Способ анализа структуры целлюлозы Советский патент 1980 года по МПК G01N21/00 G01J3/12 

(54) СПОСОБ АНАЛИЗА Изобретение относится к области физики и физико-химни высокомолекулярных соединений, в частности к анализу структуры целлюлозы. Известен И1 -спектроскопический метод определения упорядоченных и неупорядоченных участков целлюлозы по доступности гидрокспльных групп к дейтерообмену I. При обработке образцов целлюлозы химическими реагентами, в данном случае с жидким и парообразным DjO происходит замещение водорода группы ОН на дейтерий главным образом в неупорядоченных областях. По интенсивности остаточной полосы валентных колебаний группы ОН и смещенной новой полосы валентных колебаний группы OD проводится определение упорядочепных и неупорядоченных участков производных целлюлозы спектральным анализом. Однако существующий способ анализа целлюлозы и продуктов ее структурной модификации не позволяет получить надежные данные о показателе неупорядоченности без соблюдения специальных условий. Целью изобретения является повышение точности определения показателя неупорядоченности в разнообразных условиях. СТРУКТУРБ1 ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Это достигается тем, что в целлюлозу в качестве реагента вводят стабильный иминоксильный радикал следующей структуры упорядоченные и неупорядоченные участки определяют с помощью спектров-ЭПР (электронно-парамагнитного резонанса) и показатель неупорядоченности определяют ио формуле -100%, где К -показатель неунорядочениости; А, -отношение интенсивности центральной компоненты к низкопольно компоненте спектра ЭПР соответственно для анал;1зируемого и исходного образцов. Пример. Способ проверен па продуктах гидролиза целлюлозы, полученных нри различной температуре и постоянном времени гидролиза.

50 мг навески гидролизованных продуктов целлюлозы помещают в 0,9 мл раствора фосфатного буфера (рН 9-10) с добавлением 0,1 мл спиртового раствора спин-метки концентрации 10 м/л. Смесь инкубируют 12-15 час при комнатной температуре, а затем нагревают 3 час при 60°С.

Модифицированные образцы отмывают от пепрореагировавшего радикала в следующей последовательности: вода, спирт, вода, ацетон, вода. Контроль за полным удалением непрореагировавшей спин-метки осуществляют с помощью метода ЭПР. После многократных промывок интенсивность спектра ЭПР модифицированных образцов целлюлозы практически не меняется. Тщательно отмытые образцы сущат при комнатной температуре. Записывают спектрЭПР и определяют изменение относительного содержания неупорядоченных областей целлюлозы Б зависимости от условий гидролиза. Оценку изменения относительного содержания неупорядоченных областей проводят по соотношению приведенных интенсивностей компонент ЭПР-спектров (/o//+i) анализируемого образца по отношению к исходному образцу (см. фиг. 1).

Расчет проводят по формуле

К 100%.

А«

Б таблице приведены данные о значениях относительной интенсивности центральной и низкопольной компоненты изученных образцов.

На фиг. 1 приведены спектры ЭПР гидролизованной при различных температурах целлюлозы с эталоном марганца.

Значения параметров относительной интенсивности центральной компоненты к левой компоненте ЭПР-спектра (/o//+i) и показатель неупорядоченности (К) для каждого образца приведены в таблице.

На фиг. 2 приведены спектры-ЭПР иминосилильного свободного радикала, химически присоединенного к гидролизованной целлюлозе (а) и раствор радикала концентрации Ю М (б). Величины /о, /+ь /-i интенсивности - компонент с величиной магнитного квантового числа азота в радикале (М), соответственно равной О, +1; -1.

В данном случае левая компонента /+i является более интенсивной по сравнению с /-1 и поэтому расчеты всех спектров ЭПР велись по этой компоненте.

Примечание. В качестве Лцсх взяли значения /o//+i 2,62 (отношение параметров центральной компоненты к левой компоненте ЭПР-спектра для исходного негидролизованного образца). Затем все значения /оД+ь полученные при различных температурах гидролиза приняли за А. Путем деления значения lojl+i для образцов, гидролизованных при различных температурах АХ и значению /o//+i исходного образца Лисх определены значения /С.

Например:

1000/0 -93;

К - - Г

2,62

3,0

/с. 100% 114 3,62

2,78

100% 110% И Т. Д. 2,62

Предлагаемый способ анализа структуры целлюлозы обладает рядом преимуществ но сравнению с известными:

введение в целлюлозу стабильного иминоксильного .радикала с последующим исследованием спектра ЭПР позволяет определять относительное содержание неупорядоченных областей в целлюлозе, рассчитать показатель неупорядоченности, что дает возможность получать ценную информацию об изменении в неупорядоченных участках целлюлозы при различных воздействиях;

сокращается время на собственно анализ структуры целлюлозы;

для проведения способа не требуется создания специальных условий; способ осуществим на стандартных ЭПРспектрометрах.

Формула изобретения

Способ анализа структуры целлюлозы обработкой ее химическими реагентами, определения упорядоченных и неупорядоченных участков производных целлюлозы спектральным анализом и показателя неупорядоченности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, в качестве реагента используют иминоксильный радикал

I /

тл Ш-П

« НГСП,

ЯзС

упорядоченные и неупорядоченные участки

определяют с помощью спектров электроннопарамагнитного резонанса, а показатель неупорядоченности определяют по формуле

К -4 -100%,

где К показатель неупорядоченности; Л. - отношение интенсивности центЛисх

ральной компоненты к низкопольной компоненте спектра ЭПР.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жбанков Р. Г., Марупов Р., Иванова Н. В., Шишко А. М. Спектроскопия хлопка. М., Наука, 1976, с. 15-45 (прототип).

f2

л/«

Uca

Фиг. 2