KARBOXYMETYLCELULÓZA: VLASTNOSTI, STRUKTURA, SYNTÉZA, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Karboxymethylcelulóza je sloučenina odvozená od celulózy, polymer glukózy. Dostává také jména celulózy nebo karmelózy. Může být ve formě sodné soli.

Karboxymetylcelulóza je hygroskopická a rozpustná ve vodě, na rozdíl od celulózy, která je nerozpustná ve vodě. Některé -CH ₂ OH skupiny molekul glukózy, které tvoří celulózu jsou substituovány -CH ₂ OCH ₂ COOH skupiny. Tato substituce dává jeho iontové vlastnosti.

Zdroj: LHcheM, z Wikimedia Commons

Co je to celulóza? Je to biopolymer složený výhradně z molekul β-glukózy, spojených β-1,4-o-glukosidickými vazbami. Celulóza má vzorec (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n s minimální hodnotou 2000 pro n. Polymer může mít lineární nebo vláknitou strukturu, která je hlavní složkou buněčné buněčné stěny.

Jeho kompaktní struktura je neproniknutelná vodou, a proto je v ní nerozpustná. Navzdory tomu, že jsou tvořeny glukózou, nemohou zvířata používat celulózu, protože postrádají enzym celulázy k rozrušení p1,4-glukosidických vazeb.

Karboxymetylová skupina připojená k celulóze dává karboxymetylcelulóze záporně nabitý povrch. Tyto náboje umožňují jeho použití v technice iontoměničové chromatografie, fungující jako katex, který se používá při čištění proteinů.

Karboxymethylcelulóza se díky své hydrofilní vlastnosti používá k léčbě suchých očí. Stejně tak se díky této vlastnosti používá při výrobě plen a hygienických výrobků tohoto typu. Tyto aplikace slouží jako příklad obrovského seznamu použití a / nebo aplikací, které tato sloučenina má.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Vzorec

RnOCH _2- COOH

Fyzický vzhled

Bílý prášek. Sodná sůl karboxymethylcelulózy: bílé nebo mléčné vláknité částice.

Vůně a chuť

Bez zápachu a chuti.

Rozpustnost ve vodě

Je rozpustný (20 mg / ml).

Rozpustnost v organických rozpouštědlech

Je nerozpustný v methanolu, ethanolu, diethyletheru, acetonu, chloroformu a také v benzenu.

Bod rozkladu

274 ° C

Hustota

0,7 až 0,9 g / cm ³.

Kyselost

Je podobný kyselině octové a její disociační konstanta je 5 x ^10-5.

Struktura

Zdroj: Elrond, z Wikimedia Commons

Horní obrázek ukazuje strukturu monomerní jednotky karboxymethylcelulózy. Všimněte si, že H hydroxylové skupiny jsou substituovaná CH ₂ COOH skupin; S výjimkou skupiny OH na C-3. To znamená, že podle obrázku není polymer zcela nahrazen.

CH ₂ COOH skupiny lze deprotonaci a obklopují elektrostatickou přitažlivostí kože ⁺ kationtů: CH ₂ COO ^- Na ⁺. Je to díky nim, že karboxymethylcelulóza, je velmi rozpustný ve vodě, protože je schopen tvořit vodíkové vazby s ním (CH ₂ COOH-OH ₂). To je hlavní příčina výrazného hydrofilního a hygroskopického charakteru.

Tyto skupiny jsou také mnohem objemnější než hydroxylové skupiny, takže se fyzikálně-chemické vlastnosti polymeru mění oproti původní celulóze. Jeho velká velikost zabraňuje tvorbě vnitřních vodíkových vazeb, tj. Mezi monomerními řetězci, takže kruhy jsou zcela vystaveny interakcím s vodou.

Z tohoto důvodu, tím větší je stupeň substituce OH podle CH ₂ COOH, tím větší je hydrofilní charakter výsledného celulózy. Mikroskopicky tento rozdíl nemusí být příliš zřejmý; ale na makroskopických měřítcích by to bylo stejné, jako kdyby bylo možné na místě dojít k rozpuštění bloku dřeva v nádobě s vodou.

Syntéza

Pro získání karboxymethylcelulózy z celulózových vláken se postupuje podle Druvacell:

A) Celulózová vlákna jsou ošetřena isopropanolem a zásadami, aby způsobila jejich bobtnání a ionizaci hydroxylových skupin.

B) Celulózová vlákna z předchozí úpravy se dále alkalizují působením NaOH, podle následující reakce:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Celulózová vlákna vázaná na NaOH pak reagují s chloracetátem sodným, čímž se získá karboxymethylcelulóza sodná:

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

Vazba COO ^- skupinu celulózy se vytvoří carboxymethiclulose dělá to rozpustný ve vodě a více reaktivní.

K čemu je (použití)

Karboxymetylcelulóza má četná použití a aplikace díky své hydrofilnosti a schopnosti kombinovat se s mnoha sloučeninami. Mezi jeho použití patří následující.

Potraviny

- Používá se jako zahušťovadlo a stabilizátor pro potraviny. Kromě toho se používá jako dietní vláknina a emulgátor. Používá se při třepání zmrzliny, krémů a krémů a také jako pomůcka při tvorbě želatinových gelů a pudinků.

- Používá se jako suspendační činidlo v ovocných šťávách a jako ochranný koloid v majonéze. Používá se také k pokrytí povrchu ovoce.

- Protože karboxymetylcelulóza není v těle metabolizována, mohou ji používat lidé s nízkokalorickou dietou.

Lék

- Roztoky karboxymethylcelulózy tvoří gely používané při operacích srdce, hrudníku a rohovky.

- Při operacích hrudníku jsou plíce sešity a pokryty roztokem karboxymethylcelulózy. To zabrání úniku vzduchu obsaženého v alveolech a vniknutí tekutin do plic.

- V oboru ortopedie se karboxymethylcelulóza používá k mazání kloubů, zejména na zápěstí, kolenou a boky. Roztok polymeru se vstřikuje do kloubů, aby se zabránilo erozi, zánětu a možné destrukci chrupavky.

- Používá se při léčbě sucha a podráždění očí. Používá se také jako ochranný prostředek, který zabraňuje poškození oční bulvy, ke kterému může dojít při umístění kontaktních čoček.

Karboxymethylcelulóza se také používá při léčbě zácpy, což podporuje tvorbu stolice s odpovídající konzistencí. Používá se jako projímadlo.

- Kombinace karboxymetylcelulózy a heparinu byla použita k zabránění adheze během operací.

Stavební průmysl

- působí jako stabilizační a hydrofilní činidlo ve většině cementových přípravků a stavebních materiálů. Zlepšuje disperzi písku v cementu, navíc zvyšuje adhezivní účinek cementu.

- Používá se také jako součást lepidel pro čalounické papíry.

V pracích prostředcích

Odvětví, které má pravděpodobně nejvyšší spotřebu karboxymethylcelulózy, je ve výrobě mýdel a detergentů. Působí jako inhibující činidlo, které zabraňuje tukům, které se odstraňují z povrchu tkanin čisticími prostředky, v jejich opětovném spojení.

Lepidla

- Používá se při zpracování lepidel na papír, protože neznečišťuje, nevydává zápach a je odstranitelný. Díky tomu je ideální pro opravy knih nebo jiných materiálů.

-Je také testováno ve směsích se škrobem a fenolformaldehydem pro zpracování lepidel, které umožňují spojení dřevěných desek.

Vinařský průmysl

Používá se k tomu, aby se zabránilo vysrážení vinných solí přítomných ve víně.

Papírenský průmysl

- Povlak z voskovaných papírů a kartonu s karboxymetylcelulózou snižuje spotřebu vosků. Snižuje také spotřebu tiskového inkoustu, což vede k vyšším leskům. Kromě toho má povrch papíru větší hladkost a větší odolnost proti mastnotě.

- Karboxymetylcelulóza zlepšuje vazbu mezi papírovými vlákny a zlepšuje jejich zbarvení. Používá se také jako pomocné dispergační činidlo při vytlačování vláken celulózové buničiny, čímž se zabrání jejich flokulaci.

zemědělství

Karboxymetylcelulóza působí jako dispergační činidlo pro pesticidy. Používá se také jako lepidlo k připojení insekticidů k ​​povrchu listů rostlin. V některých případech se používá jako pomůcka při degradaci některých vysoce znečišťujících hnojiv.

Kosmetika

Používá se jako zahušťovadlo, stabilizátor a filmotvorný prostředek v krémech, pleťových vodách, šamponech a výrobcích pro péči o vlasy. Kromě toho se používá při přípravě gelů pro použití při čištění zubů.

Barvy

Používá se při výrobě olejových barev a laků, které působí jako zahušťovací a dispergační činidlo pro pigmenty v tekutinách.

Plasty

Používá se ke zvýšení viskozity latexu.

Keramika

Používá se ke spojení porcelánových kusů, protože roztoky karboxymethylcelulózy vznikají při pečení malého popela.

Textilní průmysl

- Používá se ve své surové formě, aby se zabránilo deformaci tkanin. Karboxymethylcelulóza v kombinaci se škrobem se používá v prádelnách. Používá se také při konečném zpracování tkanin. Během výroby jsou textilie impregnovány karboxymethylcelulózou a poté ošetřeny kyselinou a teplem.

- Používá se při tisku tkanin, spolupracuje jako zahušťovadlo pro textilní barvy a laky.

Farmaceutický průmysl

- Karboxymethylcelulóza se používá při potahování tablet léčivých přípravků. Polymer je nerozpustný v kyselých žaludečních podmínkách, ale rozpustný v tenkém střevě, kde jsou absorbována terapeutická činidla.

-Je také používán jako gel vytvářející, nosiče léčiv ve formě mastí. Dále se používá jako stabilizační činidlo v suspenzích a emulzích. Používá se jako bioadhezivum v tabletách, které se vážou na tělesný hlen.

Reference

1. Sidley Chemical. (2018). Vlastnosti karboxymethylcelulózy sodné. Obnoveno z: celulóza.com
2. Wikipedia. (2018). Karboxymetylcelulóza. Obnoveno z: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. října 2006). Různé aplikace karboxymethylcelulózy. Obnoveno z: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Optimalizace karboxymethylačního procesu celulózy z cukrové třtiny.. Obnoveno z: aaiq.org.ar
5. Kombinace karboxymethylcelulóza-heparin pro prevenci chirurgických adhezí. (2017) The Journal of chirurgical research 213: 222-233.