كاربوكسيميثيل سلولوز: الخصائص ، التركيب ، التوليف ، الاستخدامات - كيمياء - 2026

و السليلوز كاربوكسيميثيل هو مركب مشتق من السليلوز، البوليمر من الجلوكوز. كما يتلقى أسماء صمغ السليلوز أو اللثة الكارميلوزية. يمكن أن يكون على شكل ملح الصوديوم.

كربوكسي ميثيل سلولوز مادة استرطابية وقابلة للذوبان في الماء ، على عكس السليلوز غير القابل للذوبان في الماء. يتم استبدال بعض مجموعات –CH ₂ OH من جزيئات الجلوكوز التي تشكل السليلوز بمجموعات –CH ₂ OCH ₂ COOH. يعطي هذا الاستبدال خصائص أيونية لهيكلها.

المصدر: بواسطة LHcheM ، من ويكيميديا ​​كومنز

لكن ما هو السليلوز؟ وهو عبارة عن بوليمر حيوي يتكون حصريًا من جزيئات β-glucose ، مرتبطة بروابط β-1،4-o-glucosidic. السليلوز له الصيغة (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n بحد أدنى لقيمة 2000 لـ n. يمكن أن يكون للبوليمر بنية خطية أو ليفية ، كونه المكون الرئيسي لجدار الخلية النباتية.

هيكلها المضغوط لا يمكن اختراقه بواسطة الماء وبالتالي فهو غير قابل للذوبان فيه. على الرغم من كونه مكونًا من الجلوكوز ، لا يمكن للحيوانات استخدام السليلوز ، نظرًا لأنها تفتقر إلى إنزيم السليلاز لكسر روابط β1،4-glucosidic.

تعطي مجموعة الكربوكسيميثيل المرتبطة بالسليلوز كاربوكسي ميثيل سلولوز سطحًا سالب الشحنة. تسمح هذه الشحنات باستخدامها في تقنية كروماتوغرافيا التبادل الأيوني ، حيث تعمل كمبادل كاتيون يستخدم في تنقية البروتينات.

نظرًا لخصائصه المائية ، يستخدم كربوكسي ميثيل سلولوز في علاج جفاف العين. وبالمثل ، بسبب هذه الخاصية ، فقد تم استخدامه في تصنيع الحفاضات والمنتجات الصحية من هذا النوع. هذه التطبيقات بمثابة مثال على قائمة هائلة من الاستخدامات و / أو التطبيقات التي يحتوي عليها هذا المركب.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

معادلة

رنوش ₂ -كوه

مظهر جسماني

بودرة بيضاء. كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم: جزيئات ليفية بيضاء أو حليبية.

شم و تذوق

عديم الرائحة والمذاق.

الذوبان في الماء

قابل للذوبان (20 مجم / مل).

الذوبان في المذيبات العضوية

إنه غير قابل للذوبان في الميثانول والإيثانول وثنائي إيثيل الإيثر والأسيتون والكلوروفورم وكذلك في البنزين.

نقطة التحلل

274 درجة مئوية.

كثافة

0.7 - 0.9 جم / سم ³.

حموضة

إنه مشابه لحمض الخليك وثابت تفككه 5 × 10 ^-5.

بناء

المصدر: بواسطة Elrond ، من ويكيميديا ​​كومنز

تُظهر الصورة العلوية هيكل وحدة مونومر كربوكسي ميثيل سلولوز. لاحظ أن H من مجموعات الهيدروكسيل يتم استبدالها بمجموعات CH ₂ COOH ؛ باستثناء مجموعة OH في C-3. أي ، وفقًا للصورة ، لا يتم استبدال البوليمر تمامًا.

يمكن لمجموعات CH ₂ COOH أن تنفصل وتحيط نفسها عن طريق الجذب الكهروستاتيكي لـ Na ⁺ كاتيونات: CH ₂ COO ^- Na ⁺. بفضلهم ، فإن كربوكسي ميثيل سلولوز قابل للذوبان في الماء للغاية ، لأنه قادر على تكوين روابط هيدروجينية معه (CH ₂ COOH-OH ₂). هذا هو السبب الرئيسي لطابعها الملحوظ المحبة للماء والرطوبة.

أيضًا ، هذه المجموعات أكثر كثافة من الهيدروكسيل ، بحيث تتغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبوليمر فيما يتعلق بالسليلوز الأصلي. حجمها الكبير يمنع تكوين روابط هيدروجينية داخلية ، أي بين السلاسل الأحادية ، مما يترك الحلقات معرضة تمامًا للتفاعلات مع الماء.

لذلك ، كلما زادت درجة استبدال OH بـ CH ₂ COOH ، زادت الطبيعة المحبة للماء للسليلوز الناتج. قد لا يكون هذا الاختلاف واضحًا جدًا مجهريًا ؛ ولكن على المقاييس العيانية ، سيكون الأمر مماثلاً للقدرة على إذابة كتلة من الخشب في وعاء من الماء إذا حدثت مثل هذه البدائل على الفور.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

للحصول على كربوكسي ميثيل سلولوز من ألياف السليلوز ، يتم اتباع إجراء دروفاسيل:

أ) تتم معالجة ألياف السليلوز بالأيزوبروبانول والقلويات من أجل التسبب في انتفاخها وتأين مجموعات الهيدروكسيل.

ب) تتم قلوية ألياف السليلوز من العلاج السابق عن طريق المعالجة بـ NaOH ، وفقًا للتفاعل التالي:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

ج) ألياف السليلوز المرتبطة بـ NaOH ثم تتفاعل مع كلورو أسيتات الصوديوم ، مما ينتج عنه كربوكسي ميثيل سلولوز الصوديوم:

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

ربط COO ^- المجموعة إلى السليلوز لتشكيل carboxymethiclulose يجعلها قابلة للذوبان في الماء وأكثر تفاعلًا.

ما هو (الاستخدامات)

يحتوي Carboxymethylcellulose على العديد من الاستخدامات والتطبيقات نظرًا لقابليته للماء وقدرته على الاندماج مع العديد من المركبات. من بين استخداماته ما يلي.

أغذية

- يستخدم كمكثف ومثبت للطعام. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كألياف غذائية ومستحلب. يتم استخدامه في هز الآيس كريم والكريمات وكذلك يساعد في تكوين هلام الجيلاتين والحلويات.

- يستخدم كعامل معلق في عصائر الفاكهة وكغرواني واقي في المايونيز. كما أنها تستخدم لتغطية سطح الثمار.

- بسبب عدم استقلاب كاربوكسي ميثيل سلولوز في الجسم ، يمكن استخدامه من قبل الأشخاص الذين يتبعون نظامًا غذائيًا منخفض السعرات الحرارية.

الدواء

- محاليل كربوكسي ميثيل سلولوز من المواد الهلامية المستخدمة في جراحات القلب والصدر والقرنية.

- في عمليات الصدر ، يتم تدبيس الرئتين وتغطيتها بمحلول كربوكسي ميثيل سلولوز. وذلك لتجنب تسرب الهواء الموجود في الحويصلات الهوائية ودخول السوائل إلى الرئتين.

- في فرع جراحة العظام يستخدم كربوكسي ميثيل سلولوز لتليين المفاصل وخاصة في الرسغين والركبتين والوركين. يتم حقن محلول البوليمر في المفاصل لمنع التآكل والالتهاب والتدمير المحتمل للغضاريف.

- يستخدم في علاج جفاف وتهيج العين. كما أنها تستخدم كعامل وقائي لمنع تلف مقلة العين ، كما يمكن أن يحدث في وضع العدسات اللاصقة.

- يستخدم كربوكسي ميثيل السلولوز أيضًا في علاج الإمساك ويفضل تكوين البراز بالقوام المناسب. يتم استخدامه كملين.

- تم استخدام مزيج من كاربوكسي ميثيل سلولوز - هيبارين لمنع الالتصاق أثناء العمليات الجراحية.

صناعة البناء والتشييد

- يعمل كعامل استقرار ومحبة للماء في معظم مستحضرات الأسمنت ومواد البناء. يحسن تشتت الرمل في الأسمنت ، بالإضافة إلى أنه يزيد من التأثير اللاصق للأسمنت.

- كما يستخدم كجزء من المواد اللاصقة لأوراق التنجيد.

في المنظفات

إن فرع الصناعة الذي ربما يحتوي على أعلى استهلاك للكاربوكسي ميثيل سلولوز هو إنتاج الصابون والمنظفات. يعمل كعامل مثبط يمنع الدهون ، التي يتم إزالتها من على سطح الأقمشة بواسطة المنظفات ، من الالتصاق بها مرة أخرى.

مواد لاصقة

- يستخدم في صنع المواد اللاصقة للورق حيث أنه لا يلوثها ولا ينبعث منها رائحة كما أنه قابل للإزالة. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في إصلاح الكتب أو المواد الأخرى.

- تم اختباره أيضًا في الخلائط مع النشا والفينول فورمالدهايد لتشكيل المواد اللاصقة التي تسمح بتوحيد ألواح الخشب.

صناعة النبيذ

يتم استخدامه لتجنب ترسيب أملاح الطرطريك الموجودة في النبيذ.

صناعة الورق

- الطلاء بمستحضرات كربوكسي ميثيل سلولوز للأوراق والكرتون المشمع يقلل من استهلاك الشمع. كما أنه يقلل من استهلاك حبر الطباعة ، مما يؤدي إلى زيادة لمعان الأسطح. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع سطح الورق بنعومة أكبر ومقاومة أكبر للشحوم.

- يحسن كربوكسي ميثيل سلولوز الترابط بين ألياف الورق ويحسن لونها. كما أنها تستخدم كمشتت مساعد في قذف ألياف لب السليلوز ، وتجنب التلبد.

الزراعة

يعمل Carboxymethylcellulose كعامل مشتت للمبيدات. أيضًا ، يتم استخدامه كغراء لربط المبيد الحشري بسطح أوراق النبات. في بعض الحالات ، يتم استخدامه كعامل مساعد في تدهور بعض الأسمدة شديدة التلوث.

مستحضرات التجميل

يتم استخدامه كمثخن ومثبت ومُسبَق لفيلم في الكريمات والمستحضرات والشامبو ومنتجات العناية بالشعر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في تحضير المواد الهلامية لاستخدامها في تنظيف الأسنان.

الدهانات

يتم استخدامه في إنتاج الدهانات والورنيشات ذات الأساس الزيتي ، حيث يعمل كعامل تثخين وتشتيت للأصباغ في السوائل.

بلاستيك

يتم استخدامه لزيادة لزوجة اللاتكس.

سيراميك

يتم استخدامه للانضمام إلى قطع البورسلين ، حيث تنشأ محاليل كربوكسي ميثيل سلولوز عند خبز القليل من الرماد.

صناعة المنسوجات

- يستخدم في شكله الخام لتجنب تشوه الأقمشة. يستخدم كربوكسي ميثيل سلولوز ، بالاشتراك مع النشا ، في المغاسل. كما أنها تستخدم في تشطيب الأقمشة. أثناء تصنيعها ، يتم تشريب الأقمشة بكاربوكسي ميثيل سلولوز ثم معالجتها بالحمض والحرارة.

- يستخدم في طباعة الأقمشة ويتعاون كعامل تغليظ لدهانات النسيج والورنيشات.

صناعة الادوية

- يستخدم كربوكسي ميثيل سلولوز في طلاء أقراص الدواء. البوليمر غير قابل للذوبان في حالات المعدة الحمضية ، ولكنه قابل للذوبان في الأمعاء الدقيقة ، حيث يتم امتصاص العوامل العلاجية.

- كما يستعمل كمادة هلامية سابقة وناقلات أدوية على شكل مراهم. علاوة على ذلك ، يتم استخدامه كعامل استقرار في المعلقات والمستحلبات. يتم استخدامه كمادة لاصقة حيوية في الأقراص التي ترتبط بمخاط الجسم.

المراجع

1. Sidley Chemical. (2018). خصائص الصوديوم كربوكسي ميثيل السليلوز. تم الاسترجاع من: celluloseether.com
2. ويكيبيديا. (2018). كربوكسي ميثيل سلولوز. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 أكتوبر 2006). التطبيقات المختلفة لكاربوكسي ميثيل سلولوز. تم الاسترجاع من: quiminet.com
4. جامبوني جيه & كول. (سادس). تحسين عملية استخدام الكربوكسيميثيل للسليلوز من تفل قصب السكر.. تم الاسترجاع من: aaiq.org.ar
5. تركيبة كربوكسي ميثيلليلوز - هيبارين لمنع الالتصاقات الجراحية. (2017) مجلة البحوث الجراحية 213: 222-233.