Marzena Bach
1
Marzena Bach
1
Surowce węglowodanowe
W przemysłowej syntezie organicznej, postrzegane jako
związki
o :
-
nieograniczonej dostępności,
-
różnorodnej strukturze chemicznej (możliwość syntez
nowych
związków o nieoczekiwanych właściwościach i
zastosowaniach),
-
zawierające tlen w cząsteczkach – przetwarzanie
skoncentrowane na metodach obejmujących reakcje grup
hydroksylowych, hemiacetalowych i karbonylowych,
-
mniej energochłonne procesy przemysłowe
(łagodniejsze
warunki prowadzenia z powodu ograniczonej stabilności
termicznej).
2
Surowce węglowodanowe
Opracowywanie i wdrażanie nowych metod
w
praktyce przemysłowej opiera się na:
-
syntezie chemicznej angażującej grupy
hydroksylowe i karbonylowe cukrów ,
-
procesach stosujących enzymy i
mikroorganizmy modyfikowane genetycznie,
-
wydajnych metodach przerobu biomasy
odpadowej.
3
Przetwarzanie cukrów
Do procesów chemicznych
obejmujących
chemiczne przetwórstwo cukrów
zaliczamy
reakcje :
-
glikozydacji,
-
grupy karbonylowej z aminami,
-
utleniania.
4
Glikozydacja
Surowcem stosowanym w glikozydacji jest
sacharoza (130 mln t/r.), w Polsce, w
1999r.
2,03mln ton.
Ma ona szerokie zastosowanie w
procesach:
-
fermentacji alkoholowej,
-
otrzymywaniu kwasów tłuszczowych
i emulgatorów.
5
Glikozydacja
-
reakcja grupy hydroksylowej związanej z
hemiacetalowym atomem węgla C1
pierścienia
pirazonowego lub furanozowego z grupą
wodorotlenową alkoholi lub fenoli,
- produktami są glikozydy będące acetalami,
- metoda syntezy produktów naturalnych
(alkiloglikozyzy – glikoproteiny – glikopizydy)
opracowana przez E. Fischera.
6
Glikozydacja
7
Glikozydacja
- reakcja nieselektywna, katalizowana
kwasami, której produkt jest
wieloskładnikową
mieszaniną zawierajacą α- i β-anomery,
oligomery z wiązaniem 1,4- i 1,6-
glikozydowym, izomery pierścieniowe
furanozowe i piranozowe,
- produkty o średnim stopniu
polimeryzacji.
8
Glikozydacja
Produkty:
Alkilopoliglikozydy – niejonowe związki
powierzchniowo czynne (pochodne
C12/C14), rozpuszczalne w wodzie –
środki czystości i środki do pielęgnacji
ciała; emulgatory w formulacjach
kosmetycznych (zawierające od C16
wzwyż w łańcuchu węglowodorowym,
słabo rozpuszczalne w wodzie).
9
Reakcje grupy
karbonylowej z aminami
Stosowanie cukrów redukujących do
syntez
związków użytecznych poprzez reakcję
grupy
karbonylowej z aminami.
Reakcje:
-
syntez N-acetylo-N-alkiloglukozyamin
i N-propionylo-N-alkilolaktozyamin.
10
Reakcja redukcyjnego aminowania
cukrów redukujących
-
z cukru i aminy
tworzy się imina,
którą poddaje się w
1-stopniowym
uwodornieniu do
odpowiednich
N-alkilo-1-amino-1-
deoksyalditoli (6),
-
reakcja prowadzona
z użyciem alkiloamin
C1-C4 (najczęściej
metyloaminy),
-
na iminę działa się H
w obecności Ni lub Pd
osadzonego na C
aktywnym,
-
firma Rhône-
Poulenc.
11
Reakcja syntezy N-acetylo-N-
alkiloglukozyamin (8) N-
propionylo-N-
alkiloaktozyloamin (14)
12
a) reakcja syntezy N-alkanoilo-N-
metyloglukoaminy
b) reakcja syntezy N-alkanoilo-N-
metylolaktitoloaminy
13
Reakcje grupy
karbonylowej z aminami
- użycie grupy karbonylowej jako centrum
reakcyjnego w cukrach redukujących ,
- reakcje przebiegają na atomie węgla C1, są
selektywne i nie wymagają blokowania grup
hydroksylowych,
-
reakcja redukcyjnego aminowania nie
powoduje depolimeryzacji di- i
oligosacharydów ani rozerwania pierścienia
piranozowego.
14
Reakcje utleniania
-
elektrochemiczne utlenianie cukrów
redukujących do kwasów aldonowych jest
metodą o dużej wydajności i czystości, jednak
mało ekonomiczną w realizacji technicznej,
-
w skali przemysłowej stosuje się
enzymatyczne utlenianie niektórych cukrów w
obecności mikroorganizmów (Aspergillus niger
lub Gluconobacter suboxydans), np. sorbit do
sorbozy (2-ketoglucitol).
15
Heterogeniczne utlenianie
cukrów
16
Reakcje utleniania
-
utlenianie aldoz, ketoz i 2-deoksyladoz
nadtlenkiem wodoru bez udziału katalizatora
w
r-rze zasadowym i temp. OC prowadzi do
cukrów o łańcuchu krótszym o 1 atom C i kw.
mrówkowego,
-
stosuje się także aktywatory nadtlenku
diwodoru w niniejszych reakcjach,
- O3 nie znalazł zastosowania.
17
Dziękuję za uwagę
18