Χαρακτηριστικά, δομή, σύνθεση, χρήσεις καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης

Το καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη είναι μια ένωση που προέρχεται από κυτταρίνη, ένα πολυμερές γλυκόζης. Λαμβάνει επίσης τα ονόματα του κόμμεως κυτταρίνης ή της καρμελόζης. Μπορεί να είναι υπό μορφή άλατος νατρίου.

Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη είναι υγροσκοπική και διαλυτή στο νερό, σε αντίθεση με την κυτταρίνη, η οποία είναι αδιάλυτη στο νερό. Έχει αντικαταστήσει μερικές ομάδες -CH₂ΟΗ των μορίων γλυκόζης που σχηματίζουν κυτταρίνη με ομάδες -CH₂OCH₂COOH. Αυτή η υποκατάσταση δίνει ιοντικές ιδιότητες στη δομή της.

Τι είναι όμως η κυτταρίνη; Πρόκειται για ένα βιοπολυμερές που σχηματίζεται αποκλειστικά από μόρια β-γλυκόζης, συνδεδεμένα με β-1,4-ο-γλυκοσιδικούς δεσμούς. Η κυτταρίνη έχει τον τύπο (C₆H₁₀Ο₅)_n με ελάχιστη τιμή 2000 για n. Το πολυμερές μπορεί να έχει μια γραμμική ή ινώδη δομή, που είναι το κύριο συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των λαχανικών.

Η συμπαγής κατασκευή του είναι αδιαπέραστη από το νερό και ως εκ τούτου είναι αδιάλυτη σε αυτό. Παρά το γεγονός ότι σχηματίζεται από γλυκόζη, η κυτταρίνη δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ζώα, επειδή δεν διαθέτουν το ένζυμο κελλουλάσης για να διασπάσουν τους β1,4-γλυκοσιδικούς δεσμούς.

Η καρβοξυμεθυλομάδα που συνδέεται με την κυτταρίνη δίνει στην καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη μια επιφάνεια με αρνητικά φορτία. Αυτά τα φορτία επιτρέπουν τη χρήση τους στην τεχνική της ιοντοανταλλακτικής χρωματογραφίας, που λειτουργεί ως εναλλάκτης κατιόντων που χρησιμοποιείται στον καθαρισμό πρωτεϊνών.

Λόγω της υδρόφιλης ιδιότητάς της, η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται στη θεραπεία της οφθαλμικής ξηρότητας. Ομοίως, λόγω αυτής της ιδιότητας, χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή πάνες και προϊόντα υγιεινής αυτού του τύπου. Αυτές οι εφαρμογές χρησιμεύουν ως παράδειγμα του τεράστιου καταλόγου χρήσεων και / ή εφαρμογών που έχει αυτή η ένωση.

Ευρετήριο

• 1 Φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά
  • 1.1 Φόρμουλα
  • 1.2 Φυσική εμφάνιση
  • 1.3 Οσμή και γεύση
  • 1.4 Διαλυτότητα στο νερό
  • 1.5 Διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες
  • 1.6 Σημείο διάσπασης
  • 1.7 Πυκνότητα
  • 1.8 Οξύτητα
• 2 Δομή
• 3 Περίληψη
• 4 Τι είναι για (χρήσεις)
  • 4.1 Τρόφιμα
  • 4.2 Ιατρική
  • 4.3 Κατασκευαστική βιομηχανία
  • 4.4 Σε απορρυπαντικά
  • 4.5 Κόλλες
  • 4.6 Βιομηχανία οίνου
  • 4.7 Χαρτοβιομηχανία
  • 4.8 Γεωργία
  • 4.9 Καλλυντικά
  • 4.10 Πίνακες ζωγραφικής
  • 4.11 Πλαστικά
  • 4.12 Κεραμικά
  • 4.13 Κλωστοϋφαντουργία
  • 4.14 Φαρμακευτική βιομηχανία
• 5 Αναφορές

Φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά

Φόρμουλα

RnOCH₂-COOH

Φυσική εμφάνιση

Λευκή σκόνη. Νάτριο καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη: λευκά ή γαλακτώδη ινώδη σωματίδια.

Οσμή και γεύση

Αθώος και αδέξιος.

Διαλυτότητα στο νερό

Είναι διαλυτό (20 mg / mL).

Διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες

Είναι αδιάλυτο σε μεθανόλη, αιθανόλη, διαιθυλαιθέρα, ακετόνη, χλωροφόρμιο και επίσης σε βενζόλιο.

Σημείο αποσύνθεσης

274 ° C.

Πυκνότητα

0,7 - 0,9 g / cm³.

Οξύτητα

Είναι παρόμοιο με το οξικό οξύ και η σταθερά διάστασης είναι 5 x 10^-5.

Δομή

Στην άνω εικόνα παρουσιάζεται η δομή μιας μονομερούς μονάδας καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης. Σημειώστε ότι το Η των υδροξυλομάδων είναι υποκατεστημένο από τις ομάδες CH₂COOH; εκτός από εκείνη της ΟΗ ομάδας στο C-3. Δηλαδή, σύμφωνα με την εικόνα, το πολυμερές δεν έχει αντικατασταθεί πλήρως.

Ομάδες CH₂Το COOH μπορεί να αποπρωτονιωθεί και να περιβληθεί με ηλεκτροστατική έλξη κατιόντων Νβ⁺: CH₂COO^-Na⁺. Είναι χάρη σε αυτές ότι η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη είναι πολύ διαλυτή στο νερό, αφού είναι σε θέση να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου μαζί της (CH₂COOH-OH₂). Αυτή είναι η κύρια αιτία του σημαντικού υδρόφιλου και υγροσκοπικού χαρακτήρα του.

Επίσης, αυτές οι ομάδες είναι πολύ πιο ογκώδεις από το υδροξύλιο, έτσι ώστε οι φυσικοχημικές ιδιότητες του πολυμερούς να αλλάζουν σε σχέση με την αρχική κυτταρίνη. Το μεγάλο του μέγεθος εμποδίζει το σχηματισμό εσωτερικών δεσμών υδρογόνου, δηλαδή μεταξύ των μονομερών αλυσίδων, αφήνοντας τους δακτυλίους πλήρως εκτεθειμένους σε αλληλεπιδράσεις με το νερό.

Επομένως, όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός υποκατάστασης του ΟΗ με CH₂COOH, τόσο μεγαλύτερος είναι ο υδρόφιλος χαρακτήρας της προκύπτουσας κυτταρίνης. Μικροσκοπικά, αυτή η διαφορά μπορεί να μην είναι πολύ προφανής. αλλά σε μακροσκοπικές κλίμακες, θα ήταν ίσο με το να είναι σε θέση να διαλύσει ένα μπλοκ ξύλου σε ένα δοχείο με νερό εάν τέτοιες αντικαταστάσεις συνέβησαν στην πράξη.

Σύνθεση

Για να ληφθεί καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, από ίνες κυτταρίνης, ακολουθείται η διαδικασία Druvacell:

Α) Οι ίνες κυτταρίνης υφίστανται κατεργασία με ισοπροπανόλη και αλκάλια για να παράγουν το διόγκωμά τους και τον ιονισμό των υδροξυλικών ομάδων.

Β) Οι ίνες κυτταρίνης της προηγούμενης επεξεργασίας αλκαλοποιούνται περαιτέρω με κατεργασία με ΝθΟΗ, σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:

RceOH + NaOH => RceOH · NaOH

Γ) Οι ίνες κυτταρίνης που συνδέονται με το ΝαΟΗ αντιδρούν στη συνέχεια με χλωροοξικό νάτριο, για να παραχθεί με τον τρόπο αυτό η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου:

RceOH · NaOH + ClCH₂COO^-Na => RceOCH₂COO^-Na⁺    +    NaCl + Η₂Ο

Η ένωση της ομάδας COO^- στην κυτταρίνη για να προέρχεται η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη καθιστά τη διαλυτή στο νερό και πιο δραστική.

Τι είναι για (χρήσεις)

Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη έχει πολλές χρήσεις και εφαρμογές λόγω του υδρόφιλου χαρακτήρα της και της ικανότητάς της να συνδυάζεται με πολυάριθμες ενώσεις. Μεταξύ των χρήσεών της είναι οι ακόλουθες.

Φαγητό

-Χρησιμοποιείται ως παχυντής και σταθεροποιητής τροφίμων. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως διαιτητική ίνα και γαλακτωματοποιητής. Χρησιμοποιείται σε κούνημα παγωτών, κρέμες και κρέμες, καθώς και βοηθητικές στο σχηματισμό πηκτωμάτων σε ζελέ και πουτίγκες.

-Χρησιμοποιείται ως μέσο εναιώρησης σε χυμούς φρούτων και ως προστατευτικό κολλοειδές σε μαγιονέζα. Χρησιμοποιείται επίσης για την κάλυψη της επιφάνειας των φρούτων.

-Επειδή η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη δεν μεταβολίζεται από τον οργανισμό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί από άτομα με δίαιτα χαμηλών θερμίδων.

Ιατρική

-Τα διαλύματα καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης σχηματίζουν πηκτές που χρησιμοποιούνται σε καρδιακές, θωρακικές και κερατοειδείς χειρουργικές επεμβάσεις.

-Στις λειτουργίες του θώρακα, οι πνεύμονες συρράπτονται και επικαλύπτονται με διάλυμα καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης. Αυτό για να αποφευχθούν οι διαρροές αέρα που περιέχονται στις κυψελίδες και η είσοδος υγρών στους πνεύμονες.

-Στον κλάδο της ορθοπεδικής, η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται στη λίπανση των αρθρώσεων, ειδικά στους καρπούς, τα γόνατα και τους γοφούς. Το διάλυμα πολυμερούς εγχέεται στις αρθρώσεις για να αποφευχθεί η διάβρωση, η φλεγμονή και η πιθανή καταστροφή του χόνδρου.

-Χρησιμοποιείται στη θεραπεία της ξηρότητας και του ερεθισμού των οφθαλμών. Χρησιμοποιείται επίσης ως προστατευτικός παράγοντας για την πρόληψη βλάβης του βολβού, όπως μπορεί να συμβεί κατά την τοποθέτηση φακών επαφής..

-Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται επίσης στη θεραπεία της δυσκοιλιότητας, ευνοώντας το σχηματισμό κοπράνων με την κατάλληλη συνοχή. Χρησιμοποιείται ως καθαρτικό.

-Ένας συνδυασμός καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης-ηπαρίνης έχει χρησιμοποιηθεί για την πρόληψη της προσκόλλησης κατά τη διάρκεια χειρουργείων.

Κατασκευαστική βιομηχανία

-Λειτουργεί ως σταθεροποιητικός και υδρόφιλος παράγοντας στα περισσότερα παρασκευάσματα τσιμέντου και στα δομικά υλικά. Βελτιώνει τη διασπορά της άμμου στο τσιμέντο, αυξάνει επίσης την κόλλα της τσιμέντου.

-Χρησιμοποιείται επίσης ως μέρος των κόλπων των χαρτιών ταπετσαρίας.

Σε απορρυπαντικά

Ο κλάδος της βιομηχανίας που έχει ίσως την υψηλότερη κατανάλωση καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης είναι στην κατασκευή σαπουνιών και απορρυπαντικών. Λειτουργεί ως ανασταλτικός παράγοντας που εμποδίζει τα λίπη, που αφαιρούνται από την επιφάνεια των υφασμάτων από τα απορρυπαντικά, από την ένωση τους.

Συγκολλητικά

-Χρησιμοποιείται στην κατασκευή συγκολλητικών ουσιών για χαρτί, επειδή δεν το λερώνει, δεν εκπέμπει οσμή και είναι αφαιρούμενο. Αυτό το καθιστά ιδανικό για χρήση στην επισκευή βιβλίων ή άλλων υλικών.

-Έχει επίσης δοκιμαστεί σε μείγματα με άμυλο και φαινόλη φορμαλδεΰδης για την παρασκευή κόλπων που επιτρέπουν τη σύνδεση ξύλινων φύλλων.

Βιομηχανία οίνου

Χρησιμοποιείται για να αποφευχθεί η καθίζηση των τρυγικών αλάτων που υπάρχουν στο κρασί.

Βιομηχανία χαρτιού

-Η επικάλυψη με παρασκευάσματα καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης κερωμένων χαρτιών και χαρτοκιβωτίων μειώνει την κατανάλωση κηρών. Μειώνει επίσης την κατανάλωση μελάνης εκτύπωσης, με αποτέλεσμα τις επιφάνειες με μεγαλύτερη φωτεινότητα. Επιπλέον, η επιφάνεια του χαρτιού έχει μεγαλύτερη απαλότητα και μεγαλύτερη αντοχή στα λίπη.

-Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη βελτιώνει τον δεσμό μεταξύ των ινών χαρτιού, βελτιώνοντας τον χρωματισμό τους. Χρησιμοποιείται επίσης ως βοηθητικό μέσο διασποράς στην εξώθηση ινών πολτού κυτταρίνης, αποτρέποντας την κροκίδωσή τους.

Γεωργία

Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη δρα ως παράγοντας διασποράς για παρασιτοκτόνα. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως κόλλα για να δεσμεύσει το εντομοκτόνο στην επιφάνεια των φύλλων των φυτών. Σε μερικές περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ως βοήθημα για την υποβάθμιση κάποιων ιδιαίτερα ρυπογόνων λιπασμάτων.

Καλλυντικά

Χρησιμοποιείται ως παχυντής, σταθεροποιητής και παράγοντας φιλμ σε κρέμες, λοσιόν, σαμπουάν και προϊόντα περιποίησης μαλλιών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στην παρασκευή πηκτωμάτων για χρήση στον καθαρισμό των δοντιών.

Πίνακες ζωγραφικής

Χρησιμοποιείται στην παραγωγή χρωμάτων με βάση έλαια και βερνίκια, που δρουν ως παράγοντας πάχυνσης και διασποράς χρωστικών σε υγρά.

Πλαστικά

Χρησιμοποιείται για την αύξηση του ιξώδους του λατέξ.

Κεραμικά

Χρησιμοποιείται για την ένωση τεμαχίων πορσελάνης, καθώς τα διαλύματα καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης προέρχονται από το ψήσιμο λίγων στάχτες.

Κλωστοϋφαντουργία

-Χρησιμοποιείται σε ακατέργαστη μορφή για να αποφευχθεί η παραμόρφωση των υφασμάτων. Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη, σε συνδυασμό με το άμυλο, χρησιμοποιείται στα πλυντήρια. Χρησιμοποιείται επίσης για το φινίρισμα υφασμάτων. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής του, τα υφάσματα εμποτίζονται με καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη και στη συνέχεια υφίστανται επεξεργασία με οξύ και θερμότητα.

-Χρησιμοποιείται στην εκτύπωση υφασμάτων, που συνεργάζεται ως παχυντικός παράγοντας βαφών και βερνικιών.

Φαρμακευτική βιομηχανία

-Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη χρησιμοποιείται στην επικάλυψη δισκίων φαρμάκου. Το πολυμερές είναι αδιάλυτο σε όξινες συνθήκες του στομάχου, αλλά διαλυτό στο λεπτό έντερο, όπου οι θεραπευτικοί παράγοντες απορροφώνται.

-Χρησιμοποιείται επίσης ως παράγοντες δημιουργίας πηκτής, φορείς φαρμάκων υπό μορφή αλοιφών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται ως σταθεροποιητικό μέσο σε εναιωρήματα και γαλακτώματα. Χρησιμοποιείται ως βιοσυγκολλητικό σε δισκία που δεσμεύουν τη βλέννα του σώματος.

Αναφορές

1. Sidley Chemical. (2018). Ιδιότητες της καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης του νατρίου. Ανακτήθηκε από: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 Οκτωβρίου 2006). Οι διάφορες εφαρμογές της καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης. Ανακτήθηκε από: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (s.f.). Βελτιστοποίηση της διεργασίας καρβοξυμεθυλίωσης κυτταρίνης από σαλάμι ζαχαροκάλαμου. [PDF] Ανακτήθηκε από: aaiq.org.ar
5. Ένας συνδυασμός καρβοξυμεθυλελλουλόζης-ηπαρίνης για την πρόληψη χειρουργικών συμφύσεων. (2017) The Journal of χειρουργική έρευνα 213: 222-233.