Требования к проектированию установки по производству алкилгликозидов, основанной на синтезе Фишера, в значительной степени зависят от типа используемого углевода и длины цепи используемого спирта. Впервые было предложено производство водорастворимых алкилгликозидов на основе октанола/деканола и додеканола/тетрадеканола. Алкилполигликозиды, которые при заданной степени полимеризации (СП) нерастворимы в воде из-за используемого спирта (число атомов углерода в алкилгликозидной цепи ≥ 16), рассматриваются отдельно.
При кислотном катализе синтеза алкилполиглюкозидов образуются вторичные продукты, такие как полиглюкозный эфир и окрашенные примеси. Полиглюкоза представляет собой аморфное вещество, образующееся путем гликозильной полимеризации в процессе синтеза. Тип и концентрация вторичной реакции зависят от параметров процесса, таких как температура, давление, время реакции, катализатор и т. д. Одной из проблем, решаемых в последние годы развитием промышленного производства алкилполигликозидов, является минимизация образования вторичных продуктов, связанных с синтезом.
В целом, алкилгликозиды на основе короткоцепочечных спиртов (C8/10-OH) и с низкой степенью расщепления (с высокой степенью передозировки спирта) характеризуются наименьшими проблемами в производстве. В фазе реакции, с увеличением избытка спирта, снижается образование вторичных продуктов. Это снижает термическую нагрузку и удаляет избыток спирта при образовании продуктов пиролиза.
Гликозидирование по Фишеру можно описать как процесс, в котором глюкоза реагирует относительно быстро на первом этапе и достигается олигомерное равновесие. За этим этапом следует медленная деградация алкилгликозидов. Процесс деградации включает такие этапы, как деалкилирование и полимеризация, которые при повышенных концентрациях необратимо образуют термодинамически более стабильную полиглюкозу. Реакционная смесь, время реакции которой превышает оптимальное, называется сверхреакцией. Если реакция прекращается преждевременно, полученная реакционная смесь содержит большое количество остаточной глюкозы.
Потеря активных веществ алкилглюкозидов в реакционной смеси тесно связана с образованием полиглюкозы. При чрезмерной скорости реакции реакционная смесь постепенно снова становится полифазной за счёт осаждения полиглюкозы. Таким образом, качество и выход продукта существенно зависят от времени завершения реакции. Начиная с твёрдой глюкозы, содержание алкилгликозидов во вторичных продуктах снижается, что позволяет отфильтровать другие полярные компоненты (полиглюкозу) и оставшиеся углеводы из реакционной смеси, которая не прореагировала полностью.
В оптимизированном процессе концентрация продуктов этерификации относительно низкая (в зависимости от температуры реакции, времени, типа катализатора и концентрации и т. д.).
На рисунке 4 показан типичный ход прямой реакции декстрозы и жирного спирта (C12/14-OH).

Температура и давление параметров реакции тесно связаны друг с другом в реакции гликирования по Фишеру. Для получения алкилполигликозидов с низким содержанием вторичных продуктов давление и температура должны быть адаптированы друг к другу и строго контролироваться.
Алкилполигликозиды содержат 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. При удалении из реакционной смеси низкокипящих продуктов реакции (воды в прямом синтезе, короткоцепочечных спиртов в процессе трансацетализации) равновесие ацетализации смещается в сторону продуктов. Если в единицу времени образуется относительно большое количество воды, например, при высоких температурах реакции, необходимо обеспечить эффективное удаление этой воды из реакционной смеси. Это сводит к минимуму вторичные реакции (в частности, образование полидекстрозы), которые происходят в присутствии воды. Эффективность испарения на стадии реакции зависит не только от давления, но и от площади испарения и т. д. Типичные значения давления реакции в вариантах трансацетализации и прямого синтеза составляют от 20 до 100 мбар.
Другим важным фактором оптимизации является разработка селективных катализаторов в процессе гликозидирования, таким образом, ингибируя, например, образование полиглюкозы и этерификацию. Как уже упоминалось, ацеталь или обратный ацеталь в синтезе Фишера катализируется кислотами. В принципе, для этой цели подходит любая кислота достаточной силы, например, серная кислота, п-толуол и 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 в основном в полярной фазе (следы воды) реакционной смеси, а алкильные цепи, которые можно восстановить с помощью гидрофобных кислот (например, алкилбензолсульфоновой кислоты), растворяются в основном в менее полярной фазе реакционной смеси.
После реакции кислотный катализатор нейтрализуют подходящим основанием, например, гидроксидом натрия и оксидом магния. Нейтрализованная реакционная смесь представляет собой бледно-жёлтый раствор, содержащий от 50 до 80% жирных спиртов. Высокое содержание жирных спиртов обусловлено молярным соотношением углеводов и жирных спиртов. Это соотношение корректируется для получения определённой степени полимеризации (СП) промышленных алкилполигликозидов и обычно составляет от 1:2 до 1:6.
Избыток жирного спирта удаляется вакуумной перегонкой. Важные граничные условия включают:
– Остаточное содержание жирного спирта в продукте должно быть<1%, потому что другие
разумная растворимость и запах ухудшаются.
- Чтобы свести к минимуму образование нежелательных продуктов пиролиза или обесцвечивающих компонентов, термическую нагрузку и время пребывания целевого продукта следует поддерживать на минимально возможном уровне в зависимости от длины цепи спирта.
- В дистиллят не должно попадать ни одного моногликозида, поскольку дистиллят возвращается в реакцию как чистый жирный спирт.
В случае додеканола/тетрадеканола эти требования применяются для удаления избыточных жирных спиртов, что в значительной степени достигается многоступенчатой ректификацией. Важно отметить, что с уменьшением содержания жирных спиртов вязкость значительно возрастает. Это, очевидно, ухудшает тепло- и массообмен на заключительном этапе ректификации.
Поэтому предпочтительны тонкие или короткоходовые испарители. В этих испарителях механически движущаяся пленка обеспечивает более высокую эффективность испарения и более короткое время пребывания продукта, а также хороший вакуум. Конечный продукт после дистилляции представляет собой практически чистый алкилполигликозид, образующийся в виде твердого вещества с температурой плавления от 70 до 150 °C. Основные этапы процесса синтеза алкильных соединений представлены на рисунке 5.

В зависимости от используемого технологического процесса, при производстве алкилполигликозидов накапливается один или два спиртовых цикла; при этом образуются избыточные жирные спирты, в то время как короткоцепочечные спирты могут быть практически полностью восстановлены. Эти спирты могут быть повторно использованы в последующих реакциях. Необходимость очистки или частота её проведения зависят от примесей, накопленных в спирте. Это в значительной степени зависит от качества предыдущих стадий процесса (например, реакции, удаления спирта).
После удаления жирного спирта активное вещество алкилполигликозида непосредственно растворяется в воде, образуя высоковязкую пасту с содержанием алкилполигликозида от 50 до 70%. На последующих этапах очистки эта паста перерабатывается в продукт удовлетворительного качества в соответствии с требованиями к эксплуатационным характеристикам. Эти этапы очистки могут включать отбеливание продукта, корректировку характеристик продукта, таких как значение pH и содержание активного вещества, а также микробную стабилизацию. В патентной литературе имеется множество примеров восстановительного и окислительного отбеливания и двухстадийных процессов окислительного отбеливания и восстановительной стабилизации. Усилия и, следовательно, затраты, необходимые для достижения определенных качественных характеристик, таких как цвет, зависят от эксплуатационных требований, исходных материалов, требуемой степени полимеризации (DP) и качества технологических этапов.
На рисунке 6 показан промышленный процесс производства длинноцепочечных алкилполигликозидов (C12/14 APG) путем прямого синтеза.