tính axit, nhưng hòa tan trong ruột non, nơi các chất điều trị được hấp thụ.

-Nó cũng được sử dụng dưới dạng gel trước đây, chất vận chuyển ma túy dưới dạng thuốc mỡ. Hơn nữa, nó được sử dụng như một chất ổn định trong huyền phù và nhũ tương. Nó được sử dụng như một chất kết dính sinh học trong viên nén liên kết với chất nhầy của cơ thể.

Người giới thiệu

1. Hóa chất Sidley. (2018). Tính chất của Natri Carboxymethyl Cellulose. Phục hồi từ: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Carboxymethylcellulose. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (Ngày 11 tháng 10 năm 2006). Các ứng dụng khác nhau của carboxymethylcellulose. Phục hồi từ: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Tối ưu hóa quá trình carboxymethyl hóa cellulose từ bã mía. . Được khôi phục từ: aaiq.org.ar
5. Sự kết hợp carboxymethylellulose-heparin để ngăn ngừa dính phẫu thuật. (2017) Tạp chí nghiên cứu phẫu thuật 213: 222-233.