Определение карбонильных и карбоксильных групп в целлюлозе

Природная целлюлоза характеризуется незначительным содержанием карбонильных групп. Кетонные и карбоксильные группы в ней практически отсутствуют. При получении технической целлюлозы из растительного сырья в процессах варки и отбелки увеличивается число концевых альдегидных групп и появляются неконцевые альдегидные, а также кетонные и карбоксильные группы. Это обусловлено гидролитической и окислительной деструкцией макромолекул целлюлозы и окислением спиртовых групп.

Реакции гидролиза и окисления целлюлозы при одних технологических процессах, таких как варка и отбелка технической целлюлозы, в основном — нежелательные процессы, так как они приводят к снижению молекулярной массы и механической прочности получаемых из целлюлозы изделий. При других операциях эти реакции необходимы, например при предсозревании щелочной целлюлозы в вискозном производстве, модификации целлюлозы окислением.

При гидролитическом расщеплении целлюлозы в месте разрыва в-Й-4-гликозидной связи у С, глюкопиранозного звена макромолекулы возникает восстанавливающая альдегидная группа. При окислении спиртовых групп в разных позициях ангидроглюкозного звена могут возникать самые разнообразные группы: карбонильные, карбоксильные, и в том числе дикетонные, диальдегидные и дикарбоксильные группировки. Возможны различные комбинации образующихся карбонильных и карбоксильных групп. Увеличение в макромолекуле числа карбонильных и карбоксильных групп приводит к изменению химических и физико-химических свойств технических целлюлоз, что в значительной степени определяет ее дальнейшее поведение в процессах переработки в эфиры целлюлозы и бумагу.

Карбонильные группы, образующиеся у C2, C3 или у C6 глюкопиранозного звена макромолекулы, вызывают понижение устойчивости целлюлозы к действию раствора щелочи при мерсеризации и повышение скорости окислительной деструкции щелочной целлюлозы при предсозревании в производстве вискозных волокон и пленок. Способность беленых целлюлоз к пожелтению в значительной мере зависит от числа карбонильных групп, главным образом, неконцевых альдегидных, присутствующих в целлюлозе. Наличие в целлюлозе диальдегидной группировки или карбоксильной группы у C6 резко ухудшает растворимость ацетатов и нитратов целлюлозы в органических растворителях. Это, очевидно, обусловлено образованием поперечных связей между макромолекулами эфиров целлюлозы. Повышенное содержание карбоксильных групп в целлюлозе способствует увеличению в ней массовой доли золы и зольных элементов, отрицательное влияние которых в производстве бумаги и искусственных волокон и пленок было рассмотрено выше. Карбоксильные группы также заметно снижают термостойкость и светостойкость целлюлозы и получаемых из нее волокон.

Таким образом, определение функциональных групп имеет важное значение для характеристики степени деструкции и химических изменений технической целлюлозы.

• Методы определения карбонильных и карбоксильных групп
• Определение редуцирующей способности по медному числу
• Определение альдегидных групп фотоколориметрическим методом по Саболксу
• Определение карбонильных групп с борогидридом натрия
• Определение карбоксильных групп с гидрокарбонатом натрия по Вильсон