คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: ลักษณะโครงสร้างการสังเคราะห์การใช้ประโยชน์ - เคมี - 2026

เซลลูโลส carboxymethylเป็นสารประกอบที่ได้มาจากเซลลูโลสลีเมอร์ของน้ำตาลกลูโคส นอกจากนี้ยังได้รับชื่อของเซลลูโลสหรือคาร์เมลโลสกัม สามารถอยู่ในรูปของเกลือโซเดียม

Carboxymethylcellulose ดูดความชื้นและละลายได้ในน้ำซึ่งแตกต่างจากเซลลูโลสซึ่งไม่ละลายในน้ำ กลุ่ม –CH ₂ OH บางกลุ่มของโมเลกุลกลูโคสที่ประกอบเป็นเซลลูโลสจะถูกแทนที่ด้วย –CH ₂ OCH ₂กลุ่ม COOH การทดแทนนี้ให้คุณสมบัติไอออนิกแก่โครงสร้างของมัน

ที่มา: โดย LHcheM จาก Wikimedia Commons

แต่เซลลูโลสคืออะไร? เป็นไบโอพอลิเมอร์ที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลของกลูโคสโดยเฉพาะซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะβ-1,4-o-glucosidic เซลลูโลสมีสูตร (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _nโดยมีค่าต่ำสุด 2000 สำหรับ n พอลิเมอร์สามารถมีโครงสร้างเป็นเส้น ๆ หรือเป็นเส้น ๆ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของผนังเซลล์พืช

โครงสร้างที่กะทัดรัดของมันไม่สามารถผ่านได้ด้วยน้ำจึงไม่ละลายน้ำ แม้จะประกอบด้วยกลูโคส แต่สัตว์ก็ไม่สามารถใช้เซลลูโลสได้เนื่องจากพวกมันขาดเอนไซม์เซลลูเลสที่จะทำลายพันธะβ1,4-glucosidic

กลุ่มคาร์บอกซีเมทิลที่ติดอยู่กับเซลลูโลสทำให้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นพื้นผิวที่มีประจุลบ ประจุเหล่านี้อนุญาตให้ใช้ในเทคนิคโครมาโทกราฟีแลกเปลี่ยนไอออนซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่ใช้ในการทำให้โปรตีนบริสุทธิ์

เนื่องจากคุณสมบัติที่ชอบน้ำจึงใช้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในการรักษาตาแห้ง ในทำนองเดียวกันเนื่องจากคุณสมบัตินี้จึงถูกนำไปใช้ในการผลิตผ้าอ้อมและผลิตภัณฑ์สุขภัณฑ์ประเภทนี้ แอพพลิเคชั่นเหล่านี้เป็นตัวอย่างของรายการการใช้งานและ / หรือแอพพลิเคชั่นจำนวนมหาศาลที่สารประกอบนี้มี

ลักษณะทางกายภาพและทางเคมี

สูตร

RnOCH ₂ -COOH

ลักษณะทางกายภาพ

ผงสีขาว โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส: อนุภาคเส้นใยสีขาวหรือน้ำนม

กลิ่นและรสชาติ

ไม่มีกลิ่นและรสจืด

ความสามารถในการละลายน้ำ

ละลายได้ (20 มก. / มล.)

การละลายในตัวทำละลายอินทรีย์

ไม่ละลายในเมทานอลเอทานอลไดเอทิลอีเธอร์อะซิโตนคลอโรฟอร์มและในเบนซิน

จุดสลายตัว

274 องศาเซลเซียส

ความหนาแน่น

0.7 - 0.9 ก. / ซม. ³ .

ความเป็นกรด

มันคล้ายกับกรดอะซิติกและคงแยกออกจากกันคือ 5 x 10 -5

โครงสร้าง

ที่มา: โดย Elrond จาก Wikimedia Commons

ภาพบนแสดงโครงสร้างของโมโนเมอร์หน่วยคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส โปรดสังเกตว่า H ของหมู่ไฮดรอกซิลถูกแทนที่ด้วยหมู่ CH ₂ COOH ยกเว้นกลุ่ม OH ที่ C-3 นั่นคือตามภาพโพลีเมอร์ไม่ได้ถูกทดแทนอย่างสมบูรณ์

CH ₂ COOH กลุ่มสามารถ deprotonate และล้อมรอบตัวเองโดยที่น่าสนใจไฟฟ้าสถิตของ Na ⁺ไพเพอร์: CH ₂ซีโอโอ^-นา+ ต้องขอบคุณพวกเขาที่คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสสามารถละลายได้ในน้ำเนื่องจากสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนกับมันได้ (CH ₂ COOH-OH ₂ ) นี่คือสาเหตุหลักของลักษณะที่ชอบน้ำและอุ้มน้ำ

นอกจากนี้กลุ่มเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าไฮดรอกซิลมากดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของโพลีเมอร์จึงเปลี่ยนไปตามเซลลูโลสดั้งเดิม ขนาดใหญ่ป้องกันการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนภายในนั่นคือระหว่างโซ่โมโนเมอริกปล่อยให้วงแหวนสัมผัสกับปฏิกิริยากับน้ำโดยสิ้นเชิง

ดังนั้นยิ่งระดับของการแทนที่ OH ด้วย CH ₂ COOH มากขึ้นเท่าใดคุณสมบัติที่ไม่ชอบน้ำของเซลลูโลสที่ได้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความแตกต่างนี้อาจไม่ชัดเจนมากนักด้วยกล้องจุลทรรศน์ แต่ในเครื่องชั่งระดับมหภาคมันจะเหมือนกับความสามารถในการละลายบล็อกไม้ในภาชนะบรรจุน้ำหากเกิดการแทนที่ดังกล่าวในจุดนั้น

สังเคราะห์

ในการรับคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากเส้นใยเซลลูโลสให้ปฏิบัติตามขั้นตอนของ Druvacell:

A) เส้นใยเซลลูโลสได้รับการบำบัดด้วยไอโซโพรพานอลและด่างเพื่อทำให้เกิดการบวมและการแตกตัวเป็นไอออนของหมู่ไฮดรอกซิล

B) เส้นใยเซลลูโลสจากการบำบัดครั้งก่อนถูกทำให้เป็นด่างเพิ่มเติมโดยการบำบัดด้วย NaOH ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) เส้นใยเซลลูโลสจับกับ NaOH แล้วทำปฏิกิริยากับโซเดียมคลอโรอะซิเตตจึงผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส:

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

ผูกพันของคู^-กลุ่มการเซลลูโลสให้กับฟอร์ม carboxymethiclulose ทำให้ละลายในน้ำและปฏิกิริยา

มีไว้เพื่ออะไร (ใช้)

Carboxymethylcellulose มีประโยชน์และการใช้งานมากมายเนื่องจากความสามารถในการดูดน้ำและความสามารถในการรวมกับสารประกอบหลายชนิด ในการใช้งานมีดังต่อไปนี้

ฟู้ดส์

- ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัวสำหรับอาหาร นอกจากนี้ยังใช้เป็นใยอาหารและอิมัลซิไฟเออร์ ใช้ในการเขย่าไอศกรีมครีมและครีมรวมทั้งช่วยในการสร้างเจลาตินเจลาตินและพุดดิ้ง

- ใช้เป็นสารแขวนลอยในน้ำผลไม้และเป็นคอลลอยด์ป้องกันในมายองเนส นอกจากนี้ยังใช้เพื่อปกปิดพื้นผิวของผลไม้

- เนื่องจากคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสไม่ได้ถูกเผาผลาญโดยร่างกายคนเราจึงสามารถใช้อาหารแคลอรี่ต่ำได้

ยา

- สารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นเจลที่ใช้ในการผ่าตัดหัวใจทรวงอกและกระจกตา

- ในการผ่าตัดทรวงอกปอดจะเย็บและปิดด้วยสารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลของอากาศที่มีอยู่ในถุงลมและการเข้าสู่ปอด

- ในสาขาศัลยกรรมกระดูกมักใช้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสในการหล่อลื่นของข้อต่อโดยเฉพาะที่ข้อมือเข่าและสะโพก สารละลายโพลีเมอร์ถูกฉีดเข้าไปในข้อต่อเพื่อป้องกันการสึกกร่อนการอักเสบและการทำลายกระดูกอ่อนที่เป็นไปได้

- ใช้ในการรักษาอาการแห้งและระคายเคืองตา นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารป้องกันเพื่อป้องกันความเสียหายต่อลูกตาเช่นอาจเกิดขึ้นในการวางคอนแทคเลนส์

-Carboxymethylcellulose ยังใช้ในการรักษาอาการท้องผูกโดยให้การสร้างอุจจาระด้วยความสม่ำเสมอที่เหมาะสม ใช้เป็นยาระบาย

- มีการใช้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส - เฮปารินร่วมกันเพื่อป้องกันการยึดติดระหว่างการผ่าตัด

อุตสาหกรรมการก่อสร้าง

- ทำหน้าที่เป็นสารทำให้คงตัวและชอบน้ำในการเตรียมปูนซีเมนต์และวัสดุก่อสร้างส่วนใหญ่ ช่วยเพิ่มการกระจายตัวของทรายในปูนซีเมนต์และยังเพิ่มการยึดเกาะของปูนซีเมนต์

- ใช้เป็นส่วนหนึ่งของกาวสำหรับกระดาษหุ้มเบาะ

ในผงซักฟอก

สาขาของอุตสาหกรรมที่อาจมีการบริโภคคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมากที่สุดคือการผลิตสบู่และผงซักฟอก ทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งที่ป้องกันไม่ให้ไขมันขจัดออกจากพื้นผิวของผ้าด้วยผงซักฟอกจากการรวมเข้าด้วยกัน

กาว

- ใช้ในการติดกาวสำหรับกระดาษอย่างละเอียดเนื่องจากไม่เปื้อนจึงไม่ให้กลิ่นและถอดออกได้ ทำให้เหมาะสำหรับใช้ซ่อมแซมหนังสือหรือวัสดุอื่น ๆ

- ยังได้รับการทดสอบในส่วนผสมที่มีแป้งและฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์สำหรับการติดกาวอย่างละเอียดเพื่อให้เกิดการรวมตัวกันของแผ่นไม้

อุตสาหกรรมไวน์

ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของเกลือทาร์ทาริกที่มีอยู่ในไวน์

อุตสาหกรรมกระดาษ

- การเคลือบด้วยการเตรียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสของกระดาษแว็กซ์และกระดาษแข็งช่วยลดการใช้แว็กซ์ นอกจากนี้ยังลดการใช้หมึกพิมพ์ทำให้พื้นผิวมันวาวสูงขึ้น นอกจากนี้พื้นผิวของกระดาษยังมีความเรียบเนียนมากขึ้นและทนต่อคราบไขมันได้ดีขึ้น

-Carboxymethylcellulose ช่วยเพิ่มการยึดติดระหว่างเส้นใยกระดาษและปรับปรุงการระบายสี นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารช่วยกระจายตัวในการอัดขึ้นรูปเส้นใยของเยื่อเซลลูโลสเพื่อหลีกเลี่ยงการตกตะกอน

การทำฟาร์ม

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทำหน้าที่กระจายสารเคมีกำจัดศัตรูพืช นอกจากนี้ยังใช้เป็นกาวเพื่อเชื่อมสารฆ่าแมลงกับพื้นผิวของใบพืช ในบางครั้งใช้เป็นตัวช่วยในการย่อยสลายปุ๋ยที่ก่อมลพิษสูง

เครื่องสำอาง

ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นโคลงและฟิล์มในครีมโลชั่นแชมพูและผลิตภัณฑ์ดูแลเส้นผม นอกจากนี้ยังใช้ในการเตรียมเจลเพื่อใช้ในการทำความสะอาดฟัน

สี

ใช้ในการผลิตสีและน้ำมันชักเงาซึ่งทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความหนาและกระจายตัวของเม็ดสีในของเหลว

พลาสติก

ใช้เพื่อเพิ่มความหนืดของน้ำยาง

เครื่องเคลือบดินเผา

ใช้สำหรับเชื่อมชิ้นส่วนพอร์ซเลนเนื่องจากสารละลายคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเกิดขึ้นเมื่ออบขี้เถ้าเพียงไม่กี่ชิ้น

อุตสาหกรรมสิ่งทอ

- ใช้ในรูปแบบดิบเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปของเนื้อผ้า Carboxymethylcellulose ร่วมกับแป้งใช้ในการซักผ้า นอกจากนี้ยังใช้ในการตกแต่งผ้า ในระหว่างการผลิตผ้าจะถูกชุบด้วยคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจากนั้นจึงผ่านการบำบัดด้วยกรดและความร้อน

- ใช้ในการพิมพ์ผ้าโดยร่วมมือกันเป็นสารเพิ่มความหนาสำหรับสีสิ่งทอและเคลือบเงา

อุตสาหกรรมยา

-Carboxymethylcellulose ใช้ในการเคลือบเม็ดยา โพลีเมอร์ไม่ละลายในกระเพาะอาหารที่เป็นกรด แต่ละลายได้ในลำไส้เล็กซึ่งสารบำบัดจะถูกดูดซึม

- ยังใช้เป็นเจลในอดีตผู้ให้บริการยาในรูปแบบของขี้ผึ้ง นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารให้ความคงตัวในสารแขวนลอยและอิมัลชัน ใช้เป็นกาวชีวภาพในเม็ดที่จับกับเมือกในร่างกาย

อ้างอิง

1. ซิดเลย์เคมิคอล. (2018) คุณสมบัติของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส สืบค้นจาก: celluloseether.com
2. วิกิพีเดีย (2018) carboxymethylcellulose สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
3. QuimiNet (11 ตุลาคม 2549). การใช้งานต่างๆของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส สืบค้นจาก: quiminet.com
4. กัมโบนีเจแอนด์คอล. (เอสเอฟ) การเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการคาร์บอกซีเมทิลเลชันของเซลลูโลสจากชานอ้อย . สืบค้นจาก: aaiq.org.ar
5. การรวมกันของคาร์บอกซีเมทิลลูโลส - เฮปารินเพื่อป้องกันการยึดติดของการผ่าตัด (2017) วารสารการวิจัยการผ่าตัด 213: 222-233.