Els èters de cel·lulosa substituïts són un grup de compostos versàtils i industrialment importants derivats de la cel·lulosa, un dels biopolímers més abundants de la Terra. Aquests èters es produeixen mitjançant la modificació química dels grups hidroxil (-oh) de la columna vertebral de cel·lulosa, donant lloc a diversos productes amb propietats i aplicacions diferents. Les aplicacions van des de productes farmacèutics, aliments, productes d’atenció personal, materials de construcció, tèxtils i molt més.
L’estructura de la cel·lulosa:
La cel·lulosa és un polisacàrid lineal compost per unitats de glucosa repetides unides per enllaços β-1,4-glicosídics. Les unitats repetidores consisteixen en tres grups hidroxil per unitat de glucosa, cosa que fa que la cel·lulosa sigui altament hidròfil i susceptible de diverses modificacions químiques.
Síntesi d’èters de cel·lulosa substituïts:
La síntesi d’èters de cel·lulosa substituïts implica la introducció de diferents grups funcionals en els grups hidroxil de la columna vertebral de cel·lulosa. Els mètodes habituals per sintetitzar aquests èters inclouen l’etterificació i l’esterificació.
Les reaccions d’etterificació impliquen la substitució de grups d’hidroxil amb grups alquil o aril per formar enllaços d’èters. Això es pot aconseguir mitjançant la reacció amb halogenes alquil, sulfats alquil o èters alquil en condicions adequades. Els agents alquilants utilitzats en aquestes reaccions inclouen clorur de metil, clorur d’etil i clorur de benzil.
L’esterificació, d’altra banda, consisteix en substituir un grup hidroxil amb un grup acil per formar un enllaç èster. Això es pot aconseguir mitjançant la reacció amb clorurs àcids, anhídrids o àcids en presència de catalitzadors. Els agents d’acilació utilitzats habitualment en aquestes reaccions inclouen l’anhídrid acètic, el clorur d’acetil i els àcids grassos.
Tipus d’èters de cel·lulosa substituïts:
Metil cel·lulosa (MC):
La metilcel·lulosa es produeix per eterificació de cel·lulosa amb clorur de metil.
S'utilitza àmpliament com a espessidor, estabilitzador i emulsionant en diverses indústries, com ara aliments, productes farmacèutics i productes de cura personal.
MC forma un gel clar quan es hidrata i presenta un comportament pseudoplàstic, fent -lo adequat per a aplicacions que requereixen control de viscositat.
Hidroxietilcellulosa (HEC):
La hidroxietil cel·lulosa es sintetitza mitjançant l’etificació de la cel·lulosa i l’òxid d’etilè.
S’utilitza habitualment com a agent espessidor, adhesiu i formant de pel·lícules en recobriments, cosmètics, medicina i altres indústries.
HEC imparteix un comportament pseudoplàstic a la solució i proporciona excel·lents propietats de retenció d’aigua.
Hidroxipropilcellulosa (HPC):
La hidroxipropil cel·lulosa es produeix per l’etificació de la cel·lulosa amb òxid de propilè.
S'utilitza com a espessidor, estabilitzador i aglutinant en formulacions farmacèutiques, particularment en els recobriments de tauletes i els sistemes de lliurament de medicaments per alliberament controlat.
L’HPC té propietats de termogel, formant gels a temperatures altes.
Carboximetylcellulosa (CMC):
La carboximetilcel·lulosa es sintetitza mitjançant l’etificació de la cel·lulosa i el monocloroacetat de sodi en condicions alcalines.
S'utilitza àmpliament com a espessidor, estabilitzador i emulsionant en aplicacions alimentàries, farmacèutiques i industrials.
CMC imparteix la viscositat i el comportament de la cisalla a solucions i forma dispersions col·loïdals estables.
Etil hidroxietil cel·lulosa (EHEC):
L’etil hidroxietil cel·lulosa és un èter de cel·lulosa desubstituït, que es produeix per l’etificació seqüencial de cel·lulosa amb òxid d’etilè i clorur d’etil.
S'utilitza com a espessidor, modificador de reologia i pel·lícula anterior en diverses aplicacions que inclouen recobriments, adhesius i productes de cura personal.
L’EHEC té una major solubilitat i compatibilitat d’aigua que els seus homòlegs substituïts.
Característiques dels èters de cel·lulosa substituïts:
Les propietats dels èters de cel·lulosa substituïts varien en funció de factors com el grau de substitució, el pes molecular i l'estructura química. Tot i això, solen mostrar les següents característiques:
Hidrofilicitat: els èters de cel·lulosa substituïts són hidròfils a causa de la presència de grups hidroxils en la seva estructura, cosa que els permet interactuar amb molècules d’aigua mitjançant l’enllaç d’hidrogen.
Engrossiment i geling: Molts èters de cel·lulosa substituïts tenen propietats engrossides i gelificants, donant lloc a la formació de solucions viscoses o gels després de la hidratació. La viscositat i la força del gel depenen de factors com la concentració de polímer i el pes molecular.
Formació de pel·lícules: Alguns èters de cel·lulosa substituïts són capaços de formar pel·lícules clares i flexibles quan es llancen a partir de la solució. Aquesta propietat té avantatges en aplicacions com ara recobriments, adhesius i sistemes de lliurament de medicaments per alliberar-se.
Estabilitat: Els èters de cel·lulosa substituïts generalment presenten una bona estabilitat en un ampli ventall de condicions de pH i temperatura. Són resistents a la degradació microbiana i a la hidròlisi enzimàtica, cosa que els fa adequats per utilitzar -los en diverses formulacions.
Comportament reològic: els èters de cel·lulosa substituïts sovint presenten un comportament pseudoplàstic o de cisalla, cosa que significa que la seva viscositat disminueix sota l’estrès de la cisalla. Aquesta propietat és desitjable en les aplicacions que requereixen facilitat de processament o aplicació.
Aplicacions d’èters de cel·lulosa substituïts:
Els èters de cel·lulosa substituïts s’utilitzen àmpliament en nombroses indústries a causa de les seves propietats multifuncionals. Algunes aplicacions clau inclouen:
Indústria alimentària: els èters de cel·lulosa substituïts com la carboximetilcel·lulosa (CMC) s’utilitzen com a espessidors, estabilitzadors i emulsionants en aliments com salses, apòsits i productes lactis. Milloren la textura, l'estabilitat i la boca bucal mentre amplien la vida útil.
Farmacèutics: Els èters de cel·lulosa substituïts s’utilitzen àmpliament en formulacions farmacèutiques com a aglutinants, desintegrants i agents d’alliberament controlat en comprimits, càpsules i formulacions tòpiques. Milloren el lliurament de fàrmacs, la biodisponibilitat i el compliment del pacient.
Productes d’atenció personal: els èters de cel·lulosa substituïts són ingredients habituals en productes d’atenció personal com xampús, locions i cremes a causa del seu espessiment, suspensió i propietats formadores de pel·lícules. Milloren l’estabilitat del producte, la textura i els atributs sensorials.
Materials de construcció: Els èters alternatius de cel·lulosa s’utilitzen com a additius en materials de construcció com ara productes basats en ciment, morter i guix per millorar la treballabilitat, la retenció d’aigua i l’adhesió. Milloren el rendiment i la durabilitat d’aquests materials.
Textils: substitueix els èters de cel·lulosa en processos d'impressió tèxtil i acabats per proporcionar control de viscositat, adhesió i rentada. Assisteixen en la deposició uniforme de colorants i pigments als substrats tèxtils.
Indústria del petroli i del gas: substituïu els èters de cel·lulosa com a viscosificadors i agents de pèrdua de líquids en els líquids de perforació per millorar l'eficiència i la seguretat de les operacions de perforació de petroli i gas.
Posada Posada: 19 de febrer-2025