糖転移反応はD-グルコースを原料として行います。

フィッシャーグリコシド化は、今日の経済的かつ技術的に完成されたアルキルポリグルコシドの大規模生産ソリューションの開発を可能にした唯一の化学合成方法です。年間20,000トン以上の生産能力を持つ生産プラントがすでに実現しており、再生可能原料をベースにした界面活性剤により界面活性剤産業の製品範囲を拡大しています。D-グルコースおよび直鎖 C8 ～ C16 脂肪族アルコールが好ましい原料であることが証明されています。これらの遊離体は、直接フィッシャーグリコシル化により、または酸触媒の存在下で副生成物として水を伴うブチルポリグリコシドの二段階トランスグリコシドにより、界面活性アルキルポリグリコシドに変換できます。反応平衡を所望の生成物に向けてシフトするには、反応混合物から水を蒸留する必要があります。グリコシル化プロセスでは、反応混合物中の不均一性は避けるべきです。これは、非常に望ましくない、いわゆるポリデキストロースの過剰な形成につながる可能性があるためです。したがって、多くの技術戦略は、極性が異なるため混和が難しい均一な遊離体である n-グルコースとアルコールに焦点を当てています。反応中に、脂肪族アルコールと n-グルコースの間、および n-グルコース単位自体の間の両方でグリコシド結合が形成されます。その結果、アルキルポリグルコシドは、長鎖アルキル残基に異なる数のグルコース単位を有する画分の混合物として形成されます。これらの画分のそれぞれは、フィッシャーグリコシド化中の化学平衡において n-グルコース単位が異なるアノマー形態と環形態をとるため、また、D-グルコース単位間のグリコシド結合がいくつかの可能な結合位置で発生するため、いくつかの異性体成分で構成されています。 。D-グルコース単位のアノマー比は約 α/β＝ 2:1 であり、記載されているフィッシャー合成条件下では影響を与えるのは難しいと思われます。熱力学的に制御された条件下では、生成混合物に含まれる n-グルコース単位は主にピラノシドの形で存在します。アルキル残基あたりの直鎖グルコース単位の平均数、いわゆる重合度は、基本的には製造プロセス中の遊離体のモル比の関数です。顕著な界面活性剤特性により、重合度が 1 ～ 3 のアルキルポリグリコシドが特に好ましく、そのため、この方法では通常のグルコース 1 モル当たり約 3 ～ 10 モルの脂肪族アルコールを使用する必要がある。

脂肪族アルコールの過剰量が増加すると、重合度は低下します。過剰な脂肪族アルコールは、流下膜式蒸発器を使用した多段階減圧蒸留プロセスによって分離および回収され、熱ストレスを最小限に抑えることができます。蒸発温度は、かなりの分解反応が起こらずに、過剰な脂肪アルコールが適切に蒸留され、アルキルポリグルコシド溶融物が流れるのに十分なだけ高く、ホットゾーンでの接触時間を十分長くする必要があります。一連の蒸発工程を好ましくは、最初の低沸点留分、次に主量の脂肪族アルコール、そして最後に溶融したアルキルポリグルコシドが水溶性残渣として得られるまでの残りの脂肪族アルコールを分離するために使用することができる。

脂肪族アルコールの合成と蒸発が最も穏やかな条件下で行われた場合でも、望ましくない茶色の変色が発生し、製品を精製するために漂白プロセスが必要になります。適切であることが証明されている漂白方法の１つは、マグネシウムイオンの存在下、アルカリ媒体中でアルキルポリグルコシドの水性調製物に過酸化水素などの酸化剤を添加することである。

合成、精密検査、および精製中に採用された多様な調査とバリアントは、特定の製品グレードを取得するために一般的に適用できる「ターンキー」ソリューションが今日でもまだ存在しないことを示しています。それどころか、すべてのプロセスステップを検討し、相互に調整し、最適化する必要があります。この章では、提案を提供し、技術的解決策を考案するためのいくつかの実行可能な方法を説明し、反応、分離、精製プロセスを実行するための標準的な化学的および物理的条件を述べました。

3 つの主要なプロセス (均一グリコシド転移、スラリープロセス、グルコース供給技術) はすべて工業条件下で使用できます。トランスグリコシド化中、不均一性を避けるために、抽出物である D-グルコースとブタノールの可溶化剤として機能する中間体ブチル ポリグルコシドの濃度を反応混合物中で約 15% 以上に保つ必要があります。同じ目的のために、アルキルポリグルコシドの直接フィッシャー合成に使用される反応混合物中の水濃度は約 1% 未満に保たれなければなりません。水分含有量が高くなると、懸濁した結晶性 D-グルコースが粘着性の塊に変化するリスクがあり、その後、加工不良や過剰な重合が発生します。効果的な撹拌と均質化により、反応混合物中の結晶性 D-グルコースの微細な分布と反応性が促進されます。

合成方法とそのより高度なバリエーションを選択するときは、技術的要因と経済的要因の両方を考慮する必要があります。D-グルコースシロップに基づく均一なグリコシド転移プロセスは、大規模な連続生産に特に有利であると考えられます。これらにより、付加価値チェーンにおける原料 D-グルコースの結晶化にかかる永続的な節約が可能になり、グリコシド転移ステップとブタノールの回収における一時的な投資の高額を補って余りあるものになります。n-ブタノールの使用には他の欠点はありません。n-ブタノールはほぼ完全にリサイクルできるため、回収された最終製品の残留濃度はわずか数ppmであり、重要ではないと考えられます。スラリープロセスまたはグルコース供給技術による直接フィッシャーグリコシド化では、トランスグリコシド化ステップとブタノールの回収が不要になります。継続的に実行することもできるので、設備投資がわずかに少なくて済みます。

化石および再生可能原料の将来の入手可能性および価格、ならびにアルキルポリグルコシドの生産および応用におけるさらなる技術進歩は、アルキルポリグルコシドの市場規模および生産能力の発展に決定的な影響を与えると予想される可能性がある。アルキルポリグルコシドの製造および使用のためにすでに存在する実行可能な技術的解決策は、そのようなプロセスを開発またはすでに採用している企業に、界面活性剤市場における重要な競争力を与える可能性があります。これは、原油価格の高騰と穀物価格の下落の場合に特に当てはまります。固定製造コストは確かに大量の工業用界面活性剤の慣例的なレベルにあるため、天然原料の価格がわずかに下がっただけでも、界面活性剤商品への代替が促される可能性があり、明らかにアルキルポリグルコシドの新しい生産プラントの設置が促進される可能性があります。