- •II. ПОЛИСАХАРИДЫ
- ••ПС (полиозы) представляют собой высокомолекулярные углеводы, которые входят в состав почти всех живых
- •Классификация, строение, номенклатура
- •В составе различных ПС обнаружено более 20 МС. Наиболее распространены:
- •По моносахаридному составу различают:
- •В зависимости от строения полигликозидных молекул:
- •Для названия ПС широко применяют тривиальную номенклатуру. При этом, названия ПС обычно отражают
- •Для природных ПС одного и того же типа обычно указывают источник, напр., картофельный,
- •Номенклатура, рекомендованная IUPAC, основана на взаимосвязи названия и строения полиозы.
- •В тех случаях, когда хотят подчеркнуть тип связи и размер цикла, названия следующие:
- •В природе наиболее распространены гомоПС: целлюлоза, хитин, крахмал, гликоген, маннаны, инулин, ксиланы, арабинаны;
- •1.ЦЕЛЛЮЛОЗА (КЛЕТЧАТКА)
- •Содержание Ц
- •Спутниками Ц в растительных материалах являются
- •Выделение Ц из растительных
- •Метод обработки определяется структурой и составом растительного материала.
- •При сульфитном способе
- •Оставшийся р-р (сульфитный щелок) содержит большое кол-во
- •При др. традиционных способах древесную щепу подвергают варке с водным раствором NaOH (
- •С конца прошлого столетия ведутся исследования по разработке новых экологически безопасных способов получения
- •1.1.Строение.
- •1,4- -гликозидная связь
- •В природной Ц пиранозные звенья глюкозы занимают наиболее устойчивую конформацию кресла, в которой
- •Стереоповторяющимся звеном Ц является остаток целлобиозы
- •Физ.-хим. и механические свойства Ц зависят как от пространственного строения отдельных макромолекул так
- •Отдельные нити соединяются межмолекулярными Н-связями в пучки, имеющие форму волокон. Это обеспечивает особые
- •2.Физические свойства
- •К числу немногих соединений, растворяющих Ц, относятся реактив Швейцера (водный раствор медно- аммиачного
- •Химические свойства
- •1).Реакции деструкции.
- •Кислотный катализ обеспечивает протонирование гликозидного О и создание выгодной уходящей группы, поэтому гидролиз
- •Целлюлоза ЦеллодекстриныЦеллобиоза
- •Кислотный гидролиз Ц (в производстве называют осахаривание) имеет большое техническое значение. Обычно осахаривают
- •б) Окисление . Благодаря наличию большого кол-ва ОН –групп Ц чувствительна к действию
- •концевые альдегидные группы
- •- гликолевые ОН-группы
- •Окисление зачастую сопровождается деструкцией за счет разрыва гликозидных связей. Поэтому различают
- •2). Р-ции Ц как многоатомного спирта.
- •Кислотно-основные свойства.
- •При проведении р-ций замещения
- •Если р-ция проводится в кислой среде, в которой происходит активация (субстрата) за счет
- •Обработка Ц Na в жидком NH3 приводит к
- •Обработка Ц конц. р-рами щелочей приводит к получению алкоголята только по одной ОН-гр.
- •Регенерированная Ц имеет по сравнению с исходной измененную
- •Образование простых эфиров
- •Большой интерес представляют производные Ц, полученные алкилированием Ц реагентами,
- •Синтез ДЕАЕ-Ц осуществляют обработкой Ц-хлорэтилдиэтиламмонийхлоридом в щелочной
- •Простые эфиры Ц нашли широкое практ. применение. МетилЦ, карбоксиметилЦ используются вместо крахмала в
- •Образование сложных эфиров
- •Сод-ние воды в реакц. смеси определяет степень замещения. Чем больше сод-е воды, тем
- •Растворимость азотнокислых эфиров Ц в доступных раств-ях, высокие механические св-ва нашли широкое применение
- •Уксуснокислые эфиры (ацетаты) Ц получают при д-вии уксусного ангидрида, уксусной кислоты в присутствии
- •Для синтеза триацетата Ц в пром-сти используют более сильные ацилирующие средства ангидриды в
- •Ксантогенаты Ц. Получение их явл-ся важным промежуточным промышленным звеном при произв-ве вискозного волокна
- •2. КРАХМАЛ
- •2.1.Строение
- •Амилоза – это линейный полимер D- глюкозы, остатки которой соединены между собой 1,4-
- •Амилопектин, как и амилоза построен из остатков D-глюкозы, связанных
- •2.2. Свойства и применение.
- •Растворимость компонентов крахмала разл.: амилоза х. р. в теплой воде, амилопектин – плохо.
- •На различии в строении амилозы и амилопектина основано их качественное обнаружение. Так, при
- •Химические свойства.
- •Крахмал, как многоатомный спирт может алкилироваться, ацилироваться. Восстанавливающая способность низкая, т.к. ММ большая
- •Применение.
- •Крахмалсодержащее сырье является исходным сырьем для биохимического получения этанола, бутанола, ацетона, молочной и
- •3. ГЛИКОГЕН
- •Гликоген представляет собой белый аморфный порошок, х. р. в воде. Р-ры обладают правым
- •4.ДЕКСТРАНЫ
- •Впром-сти декстраны получают из
- •5.Пектиновые вещества
- •Извлекают ПВ из растительных материалов экстракцией горячей водой. Более полное выделение можно осуществить
- •ПВ по растворимости в холодной воде подразделяют на :
- •Главным МС, входящим в состав ПВ, является
- •ПВ представляют собой
- •Звенья L-рамнопиранозы образуют характерные тримерные фрагменты, содержащие одно звено галактуроновой кислоты с гликозидными
- •Пектиновая кислота содержит ОСН3- группы, входящие в сложноэфирные группировки, массовая доля которых составляет
- •• пиранозные звенья галактуроновой
- •COOR
- •Отличительным сво-вом ПВ явл-ся их способность при растворении в воде образовывать прочные гели
- •6. Гемицеллюлозы
- •Главная полимерная цепь чаще всего состоит из остатков D-ксилозы,D-маннозы,D-галактозы,D- арабинозы, L-рамнозы,D-глюкозы.
- •Встречаются также и гомополисахариды:
- •Гидролизаты ГЦ идут на производство
- •7. Растительные камеди, слизи
- •Слизи – это ПС, подобные камедям, но присутствующие в неповрежденных растениях. Слизи являются
- •Камеди и слизи по своему хим. строению близки между собой. Принято считать, что
- •В состав камедей входят гексозы (галактоза и манноза), пентозы (арабиноза и ксилоза), метилпентозы
- •Применение
- •8. Хитин
- •Хитин - линейный гомополисахарид,
- •СП нативного ХТ такая же как и у Ц.
- •Полный кислотный гидролиз ХТ приводит к образованию глюкозамина и эквивалентного кол-ва уксусной кислоты,
- •ХЗ в отличие от ХТ х. р. в разб. р-рах кислот органических и
Кислотно-основные свойства.
Образование алкоголятов.
Кислотность ОН групп зависит от положения в глюкозном остатке.
У С2 наиболее кислый ОН, т.к. он находится в -гликолевой группировке и
рядом с ним у С1 электроноакцепторные группы.
Наименее кислый – ОН у С6. Таким обр. ОН- гр. в глюкозном звене Ц можно расположить в след. ряд по изменению кислотно-основных свойств.
C6 OH C3 OH C2 OH
возрастание кислотности
возрастание основности
При проведении р-ций замещения
ОН- группы проявляют разл. реакционную способность.
Если р-ции проводятся в щелочной среде, то реакционная способность ОН- гр. возрастает в порядке увеличения кислотности, т.к. происходит их активация превращением в алкоголят- ионы.
Если р-ция проводится в кислой среде, в которой происходит активация (субстрата) за счет протонирования ОН- гр., имеет значение основность и реакционная способность возрастает в порядке увеличения основности.
Обработка Ц Na в жидком NH3 приводит к
образованию тринатрийалкоголята Ц
[C6H7O2(OH)3]n+3nNa NH3 o
-25, -50 C
24 ч.
Изменяя продолжительность р-ции и Кол-во щелочного металла можно провести неполное замещение Н-атомов в ОН-гр.
Обработка Ц конц. р-рами щелочей приводит к получению алкоголята только по одной ОН-гр. наиболее кислой и образуется
щелочная Ц (алкалицеллюлоза).
Под действием воды алкалицеллюлоза гидролизуется с образованием
гидратцеллюлозы.
[C6H7O2(OH)3]n+nNaOH [C6H7O2(OH)2ONa]n +nH2O
nH2O
[C6H7O2(OH)3]n+nNaOH гидратцеллюлоза
Регенерированная Ц имеет по сравнению с исходной измененную
надмолекулярную (вторичную) структуру. Обработку Ц щелочью называют мерсеризацией и широко используют в текстильной пром-сти для придания тканям лучшей окрашиваемости и улучшения внешнего вида. Алкалицеллюлоза имеет большое значение как промежуточный продукт в произ-ве вискозного волокна и эфиров Ц.
Образование простых эфиров
Основной метод получения простых эфиров – алкилирование Ц алкилгалогенидами или диалкилсульфатами в присутствии
щелочи. Алкилирование – это SN-реакция, в которой ОН-гр. элементарных звеньев Ц явл-ся нуклеофилами. Щелочь активирует эти гр., превращая в алкоголят-ионы.
Ц-ОН + -ОН |
|
|
Ц-О - + Н2О |
|
|
|
|||
Ц-О- + CH OSO CH |
|
Ц-ОCН3 + -OSO3CH3 |
||
|
||||
3 |
3 |
3 |
|
|
[C6H7O2(OC2H5)3]n + 3nNaCl триэтилцеллюлоза
[C6H7O2(OH)3]n
[C6H7O2(OCH3)3]n + 3nCH3OSO3Na триметилцеллюлоза +3nН2О
Варьируя усл. р-ции получают эфиры разл. степени замещения.
Большой интерес представляют производные Ц, полученные алкилированием Ц реагентами,
содержащими карбоксильные и
аминогруппы. Наиболее важные из них
карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и диэтиламиноэтилцеллюлоза (ДЕАЕ-
целлюлоза). КМЦ получают д-ем на щелочную Ц монохлоруксусной кислотой.
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nClCH2COOH
[C6H7O2(OH)2OCH2COOH]n + 3nNaCl карбоксиметилцеллюлоза
Благодаря наличию СООН- гр. КМЦ проявляет св-ва катионообменника.