תהליכי טרנסגליקוזידציה באמצעות D-גלוקוז כחומר גלם.

פישר גליקוזידציה היא השיטה היחידה לסינתזה כימית שאפשרה את פיתוח הפתרונות הכלכליים והטכניים של ימינו לייצור בקנה מידה גדול של פולי גלוקוזידים אלקיל.מפעלי ייצור בעלי קיבולת של מעל 20,000 ט' בשנה כבר מומשו ומגדילים את מגוון המוצרים של תעשיית פעילי השטח עם חומרים פעילי שטח המבוססים על חומרי גלם מתחדשים.D-Glucose ואלכוהולי שומניים ליניאריים C8-C16 הוכחו כחומרי הזנה המועדפים.ניתן להמיר חומרים אלו לפוליגליקוזידים אלקיל פעילים על פני השטח על ידי גליקוזילציה ישירה של פישר או על ידי טרנסגליקוזידים דו-שלביים של בוטיל פוליגליקוזיד בנוכחות זרז חומצה, עם מים כתוצר לוואי.יש לזקק מים מתערובת התגובה כדי להעביר את שיווי המשקל של התגובה לכיוון המוצר הרצוי.בתהליך הגליקוזילציה, יש להימנע מאי-הומוגניות בתערובת התגובה מכיוון שהן עלולות להוביל להיווצרות יתר של מה שנקרא פולידקססטרוז, שהוא מאוד לא רצוי.לכן, אסטרטגיות טכניות רבות מתמקדות במקורות ההומוגניים n-גלוקוז ואלכוהול, שקשה לערבב בגלל הקוטביות השונות שלהם.במהלך התגובה נוצרים קשרים גליקוזידיים גם בין אלכוהול שומני ל-n-גלוקוז וגם בין יחידות ה-n-גלוקוז עצמן.כתוצאה מכך נוצרים פולי גלוקוזידים אלקיל כתערובת של שברים עם מספר שונה של יחידות גלוקוז בשארית האלקיל הארוכה.כל אחד מהשברים הללו, בתורו, מורכב מכמה מרכיבים איזומריים, מאחר ויחידות ה-n-גלוקוז לובשות צורות אנומריות שונות וצורות טבעות שונות בשיווי משקל כימי במהלך הגליקוזידציה של פישר והקשרים הגליקוזידיים בין יחידות D-גלוקוז מתרחשים במספר עמדות קשר אפשריות. .יחס האנומר של יחידות ה-D-גלוקוז הוא בקירוב α/β＝ 2: 1 ונראה שקשה להשפיע בתנאים המתוארים של סינתזת פישר.בתנאים מבוקרים תרמודינמית, יחידות n-גלוקוז הכלולות בתערובת המוצר קיימות בעיקר בצורה של פירנוזידים.המספר הממוצע של יחידות גלוקוז נורמליות לשארית אלקיל, מה שנקרא דרגת פילמור, הוא בעצם פונקציה של היחס המולארי של educts במהלך תהליך הייצור.בשל תכונותיהם המדהימות של פעילי שטח, פוליגליקוזידים אלקיל בעלי דרגת פילמור בין 1 ל-3 עדיפים במיוחד, ולכן יש להשתמש בכ-3-10 מולים של אלכוהול שומני לכל מול של גלוקוז תקין בשיטה זו.

מידת הפילמור יורדת עם עודף הולך וגדל של אלכוהול שומני.האלכוהול השומני העודף מופרד ומוחזר באמצעות תהליכי זיקוק ואקום מרובי שלבים עם מאיידים של סרט נופל, המאפשרים לשמור על הלחץ התרמי למינימום.טמפרטורת האידוי צריכה להיות מספיק גבוהה וזמן המגע באזור החם מספיק ארוך כדי להבטיח זיקוק הולם של עודפי האלכוהול השומני וזרימה של נמס הפוליגלוקוזיד אלקיל, ללא התרחשות של תגובות פירוק ניכרות.ניתן להשתמש בטובת סדרה של שלבי אידוי כדי להפריד תחילה שברים בעלי רתיחה נמוכה, לאחר מכן את הכמות העיקרית של אלכוהול שומני, ולבסוף את האלכוהול השומני הנותר עד להמסת האלקיל פוליגלוקוזיד כשאריות מסיסות במים.

גם כאשר סינתזה ואידוי של האלכוהול השומני מתבצעים בתנאים העדינים ביותר, מתרחש שינוי צבע חום לא רצוי, המחייב תהליכי הלבנה לחידוד המוצרים.שיטת הלבנה אחת שהתגלתה כמתאימה היא הוספת חומרים מחמצנים כגון מי חמצן לתכשירים מימיים של אלקיל פוליגלוקוזידים במדיום אלקליין בנוכחות יוני מגנזיום.

החקירות והגרסאות הרבות שהופעלו במהלך הסינתזה, העיבוד והזיקוק מראים שגם היום עדיין אין פתרונות "סוהריים" ישימים בדרך כלל להשגת דרגות מוצר ספציפיות.להיפך, יש לעבד את כל שלבי התהליך, להתאים אותם ולבצע אופטימיזציה.פרק זה סיפק הצעות ותיאר כמה דרכים מעשיות ליצירת פתרונות טכניים, כמו גם ציון תנאים כימיים ופיזיקליים סטנדרטיים לביצוע תגובות, הפרדה ותהליכי זיקוק.

ניתן להשתמש בכל שלושת התהליכים העיקריים - טרנסגליקוזידציה הומוגנית, תהליך תמיסה וטכניקת הזנת גלוקוז - בתנאים תעשייתיים.במהלך הטרנסגליקוזידציה, יש לשמור על ריכוז ה-butyl polyglucoside הביניים, המשמש כממס עבור educts D-glucose ו-butanol, מעל כ-15% בתערובת התגובה כדי למנוע אי-הומוגניות.לאותה מטרה, יש לשמור על ריכוז המים בתערובת התגובה המשמשת לסינתזה ישירה של פישר של פוליגלוקוזידים אלקיל בפחות מ-1% בערך.בתכולת מים גבוהה יותר קיים סיכון להפיכת גלוקוז D גבישי מרחף למסה דביקה, מה שיגרום לאחר מכן לעיבוד גרוע ולפילמור מוגזם.ערבוב והומוגניזציה יעילים מקדמים את הפיזור העדין והתגובתיות של ה-D-גלוקוז הגבישי בתערובת התגובה.

יש לקחת בחשבון גורמים טכניים וכלכליים בעת בחירת שיטת הסינתזה והגרסאות המתוחכמות יותר שלה.תהליכי טרנסגליקוזידציה הומוגניים המבוססים על סירופי D-גלוקוז נראים נוחים במיוחד לייצור מתמשך בקנה מידה גדול.הם מאפשרים חיסכון קבוע בהתגבשות חומר הגלם D-גלוקוז בשרשרת הערך המוסף, אשר יותר ממפצה על ההשקעות החד פעמיות הגבוהות יותר בשלב הטרנסגליקוזידציה ובהחזרת הבוטנול.השימוש ב-n-בוטנול אינו מציג חסרונות אחרים, שכן ניתן למחזר אותו כמעט לחלוטין כך שהריכוזים השיוריים במוצרים הסופיים המוחזרים הם רק חלקים בודדים למיליון, מה שיכול להיחשב לא קריטי.הגלוקוזידציה ישירה של פישר לפי תהליך הרחצה או טכניקת הזנת הגלוקוז מונעת את שלב הטרנסגליקוזידציה והחלמת הבוטנול.זה גם יכול להתבצע באופן רציף ומחייב הוצאה הונית מעט נמוכה יותר.

לזמינות ולמחירים העתידיים של חומרי גלם מאובנים ומתחדשים, כמו גם התקדמות טכנית נוספת בייצור ויישום של פוליגלוקוזידים אלקיל, צפויה להיות השפעה מכרעת על התפתחות נפח השוק ויכולות הייצור של האחרונים.הפתרונות הטכניים הקיימים שכבר קיימים לייצור ושימוש בפוליגלוקוזידים אלקיל עשויים לתת יתרון תחרותי חיוני בשוק פעילי השטח לחברות שפיתחו או כבר משתמשות בתהליכים כאלה.הדבר נכון במיוחד במקרה של מחירי נפט גולמי גבוהים ומחירי דגנים נמוכים.מאחר שעלויות הייצור הקבועות הן בהחלט ברמה המקובלת עבור חומרים פעילי שטח תעשייתיים בתפזורת, אפילו הוזלות קלות במחיר חומרי הגלם המקומיים עשויות לעודד החלפת סחורות פעילי שטח ועשויות לעודד בבירור התקנה של מפעלי ייצור חדשים עבור פוליגלוקוזידים אלקיל.