Целлюлоза деструкция и строение

Изучение деструкции биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот, целлюлозы и др.— является одним из важнейших методов исследования состава и строения этих полимеров. Деструкция полимеров используется для получения мономеров из природных полимеров, например для получения аминокислот и нуклеотидов. Наконец, изучение кинетики и механизма деструкции биологических полимеров под действием ферментов представляет большой интерес в связи с тем, что эти процессы являются важными звеньями обмена веществ в живых организмах. [c.372]

Изучение деструкции биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот, целлюлозы и др. — является одним из важнейших методов исследования состава и строения этих полимеров. Деструкция полимеров используется для получения мономеров из природных по- [c.368]

Деструкция, являясь одним из видов старения полимеров, — довольно распространенная реакция в химии высокомолекулярных соединений. Она может играть как положительную роль (например, для установления строения полимеров, получения некоторых индивидуальных веществ из природных полимеров аминокислот из белков, глюкозы из крахмала и целлюлозы и т. д.), так и отрицательную. Являясь необратимой химической реакцией, деструкция приводит к нежелательным изменениям в структуре полимеров при их эксплуатации. Это необходимо учитывать при использовании полимерных материалов в строительстве, когда они подвергаются многим неизбежным отрицательным воздействиям. Факторы, приводящие к деструкции полимеров, можно разделить на физические (тепло, свет, ионизирующее излучение, механическая энергия и др.) и химические (гидролиз, алкоголиз, окисление и т. д.). [c.409]

Процесс деструкции во многом зависит от природы и строения полимера. Химическая деструкция, например, наиболее характерна для гетероцепных полимеров (целлюлоза, крахмал, белки, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны и т. д.) и протекает с разрывом связи углерод — гетероатом. [c.409]

При вальцевании или перетирании смеси нескольких полимеров длинные молекулярные цепи сравнительно легко разрываются — образуются макрорадикалы. Если механическая деструкция полимера происходит в отсутствие кислорода, то из макрорадикалов в результате их рекомбинации (взаимодействия) создаются макромолекулы блоксополимера. Если деструкцию вести в присутствии мономера другого строения, то макрорадикалы взаимодействуют с радикалами мономеров и создаются макромолекулы блоксополимера. Таким путем могут быть синтезированы высокомолекулярные соединения, которые не удается получить обычными методами, например сополимеры природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы, крахмала) с синтетическими полимерами (полиакрилонитрилом, полистиролом). Низкомолекулярные полимеры (со степенью полимеризации 10—50), содержащие определенные функциональные группы, можно получить поликонденсацией (стр. 461), теломеризацией (стр. 449), ступенчатой полимеризацией (стр. 444). [c.459]

Например, низкомолекулярные ацетали при гидролизе распадаются на альдегиды и спирты, значительно отличающиеся по свойствам от исходного ацеталя и друг от друга и благодаря этому легко поддающиеся разделению. При полном гидролизе полисахаридов образуются низкомолекулярные монозы, которые легко отделить от полимера (например, глюкозу от целлюлозы или крахмала). При частичной же деструкции полимеров получается гамма продуктов деструкции, занимающих промежуточное положение между исходным полимером и мономером. При этом химическая природа исходного полимера сохраняется в продуктах его частичной деструкции и вновь образовавшиеся вещества отличаются от исходного полимера только по молекулярной массе. Исключением является полная деструкция полимера до мономера, который имеет строение, отличное от элементарного звена полимера. [c.222]

Деструкция является очень важной реакцией в химии высокомолекулярных соединений. Ею пользуются для определения строения высокомолекулярных соединений, а также для получения из природных полимеров ценных низкомолекулярных веществ, например глюкозы из целлюлозы и крахмала. Иногда деструкцию используют для частичного понижения молекулярной массы полимеров, чтобы облегчить их переработку. Процессы расщепления макромолекул полимеров, протекающие с образованием свободных макрорадикалов, применяют для синтеза модифицированных полимеров. [c.264]

Изучение деструкции биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот, целлюлозы и др. — является одним нз важнейших методов исследования состава и строения этих полимеров. Деструкция полимеров используется для получення мономеров из природных полимеров, например для получения аминокислот и нуклеотидов. Наконец, изучение кинетики и механизма деструкции биологических полимеров под действием ферментов представляет большой интерес в связи с тем, что эти процессы являются важными звеньями обмена веществ в живых организмах. Поскольку все важнейшие природные полимеры получаются путем поли конденсации, то их деструкция, представляющая собой обратный процесс, идет путем гидролиза этих полимеров. [c.436]

Авторы [2] предложили модель тонкого строения целлюлозы, которая объясняет многие экспериментальные данные. Согласно этой модели, целлюлоза состоит из неправильных кристаллитов макромолекулы имеют складчатую форму и уложены в пачки, зафиксированные в поперечном направлении водородными связями, а в продольном - разделены аморфными прослойками. Последние являются своеобразными "клапанами", регулирующими давление, возникающее при набухании целлюлозы. При растворении сначала происходит удаление аморфных прослоек с деструкцией Р-глю-козидных связей между "пачками" макромолекул (менее 1% связей), в результате кристаллические фрагменты целлюлозы становятся более доступны. Поэтому в дальнейшем происходит распад на отдельные "пачки", разрыв Р-глюкозидных связей в местах напряжений на сгибах складок (приблизительно 10%) и появление в растворе олигомерных фрагментов. Распад олигомерных фрагментов до мономера Р-О-глюкозы возможен в очень "жестких" условиях растворения и с технологической точки зрения нежелателен. [c.364]

Термическая деструкция целлюлозы. На скорость термической деструкции целлюлозы влияет ее надмолекулярная структура. Аморфная часть легче подвергается деструкции, чем кристаллическая. Линейное регулярное строение макромолекул, кристаллическая структура и прочные водородные связи делают целлюлозу более термостойкой по сравнению с гемицеллюлозами. [c.355]

Большое практическое значение гидролитической деструкции полисахаридов давно привлекает внимание исследователей, на почти все основные закономерности этого процесса были изучены на целлюлозе. И не только потому, что она в большем количестве содержится в растительной ткани, чем другие полисахариды, но,, главным образом, ввиду ее более однородного химического состава и строения. [c.188]

В зависимости от природы высокомолекулярного соединения и его стойкости к различным воздействиям применяются гидроли . тический, термический, окислительный и другие методы деструкции. Рассмотрим использование некоторых из них при изучении строения типичных представителей высокомолекулярных соединений — натурального каучука и целлюлозы [3,4], именно на этих веществах. были разработаны основные методы исследования структуры макромолекул. [c.9]

Хотя деструкция часто является нежелательной побочной реакцией, ее нередко проводят сознательно для частичного снижения степени полимеризации, чем облегчаются переработка и практическое использование полимеров. Например, в производстве лаков на основе эфиров целлюлозы, когда непосредственное растворение этих веществ дает слишком вязкие растворы, неудобные для нанесения покрытий, исходную целлюлозу подвергают предварительной деструкции. Частичная деструкция (пластикация) натурального каучука на вальцах облегчает его переработку в резиновые изделия. Реакция деструкции используется для установления химического строения полимеров, для получения ценных низкомолекулярных веществ нз природных полимеров (гидролитическая деструкция целлюлозы или крахмала в глюкозу, белков в аминокислоты), при синтезе привитых и блок-сополимеров и т. д. Изучение деструкции дает возможность установить, в каких условиях могут перерабатываться и эксплуатироваться полимеры оно позволяет разработать эффективные методы защиты полимеров от различные воздействий, найти способы получения полимеров, которые мало чувствительны к деструкции, и т. д. Знание механизма и закономерностей деструкции дает возможность усилить или ослабить ее по желанию в зависимости от поставленной задачи. [c.621]

Как будет показано в последующих главах, исследование процессов деструкции в химии полимеров играет важную роль как метод изучения строения полимеров. Выше указывалось, что исследование строения целлюлозы и каучука послужило стимулом для развития работ в области деструкции полимеров. Среди наиболее известных последующих работ можно упомянуть работы Марвела с сотрудниками. В этих работах, в частности, было показано, что во многих полимерах присоединение происходит по типу голова к хвосту (гл. 6). Другим важным примером таких работ является определение положения двойных связей в ненасыщенных полимерах методом озонирования с последующим разложением полученных озонидов и идентификацией полученных продуктов (гл. 5). Совсем недавно было осуществлено гидролитическое отщепление от молекулы поливинилацетата боковых цепей, содержащихся в этом полимере в небольших количествах, что позволило установить их происхождение и механизм образования (гл. 3). [c.10]

Важным методом, позволяющим сделать вывод о прямом или о разветвленном строении цепи полисахарида, является анализ концевых групп полимера. Этот метод, разработанный Хеуорсом (1932), состоит в ацетилировании полисахарида с последующим исчерпывающим метилированием растворимого ацетильного производного. При гидролизе метилированного поли-О-глюкопиранозида в качестве главного продукта получается 2,3,6-три-0-метил-/)-глюкоза в результате деструкции основной цепи. Однако при тщательном фракционировании продуктов гидролиза можно получить небольшое количество 2,3,4,6-тет-ра-0-метил-/)-глюкозы, образующейся из одного или нескольких концевых остатков глюкозы. На основании подсчета концевых групп амилозы установлено, что на молекулу полисахарида с молекулярным весом от 10 000 до 50 000, определявшимся осмометрическим методом, приходится только одна концевая группа. Таким образом, амилоза представляет собой линейный полимер, близкий по структуре к целлюлозе и отличающийся от последней конформацией и устойчивостью. [c.553]

Реакции деструкции и сшивания протекают одновременно, однако в зависимости от химического строения полимеров одна из них может резко преобладать. Деструкции подвергаются главным образом полимеры а, а-замещенных этиленовых углеводородов (полиметилметакрилат, полиизобутилен, поли-а-метилстирол), целлюлоза, галогенсодержащие полимеры (поливинилхлорид, по-ливинилиденхлорид, политетрафторэтилен). Почти у всех этих полимеров невысокие значения теплоты полимеризации, а при их пиролизе образуется большое количество мономера (см. табл. 15.1). [c.245]

Возможно также механическую деструкцию одного полимера вести в присутствии мономера другого строения. В этом случае образующиеся макрорадикалы, взаимодействуя с радикалами мономеров, дадут новый тип блоксополимера. Таким путем могут быть синтезированы высокомолекулярные соединения, которые не удается получить при помощп обычных методов сополимеризации, например сополимеры природных высокомолекулярных соединений (целлюлозы, крахмала) с синтетическими полимерами (полиакрилонитрилом, полистиролом и др.). Если при механической обработке смеси двух полимеров макромолекулы одного полимера будут разрываться с образованием свободных макрорадикалов, а второго практически останутся без изменения, то наиболее вероятным вторичным процессом будет прививка макрорадикалов к. макромолекулам второго полимера с образованием привитых, или графт-сополи-меров [c.199]

Однако в ряде случаев реакции деструкции используют для получения из природных полимеров ценных ннзко-молекулярных веществ, напрнмер глюкозы из целлюлозы и крахмала, для частичного снижения молекулярной массы ко.чимеров в целях облегчения их переработки, для определения строения высокомолекулярных соединений. [c.192]

При действии на полимеры ионизирующих излучений с высокой энергией (у-лучей, быстрых электронов, рентгеновских лучей и др.) происходят деструкция и сшивание цепей, разрушение кристаллических структур и прочие явления. Под действием излучений макромолекулы полимера ионизируются и возбуждаются. Возбужденная молекула может распадаться на два радикала, т.е. деструктироваться А Я, +. Реакции деструкции и сшивания идут параллельно, а какому именно процессу подвержен тот или другой полимер зависит от его химического строения и значения теплот полимеризации. Так, деструкции более подвержены полимеры 2,2-замещенных этиленовых углеводородов (полиметилметакрилат, полиизобутилен, поли-а-метилстирол), целлюлоза, галогенсодержащие полимеры, которые имеют невысокие теплоты полимеризации. Полимеры с большой теплоюй полимеризации, не имеющие четвертичных атомов углерода в цепи, при облучении в основном сшиваются, а количество разорванных и сшитых связей зависит от интенсивности облучения. [c.113]

При действии концентрированных кислот на измельченную древесину кислота проникает в полости клеток, а затем в клеточные стенки и вызывает набухание древесины. Далее начинается растворение полисахаридов. В первую очередь растворяются и гидролизуются гемицеллюлозы, а затем уже целлюлоза с целлюлозанами. На скорость процесса гидролитической деструкции оказывает влияние не только надмолекулярная структура полисахаридов, но и строение клеточной стенки и древесной ткани в целом. [c.294]

Полисахариды древесины, в том числе выдрлённые из нее холоцеллюлоза, альфа-целлюлоза, гемицеллюлозы, устойчивы к нагреванию примерно до температуры 100°С, а при дальнейшем нагревании начинают разрушаться со всё возрастающей скоростью, причем гемицеллюлозы оказываются более чувствительными к термообработке, чем целлюлоза. При относительно низких температурах, до 180...200°С, вследствие присутствия воды в древесине, по-видимому, преимущественно протекают реакции частичного деацетилирования гемицеллюлоз (гидролиза сложноэфирных группировок) и, в результате образования уксусной кислоты, - реакции гидролитической деструкции полисахаридов. При увеличении температуры выше 200°С уже идут реакции термической деструкции с гомолитиче-ским разрывом гликозидных связей и С-С-связей в звеньях моносахаридов с образованием промежуточных свободных радикалов. Различия в химическом строении и физической структуре целлюлозы и гемицеллюлоз приводят к различию механизмов реакций. [c.355]

Термическая деструкция ксиланов идет, как и в случае целлюлозы, с образованием промежуточных свободных радикалов. При этом разрываются не только гликозидные, но и С-С связи в ксилопиранозных циклах. Однако, по-видимому, из-за аморфной структуры гемицеллюлоз, не способствующей процессу свободнорадикальной деполимеризации макромолекул (как у целлюлозы), ксилозан (1,2-ангидроксилоза) не образуется. Лишь при проведений термической деструкции ксилана в вакууме он был обнаружен в продуктах в небольшом количестве. Не исключено и влияние различий в химическом строении. [c.359]

Гидролитическая деструкция имеет важное значение для таких полимеров, как полиэфиры, которые можно омылять, выделяя из них исходные мономерные продукты. Ацетальные связи в синтетических (полиформальдегид) и природных (целлюлоза) полимерах могут гидролизоваться под действием кислот. Стойкость полимера по отношению к гидролизу зависит от строения полимера. Например, омылять эфиры терефталевой кислоты нелегко, тогда как алифатические полиэфиры обычно гидролизуются очень просто. [c.248]

По химическому строению хитин аналогичен целлюлозе. Эти два полисахарида сходны и по физико-химическим свойствам, и по биологической роли. Хитин не растворяется в воде, разбавленных растворах кислот и щелочей и органических растворителях его можно растворить без заметного расщепления только в концентрированных растворах некоторых нейтральных солей (тиоцианатов лития, кальция) при нагревании . Обработка хитина щелочами при нагревании вызывает частичную деструкцию и отщепление N-aцeтильныx групп, причем образуются так называемые хитозаны Нерастворимость хитина в значительной мере препятствует получению обычных производных полисахарида. Так, например, для исследования его структуры не удалось применить метод метилирования . [c.541]

В книге рассматривается структура и ультраструктура древесины, приводятся методы анализа и сведения о химическом составе древесины различных пород. Излагаются строение и свойства основных компонентов древесины — целлюлозы, полиоз, лигнина. Значительное внимание уделяется экстрактивным веществам, строению и компонентам коры. Подробно рассматриваются реакции древесного комплекса в кислой и щелочной средах, его термопревращения, деструкция под действием света, ионизирующих излучений и микроорганизмов. Приводится обзор процессов и перспективных нетрадиционных способов варки и отбелки. Даны производные целлюлозы и оценка древесины и ее компонентов как источника химических продуктов и анергии. [c.2]

Продукты деструкции идентифицировали методом бумажной 1 параллельно — методом газожидкостной хроматографии, преобразовав их предварительно в ацетаты иолиолов. Установлено, что в состав метилированного АКГ входят остатки 2,3,5-три-0-метил-1-арабинозы, 2,3,4-три-0-метил- )-ксилозы, 3,4-ди-О-метил-Л-ксилозы, 2,3,4,6-тетра-0-метил-1)-глюкозы, 2,3,6-три-О-ме-тил-Д-глюкозы, 2,3-ди-0-метил-0-глюкозы, 3-моно-0-метил- )-кси-лозы при молярном их соотношении 8 10 10 1 24 14 6. Результаты метилирования указывают на разветвленный характер построения макромолекулы АКГ. Ее основная цеиь сформирована из остатков Ь-глюкозы, соединенных связью р-(1—>-4), и, следовательно, аналогична строению целлюлозы. Каждый третий или четвертый остаток глюкозы несет ответвление по С-6. Боковые цепи, сформированы из остатков ксилопираноз и арабинофураноз, связанных (1—>-2)-гликозидными связами. Следовательно. АКГ содержит следующие фрагменты [c.120]

Решающую роль в установлении строения целлюлозы и ряда других высокомолекулярных углеводов сыграл метод гидролитической деструкции, т. е. нагревание исследуемого вещества с водными растворами кислот (обычно минеральных). Превращение целлюлозы на 98% в ( -глюкозу при полном гидролизе и образование дисахарида (целлобиозы) и некоторого количества три-, тетра- и пентасахаридов при неполном гидролизе показывают, что макромолекула построена в основном из остатков -глюкозы, соединенных между собой при помощи Р-глюкозидной связи [c.13]

Способ применения этого продукта тот же, что и в случае гидрохлорн- а анилина. Синтезируемый на волокне пигмент по химическому строению оответствует незелеиеющему Анилиновому черному процесс его образова-яня не сопровождается деструкцией целлюлозы и выделением вредных па-вов. Широкое использование таких производных при печатании тканей ограничивается их высокой стоимостью. [c.151]

Исходя из ассоциативного строения целлюлозы и принимая во внимание модель тонкой структуры целлюлозы, можно предположить, что при замораживании низкозамещенной метилцеллюлозы в раствор переходят пе отдельные ее макромолекулы, а ассоциаты. Чем меньше степень замещения мети.чцеллюлозы и величина ее деструкции, тем крупнее, очевидно, эти ассоциаты. Для доказательства этого по- [c.73]

Необходимо учитывать также возможность деструкции цепей растворенного полимера под влиянием растворителя или термического воздействия и в том случае, когда все связи в молекуле являются го-меополярными. Так, например, многие гетероцепные полимеры, как полиамиды, белки, полиэфиры, целлюлоза и др., легко распадаются под влиянием растворителей кислотного характера, а также под влиянием кислорода и других агентов. Растворенные молекулы полимера чрезвычайно чувствительны к термическому и механическому воздействиям и легко подвергаются дроблению даже при многократном пропускании через капиллярный вискозиметр или при определении тех или иных свойств при высоких температурах. Следовательно, при выборе метода исследования растворов полимеров необходимо учесть особенности их химического строения и стабильность, возможность химического взаимодействия с растворителем и продуманно подобрать условия проведгния измерений. [c.17]

Паксу [27] критически пересмотрел приведенные выше и другие данные, проливающие свет на строение целлюлозы. Он предположил, что, хотя обычно длину цепи целлюлозы на основании экспериментальных данных считают равной приблизительно 3000 звеньев, в действительности размеры молекул природных полимеров во много раз превышают эту величину. Однако при очистке природных полимеров их обрабатывают химическими реагентами для удаления примесей нецеллюлозного характера и это неизбежно снижает длину цепи до значения 3000. Но даже и в этом материале еще остается некоторое количество равномерно распределенных по цепи более легко гидролизуемых связей. В присутствии сильных минеральных кислот— серной или соляной—эти связи реагируют почти мгновенно, что вызывает уменьшение начальной степени полимеризации до нескольких сотен. Кун и Фрейденберг нашли, что деструкция целлюлозы является процессом, протекающим по закону случая, так как эта стадия достигается раньше, чем смогут быть сделаны какие-либо измерения. С другой стороны, при применении более мягко действующих реагентов —фосфорной кислоты, молочной кислоты и бисульфата калия—гидролиз этих связей протекает с измеримой скоростью. Паксу высказал также предположение о том, что величина 3072 (примерно до этой величины уменьшается длина макромолекул целлюлозы при очистке) имеет особое значение для регулярного строения целлюлозы. [c.109]

При облучении линейного полиэтилена среди летучих действительно 99% составляет молекулярный водород. В разветвленном полиэтилене появляется значительное количество бутана. Реакции деструкции и структурирования протекают одновременно, однако в зависимости от химического строения полимеров одна из них может резко преобладать. Деструкции подвергаются, главным образом, полимеры из а, а-замещенных этиленов (полиметил метакри-лат, полиизобутилен, поли-а-метнлстирол), целлюлоза, галогенсодержащие полимеры (поливинилхлорид, поливинилидепхлорид, политетрафторэтилен). Почти у всех этих полимеров небольшая величина теплоты полимеризации, а при пиролизе образуется большое количество мономера (см. табл. 8) [c.191]

По тому, как полимеры ведут себя при воздействии тепла, их условно делят на две группы 1) практически не карбонизующиеся такие полимеры претерпевают деструкцию с разрывом основной цепи макромолекулы и образовапием значительного количества низкомолекулярных соединений (напр., полистирол, полиметил-метакрилат, полиметиленоксид, полиэтилен) 2) карбонизующиеся такие полимеры проявляют склонность к реакциям заместителей без существенного разрыва основной цепи (напр., полиакрилонитрил, простые и сложные поливиниловые эфиры, поливиниловый спирт, целлюлоза, полимеры сетчатого строения). Способность полимеров к К. оценивают по т. наз. коксовым числам и содержанию углерода в коксе. Коксовые числа у полимеров 1 группы не превышают 1, а у полимеров 2 группы могут достигать 60—70. Способность полимеров к К. может быть повышена их соответствующей предварительной обработкой, напр, радиационным облучением, окислением или хлорированием. [c.475]

Хотя эти два вида реакций могут протекать одновременно, однако обычно в условиях облучения тот или иной вид реакций преобладает. Реакции первого типа, т. е. сшивания молекул, преобладают при облучении таких полимеров полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, почти все виды каучука, полиметилметакрилат и найлон. Деструкция преобладает над сшиванием у полимеров полиизобутилепа, поливинилиденхлорида, политетрафторэтилена (тефлона), полиметилметакрилата, а также у таких природных высокомолекулярных веществ, как белки, целлюлоза и крахмал. Если сопоставить строение звеньев, образующих перечисленные виды полимеров, то можно заметить, что, как правило, к деструктурирующимся полимерам относятся такие, в цепной части молекул которых имеются атомы углерода (или других элементов), к которым не присоединены атомы водорода. Отметим, что обычно сшивание сопровождается выделением значительных количеств водорода. С. С. Медведев объяснил механизм сшивания полимеров на примере изучения облученного полиэтилена тем, что в процессе облучения от молекулы отщепляются атомы Н и образуются макромолекулы — радикалы [c.430]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология