Требования к проектированию установки по производству алкилгликозидов на основе синтеза Фишера во многом зависят от типа используемого углевода и длины цепи используемого спирта. Впервые было внедрено производство водорастворимых алкилгликозидов на основе октанола/деканола и додеканола/тетрадеканола. .Алкилполигликозиды, которые при данной DP нерастворимы в воде из-за используемого спирта (число атомов С в алкилхиане ≥16), рассматриваются отдельно.
В условиях синтеза алкилполиглюкозидов, катализируемого кислотой, образуются вторичные продукты, такие как эфир полиглюкозы и окрашенные примеси. Полиглюкоза представляет собой аморфное вещество, образующееся в результате полимеризации гликозила в процессе синтеза. Тип и концентрация вторичной реакции зависит от параметров процесса. , такие как температура, давление, время реакции, катализатор и т.д. Одной из задач, решаемых при развитии промышленного производства алкилполигликозидов в последние годы, является минимизация образования вторичных продуктов, связанных с синтезом.
В целом, алкилгликозиды на основе короткоцепочечного спирта (C8/10-OH) и с низкой DP (большая передозировка алкоголя) имеют наименьшие производственные проблемы.В фазе реакции с увеличением избытка спирта снижается образование побочных продуктов.Он снижает термическое напряжение и удаляет излишки спирта при образовании продуктов пиролиза.
Гликозидирование Фишера можно описать как процесс, в котором глюкоза реагирует относительно быстро на первом этапе и достигается равновесие олигомеров. За этим этапом следует медленная деградация алкилгликозидов. Процесс деградации включает такие стадии, как деалкилирование и полимеризация, которые при при повышенных концентрациях необратимо образует термодинамически более стабильную полиглюкозу. Реакционную смесь, превышающую оптимальное время реакции, называют сверхреакцией. Если реакцию прекращают преждевременно, образующаяся реакционная смесь содержит большое количество остаточной глюкозы.
Потеря активных веществ алкилглюкозида в реакционной смеси имеет хорошую связь с образованием полиглюкозы.В случае чрезмерной реакции реакционная смесь постепенно снова становится полифазной за счет осаждения полиглюкозы. Поэтому время окончания реакции серьезно влияет на качество продукта и выход продукта. Начиная с твердой глюкозы, алкилгликозиды во вторичных продуктах более низкое содержание, что позволяет отфильтровать другие полярные компоненты (полиглюкозу) и оставшиеся углеводы из реакционной смеси, которая никогда полностью не прореагировала.
В оптимизированном процессе концентрация продукта этерификации относительно невелика (в зависимости от температуры реакции, времени, типа и концентрации катализатора и т. д.).
На рис. 4 показан типичный ход прямой реакции декстрозы и жирного спирта (С12/14-ОН).

Температура и давление параметров реакции тесно связаны друг с другом в реакции гликирования Фишера. Для получения алкилполигликозидов с низким содержанием побочных продуктов давление и температура должны быть адаптированы друг к другу и строго контролироваться.
В алкилполигликозидах мало вторичных продуктов, что обусловлено низкими температурами реакции (<100 ℃) при ацетализации.Однако низкие температуры приводят к относительно длительному времени реакции (в зависимости от длины цепи спирта) и низкой удельной эффективности реактора.Относительно высокие температуры реакции (>100℃, обычно 110-120℃) могут привести к изменению цвета углеводов.За счет удаления из реакционной смеси низкокипящих продуктов реакции (воды при прямом синтезе, короткоцепочечных спиртов в процессе трансацетализации) равновесие ацетилирования смещается в сторону продуктов.Если в единицу времени образуется относительно большое количество воды, например, при высоких температурах реакции, необходимо предусмотреть эффективное удаление этой воды из реакционной смеси.Это сводит к минимуму вторичные реакции (в частности, образование полидекстрозы), протекающие в присутствии воды.Эффективность испарения на стадии реакции зависит не только от давления, но и от площади испарения и т. д.Типичное реакционное давление в вариантах трансацетилирования и прямого синтеза составляет от 20 до 100 мбар.
Другим важным фактором оптимизации является разработка селективных катализаторов в процессе гликозидирования, ингибирующих, таким образом, образование полиглюкозы и этерификацию. Как уже упоминалось, ацеталь или обратный ацеталь в синтезе Фишера катализируется кислотами. В принципе, любая кислота достаточной силы для этой цели подходят такие, как серная кислота, п-толуол, алкилбензолсульфоновая кислота и сульфоянтарная кислота. Скорость реакции зависит от кислотности и концентрации кислоты в спирте. Вторичные реакции, которые также могут катализироваться кислотами ( например, образование полиглюкозы) происходят преимущественно в полярной фазе (следы воды) реакционной смеси, а алкильные цепи, которые можно восстановить с помощью гидрофобных кислот (например, алкилбензолсульфоновой кислоты), растворяются преимущественно в менее полярной фазе реакционной смеси. реакционная смесь.
После реакции кислотный катализатор нейтрализуют подходящим основанием, таким как гидроксид натрия и оксид магния. Нейтрализованная реакционная смесь представляет собой бледно-желтый раствор, содержащий от 50 до 80 процентов жирных спиртов.Высокое содержание жирных спиртов обусловлено молярным соотношением углеводов и жирных спиртов.Это соотношение корректируется для получения конкретной DP для промышленных алкилполигликозидов и обычно составляет от 1:2 до 1:6.
Избыток жирного спирта удаляют вакуумной перегонкой.Важные граничные условия включают в себя:
– Остаточное содержание жирных спиртов в продукте должно быть<1%, потому что другое
Ухудшается растворимость и запах.
- Чтобы свести к минимуму образование нежелательных продуктов пиролиза или компонентов, вызывающих обесцвечивание, термическая нагрузка и время пребывания целевого продукта должны быть как можно меньшими в зависимости от длины цепи спирта.
- Никакие моногликозиды не должны попадать в дистиллят, поскольку дистиллят рециркулируется в реакции в виде чистого жирного спирта.
В случае додеканола/тетрадеканола эти требования используются для удаления избытка жирных спиртов, что в значительной степени удовлетворительно достигается путем многоступенчатой ​​дистилляции.Важно отметить, что по мере уменьшения содержания жирных спиртов вязкость существенно возрастает.Это, очевидно, ухудшает тепло- и массоперенос на конечной стадии дистилляции.
Поэтому предпочтительны тонкие испарители или испарители с коротким радиусом действия.В этих испарителях механически перемещающаяся пленка обеспечивает более высокую эффективность испарения и более короткое время пребывания продукта, а также хороший вакуум.Конечный продукт после дистилляции представляет собой почти чистый алкилполигликозид, который накапливается в виде твердого вещества с температурой плавления от 70 ℃ до 150 ℃.Основные этапы процесса синтеза алкилов представлены на рисунке 5.

В зависимости от используемого производственного процесса при производстве алкилполигликозида накапливаются один или два потока спиртового цикла;избыток жирных спиртов, тогда как спирты с короткой цепью могут быть почти полностью восстановлены.Эти спирты могут быть повторно использованы в последующих реакциях.Необходимость очистки или частота проведения стадий очистки зависит от примесей, накопленных в спирте.Это во многом зависит от качества предшествующих стадий процесса (например, реакции, удаления спирта).
После удаления жирного спирта активное вещество алкилполигликозида непосредственно растворяется в воде, в результате чего образуется высоковязкая паста с содержанием алкилполигликозида от 50 до 70%.На последующих этапах рафинирования эта паста перерабатывается в продукт удовлетворительного качества в соответствии с эксплуатационными требованиями.Эти этапы очистки могут включать отбеливание продукта, корректировку характеристик продукта, таких как значение Ph и содержание активного вещества, а также микробиологическую стабилизацию.В патентной литературе имеется множество примеров восстановительной и окислительной отбелки, а также двухстадийных процессов окислительной отбелки и восстановительной стабилизации.Усилия и, следовательно, затраты, необходимые на этих этапах процесса для получения определенных показателей качества, таких как цвет, зависят от требований к производительности, исходных материалов, требуемой DP и качества этапов процесса.
На рисунке 6 показан промышленный процесс производства длинноцепочечных алкилполигликозидов (C12/14 APG) путем прямого синтеза.