מהן נגזרות תאית?

נגזרות תאית מיוצרות על ידי אסטריפיקציה או האתריפיקציה של קבוצות הידרוקסיל בפולימרים תאית עם ריאגנטים כימיים. על פי המאפיינים המבניים של תוצרי התגובה, ניתן לחלק את נגזרות התאית לשלוש קטגוריות: אתרים של תאית, אסטרים של תאית ואסטרים אתר תאית. האסטרים התאית בהם נעשה שימוש מסחרי בפועל הם: חנקתי תאית, אצטט תאית, אצטט תאית בוטיראט ואקסנטאט תאית. אתרי התאית כוללים: תאית מתיל, תאית קרבוקסימטיל, תאית אתיל, תאית הידרוקסיאתיל, תאית ציאנואתיל, תאית הידרוקסיפרופיל ותאית מתיל הידרוקסיפרופיל. בנוסף, ישנן נגזרות מעורבות של אתר אסטר.

מאפיינים ושימושים באמצעות בחירת ריאגנטים מחליפים ותכנון תהליך, ניתן להמיס את המוצר במים, בתמיסת אלקלית מדוללת או בממס אורגני, או בעל תכונות תרמופלסטיות, וניתן להשתמש בו לייצור סיבים כימיים, סרטים, בסיסי סרטים, פלסטיק, בידוד חומרים, ציפויים, תמיסה, חומר פיזור פולימרי, תוספי מזון ומוצרים כימיים יומיומיים. התכונות של נגזרות תאית קשורות לאופי התחליפים, דרגת ה-DS של שלוש קבוצות ההידרוקסיל על קבוצת הגלוקוז המוחלפת, והתפלגות התחליפים לאורך השרשרת המקרומולקולרית. בשל האקראיות של התגובה, למעט התוצר המוחלף באופן אחיד כאשר כל שלוש קבוצות ההידרוקסיל מוחלפות (DS הוא 3), במקרים אחרים (תגובה הומוגנית או תגובה הטרוגנית), מתקבלות שלוש עמדות ההחלפה השונות הבאות: מוצרים מעורבים עם קבוצות גלוקוזיל לא מוחלפות: ① חד-מוחלפות (DS הוא 1, מיקום C, C או C מוחלף, נוסחת המבנה ראה תאית); ② לא חלופי (DS הוא 2, C, C, C, C או C, עמדות C מוחלפות); ③ החלפה מלאה (DS הוא 3). לכן, המאפיינים של אותה נגזרת תאית עם אותו ערך החלפה עשויות להיות שונות למדי. לדוגמה, דיאצטאט תאית המאושר ישירות ל-DS של 2 אינו מסיס באציטון, אך דיאצטט תאית המתקבל על ידי סיבוך של טריאצטט תאית מאוסטרי במלואו יכול להיות מומס לחלוטין באציטון. הטרוגניות זו של החלפה קשורה לחוקי היסוד של תגובות אסטר תאית ותגובות etherification.

החוק הבסיסי של תגובת האסטריפיקציה והתאית של תאית במולקולת התאית, מיקומן של שלוש קבוצות ההידרוקסיל בקבוצת הגלוקוז שונות, וגם ההשפעה של תחליפים סמוכים והפרעה סטרית שונה. החומציות היחסית ומידת הניתוק של שלוש קבוצות ההידרוקסיל הן: C>C>C. כאשר תגובת האתריפיקציה מתבצעת במדיום אלקליין, קבוצת ההידרוקסיל C מגיבה תחילה, לאחר מכן קבוצת ההידרוקסיל C ולבסוף קבוצת ההידרוקסיל הראשונית C. כאשר תגובת האסטריפיקציה מתבצעת במדיום חומצי, קושי התגובה של כל קבוצת הידרוקסיל מנוגד לסדר תגובת האetherification. כאשר מגיבים עם מגיב תחליף מגושם, לאפקט המכשול הסטרי יש השפעה חשובה, ולקבוצת ההידרוקסיל C עם אפקט מכשול סטרי קטן יותר קל להגיב מאשר קבוצות ההידרוקסיל C ו-C.

תאית היא פולימר טבעי גבישי. רוב תגובות האסטריפיקציה והאתריפיקציה הן תגובות הטרוגניות כאשר התאית נשארת מוצקה. מצב הדיפוזיה של ריאגנטים התגובה לתוך סיבי התאית נקרא הנגישות. הסידור הבין-מולקולרי של האזור הגבישי מסודר בצורה הדוקה, והריאגנט יכול להתפזר רק אל פני השטח הגבישיים. הסידור הבין-מולקולרי באזור האמורפי רופף, ויש יותר קבוצות הידרוקסיל חופשיות שקל למגע עם ריאגנטים, עם נגישות גבוהה ותגובה קלה. בדרך כלל, חומרי גלם בעלי גבישיות גבוהה וגודל גביש גדול אינם קלים לתגובה כמו חומרי גלם בעלי גבישיות נמוכה וגודל גביש קטן. אבל זה לא לגמרי נכון, למשל, קצב האצטילציה של סיבי ויסקוזה יבשים בעלי גבישיות נמוכה יותר וקיבוליות קטנה יותר נמוך משמעותית מזה של סיבי כותנה בעלי גבישיות גבוהה יותר וגבישיות גדולה יותר. הסיבה לכך היא שכמה נקודות חיבור מימן נוצרות בין פולימרים סמוכים במהלך תהליך הייבוש, מה שמפריע לדיפוזיה של ריאגנטים. אם הלחות בחומר הגלם התאית הרטוב תוחלף בממס אורגני גדול יותר (כגון חומצה אצטית, בנזן, פירידין) ולאחר מכן ייבוש, התגובתיות שלו תשתפר מאוד, מכיוון שהייבוש לא יכול לגרש את הממס לחלוטין, וחלקם. מולקולות נלכדות ב"חורים" של חומר הגלם התאית, ויוצרות מה שנקרא תאית מכילה. המרחק שהוגדל על ידי נפיחות אינו קל להתאושש, דבר המסייע לפיזור של ריאגנטים, ומקדם את קצב התגובה ואחידות התגובה. מסיבה זו, בתהליך הייצור של נגזרות תאית שונות, חייב להיות טיפול נפיחות מתאים. בדרך כלל מים, חומצה או ריכוז מסוים של תמיסת אלקלי משמשים כחומר התפיחה. בנוסף, הקושי בתגובה הכימית של העיסה המתמוססת עם אותם אינדיקטורים פיסיקליים וכימיים הוא לרוב שונה מאוד, מה שנגרם על ידי גורמים מורפולוגיים של סוגים שונים של צמחים או תאים בעלי תפקידים ביוכימיים ומבניים שונים באותו צמח. שֶׁל. הדופן הראשונית של השכבה החיצונית של סיבים צמחיים מעכבת את חדירת הריאגנטים ומעכבת תגובות כימיות, ולכן בדרך כלל יש צורך להשתמש בתנאים תואמים בתהליך העיסה כדי להרוס את הדופן הראשונית על מנת לקבל עיסת מומסת עם תגובתיות טובה יותר. לדוגמה, עיסת באגס היא חומר גלם בעל תגובתיות ירודה בייצור עיסת ויסקוזה. בעת הכנת ויסקוזה (תמיסת אלקלי קסנטאט תאית), נצרך יותר פחמן דיסולפיד מאשר עיסת כותנה ועיסת עץ. קצב הסינון נמוך מזה של ויסקוזה שהוכן עם עיסות אחרות. הסיבה לכך היא שהדופן הראשונית של תאי סיבי קנה סוכר לא נפגעה כראוי במהלך העיסה והכנת תאית אלקלית בשיטות קונבנציונליות, וכתוצאה מכך נוצר קושי בתגובת ההצהבה.

סיבי עיסת באגס אלקליין שעברו הידרוליזה מראש] ואיור 2 [סיבי עיסת בגאס לאחר הספגה אלקלית] הם תמונות סריקות במיקרוסקופ אלקטרוני של פני השטח של סיבי עיסת בגאס לאחר תהליך אלקליין שעבר הידרוליזה מראש והספגה אלקלית קונבנציונלית בהתאמה, עדיין ניתן לראות את הראשון בורות נקיים; באחרון, למרות שהבור נעלמים עקב התנפחות של תמיסת האלקלי, הקיר הראשוני עדיין מכסה את כל הסיב. אם תהליך "הספגה שנייה" (הספגה רגילה ואחריה הספגה שנייה עם תמיסת אלקלית מדוללת עם אפקט התפחה גדול) או טחינה בטבילה (הספגה נפוצה בשילוב טחינה מכנית), תגובת ההצהבה יכולה להתקדם בצורה חלקה, קצב סינון ויסקוזה משתפר משמעותית. הסיבה לכך היא ששתי השיטות הנ"ל יכולות להתקלף מהדופן הראשונית, ולחשוף את השכבה הפנימית של התגובה הקלה יחסית, אשר תורמת לחדירת ריאגנטים ומשפרת את ביצועי התגובה (איור 3 [הספגה משנית של סיבי עיסת באגס) ], איור טחינת סיבי עיסת Bagasse]).

בשנים האחרונות צצו מערכות ממיסים לא מימיות שיכולות להמיס ישירות תאית. כגון dimethylformamide ו-NO, dimethyl sulfoxide ו-paraformaldehyde, וממיסים מעורבים אחרים וכו', מאפשרים לתאית לעבור תגובה הומוגנית. עם זאת, חלק מהחוקים שהוזכרו לעיל של תגובות מחוץ לשלב אינם חלים עוד. לדוגמה, בעת הכנת תאית דיאצטט מסיס באצטון, אין צורך לעבור הידרוליזה של תאית טריאצטט, אלא ניתן להאסטרי ישירות עד שה-DS הוא 2.