Свойства и получение ксантогенатов целлюлозы
Другие рефераты
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
[pic]
СИБИРСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ЦБП и ХВ
Курсовое проектирование
Тема: “Свойства и получение
ксантогенатов целлюлозы”
Разработал: студент ЗХТФ
спец. 250604 Биндарович О.В.
зач. книжка № 826006
Руководитель: _____________
____________________________
г. Красноярск 1998г.
Введение 3
Строение макромолекулы целлюлозы 5
1. Получение ксантогенатов целлюлозы 10
1.1 Условия получения ксантогенатов целлюлозы. 10
1.2 Образование химического соединения. 20
1.3 Степень этерификации. 21
2. Свойства ксантогенатов целлюлозы. 25
Список использованных источников: 32
Введение
Целлюлоза является веществом, широко распространенным в растительном
мире. Она входит в состав как однолетних растений, так и многолетних, в
частности – в состав древесных пород.
Вопрос об условиях и механизме биохимического синтеза целлюлозы – один
из наиболее сложных и интересных в химии целлюлозы.
Роль целлюлозы, основного компонента клеточной стенки высших растений,
играющего роль механического каркаса, непосредственно связана с
особенностями химического строения макромолекулы и характером
надмолекулярной структуры. Как образование макромолекул целлюлозы, так и
формирование надмолекулярной структуры происходит в процессе биохимического
синтеза, поэтому проблема исследования образования целлюлозы в природе
имеет два аспекта – собственно биохимический, включающий вопрос о характере
исходных реагирующих соединений, кинетике и механизме синтеза макромолекул,
и структурно-химический механизм образования элементов надмолекулярной
структуры и формирования сложной структуры полисахарида как полимера.
Возможность рационального использования целлюлозы различных отраслях
народного хозяйства для получения материалов обладающих требуемыми
свойствами, непосредственно зависит от выяснения основных вопросов строения
целлюлозы и от подробного изучения свойств целлюлозных материалов. Это
относится в первую очередь к тем отраслям промышленности, которые основаны
на химической переработке целлюлозы (приготовление лаков, пленок,
пластических масс, искусственного волокна, бездымного пороха и т. д.), а
также к текстильной и бумажной промышленности. Разные представления о
строении целлюлозы приводят к разным выводам об оптимальных условиях
проведения процессов ее химической переработки и о методах, которые нужно
применять для изменения в желаемом направлении физико-химических и
механических свойств получаемых продуктов. Поэтому, естественно, вопросам
строения целлюлозы посвящались и посвящаются многочисленные исследования.
Современная теория строения целлюлозы должна ответить на следующие
основные вопросы:
1. Строение макромолекул целлюлозы: химическое строение элементарного звена
и макромолекулы в целом; конформация макромолекулы и ее звеньев.
Молекулярная масса целлюлозы и ее полидисперсность.
Структура целлюлозы: равновесное фазовое состояние целлюлозы (аморфное или
кристаллическое); типы связей между макромолекулами; надмолекулярная
структура; структурная неоднородность целлюлозы; структурные модификации
целлюлозы.
Только после выяснения указанных вопросов могут быть сформулированы
достаточно обоснованные представления о строении целлюлозы.
Строение макромолекулы целлюлозы
Многие данные о химическом строении макромолекул целлюлозы и особенно
о строении элементарных звеньев, из которых состоит макромолекула, являются
в настоящее время бесспорными. Их можно формулировать следующим образом.
Элементарным звеном макромолекулы целлюлозы является ангидро-D-глюкоза. Это
доказывается многочисленными работами [1,4] по исследованию продуктов
полного гидролиза целлюлозы. При полном гидролизе целлюлозы выделена D-
глюкоза с выходом до 96 – 98% от теоретического.
Элементарное звено в макромолекуле целлюлозы содержит три свободные
гидроксильные группы. Это доказывается тем что при любых реакциях
этерификации целлюлозы удается получить в качестве продуктов полной
этерификации только трехзамещенные эфиры целлюлозы. Из трех гидроксильных
группы элементарного звена одна группа является первичной и две
вторичными. Эти группы значительно различаются по реакционной способности.
Гидроксильные группы в элементарном звене макромолекулы находятся у 2-го, 3-
го и 6-го атомов углерода. Это доказано идентификацией основного продукта,
полученного при гидролизе триметилцеллюлозы, как 2,3,6-три-О-метил-D-
глюкозы, а также рядом других методов. Из этого следует, что глюкозные
остатки должны быть связаны либо 1(4-гликозидными (в этом случае
элементарное звено находится в пиранозной форме), либо 1(5-гликозидными
связями (при фуранозной форме элементарного звена).
Наряду с 2,3,6-три-О-метил-D-глюкозой, при гидролизе триметилцеллюлозы
образуется очень небольшое количество (0,05–0,2%) 2,3,4,6-тeтpa-О-метил-D-
глюкозы за счет концевых элементарных звеньев макромолекул. Этот факт, а
также данные других методов (например, периодатного окисления) указывают на
отсутствие разветвлений в макромолекулярной цепи целлюлозы.
4. Остатки D-глюкозы в молекуле целлюлозы имеют пиранозную форму.
Сравнительная устойчивость целлюлозы к кислотному гидролизу исключает
возможность существования звеньев в фуранозной форме, поскольку фуранозиды
чрезвычайно неустойчивы к действию кислот.
5. Элементарные звенья макромолекулы целлюлозы – ангидро-D-глюкопираноза
– соединены между собой (- гликозидной связью. Это доказывается тем, что
продуктом частичного гидролиза целлюлозы является целлобиоза [4-О((-D-
глюкопиранозил)-D-глюкоза], содержащая два остатка глюкозы, соединенные (-
гликозидной связью.
Таким образом, строение целлюлозы может быть представлено формулой:
Формула целлюлозы:
[pic]Рис. 1
Справедливость этой формулы подтверждается данными частичного
кислотного и ферментативного гидролиза, ацетолиза, периодатного окисления,
ИК - спектроскопии и поляриметрии. Точность методов, достигнутая в
настоящее время, позволяет считать, что другие типы связей в молекуле
целлюлозы встречаются не чаще, чем одна на 1000 моносахаридных остатков.
Регулярность строения полимерной цепи и строго определенная
конфигурация асимметрических углеродных атомов позволяют отнести целлюлозу
к стереорегулярным полимерам.
Существенное значение при исследовании строения макромолекулы
целлюлозы имеет выяснение вопроса о конформации пиранозного цикла в
макромолекуле. Так же, как у производных циклогексана, пиранозный цикл для
уменьшения внутренних напряжений может принимать конформацию (форму) ванны
или кресла. Так как в пиранозном цикле имеется атом кислорода, то возможны
две конформации кресла (С) и Шесть конформаций ванны (В):
Необходимо отметить, что при одном и том же строении элементарного
звена в зависимости от конформации пиранозного цикла меняется
пространственная ориентация заместителей (ОН-групп) в цикле. Гидроксильные
группы в элементарном звене могут быть расположены экваториально, т. е. в
плоскости кольца, или аксиально – перпендикулярно к этой плоскости:
Конформации пиранозного цикла
[pic]
Рис. 2
Гидроксильные группы, находящиеся в аксиальном и в экваториальном
положениях, обладают различной реакционной способностью. Этерификации
подвергаются в первую очередь гидроксильные группы, находящиеся в
экваториальном положении, так как для этих групп стерические условия
осуществления реакции более благоприятны. Для (-D-глюкопиранозы и ее
производных (в том числе и для целлюлозы) наиболее энергетически выгодной
формой является конформация кресла C1, где все гидроксильные группы
находятся в экваториальном положении.
Приведенные выше данные позволяют сделать достаточно обоснованные
выводы о строении макромолекулы целлюлозы. Согласно этим данным,
макромолекула целлюлозы состоит из большого числа остатков D-глюкопиранозы,
находящихся в конформации кресла С1, соединенных между собой 1(4-(-
гликозидными связями. Однако различные химические и физическими воздействия
могут привести к переходу звеньев в другую конформацию.
Плодотворность использования метода конформационного анализа при
исследовании полисахаридов была показана работами Ривза по изучению
медноаммиачных комплексов амилозы и Деревицкой [5] по анализу причин
различной реакционной способности гидроксильных групп в элементарном звене
молекул целлюлозы. В этих работах было выдвинуто предположение о
возможности изменения конформации элементарного звена макромолекулы при
различных воздействиях. Возможность изменения конформации элементарного
звена макромолекулы целлюлозы при различных
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
