Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
соон СН2ОН
Н ОН Н NHCOCBj
Целлюлоза (клетчатка, вещество клеточных стенок растений')- Истинной клетчаткой или целлюлозой называют совершенно определенный в химическом отношении углевод, который при полном гидролизе целиком распадается на глюкозу. Углевод этот чрезвычайно широко распространен в растительном мире и является основным веществом, из которого строится остов растений. Ботаники часто используют понятие «клетчатка» несколько шире, распространяя его и на другие участвующие в построении клеточных стенок полисахариды — маннаны, галактаны и пентозаны, которые наряду с глюкозой содержат также маннозу, галактозу и пентозы. Однако эти комплексные углеводы не используются в качестве чисто строительного материала; в определенные периоды жизни растения они могут вновь ассимилироваться и, следовательно, являются резервными питательными веществами.
Истинная клетчатка занимает по своему количеству первое место среди всех природных органических соединений. По приблизительной оценке количество двуокиси углерода, связанной растениями в виде целлюлозы, достигает 1100 биллионов килограммов, т. е. равно почти половине ее количества, находящегося в атмосфере. Отсюда видно, насколько важно, чтобы целлюлоза в результате естественных процессов разложения быстрее превращалась вновь в основные составные части: двуокись углерода и воду — и тем самым предотвращалась бы возможность постепенного обеднения' атмосферы углекислотой.
1 Н. Mark, Physik und Chemie der Cellulose, Berlin, 1932 [Г Марк Физика и химия целлюлозы, ИЛ, 1950]; О. Faust, Celluloseverbindungen und ihre besonders wichtigen Verwendungsgebiete, dargestellt an Hand der Patentweltliteratur, 2 Bd Berlin, 193o; J. 1. March and F. C. Wood, An Introduction to the Chemistry'of Cellulose, London, 1938; E. Hagglund, Holzchemie, II Aufl., Leipzig, 1938 E Heu?er The Chemistry of Cellulose, N. Y. and London, 1946; E. О tt-S purlin Cellulose and Cellulose Derivatives, N. Y. and London, 1952; Pi gm an and Goer, о Chemistry of Carbohydrates, N. Y., 1948. t v, i
Целлюлоза
461
Подобное естественное расщепление целлюлозы производят в первую очередь микроорганизмы, бактерии и грибки. Только сравнительно малая часть клетчатки подвергается разложению в результате других процессов (при пищеварении беспозвоночных, при сгорании).
Очень чистая растительная целлюлоза содержится в хлопке.
В животном мире истинную клетчатку мы находим у оболочников (Типка(а), покров которых она образует.
Целлюлозные волокна имеют мицеллярное строение. Как установлено в результате изучения двойного лучепреломления нитроцеллюлозы и рентгенограмм целлюлозы (Амбронн, Шеррер), они состоят из множества маленьких палочкообразных кристаллитов, которые все ориентированы своими продольными осями параллельно оси волокна. Подобное строение, называемое обычно волокнистым, свойственно также некоторым другим природным веществам.
Целлюлоза представляет собой белое вещество, нерастворимое в большинстве обычных растворителей; она лишь в ничтожной степени восстанавливает фелингову жидкость и окрашивается в синий цвет водным раствором иода в хлористом цинке. Лучшим растворителем для клетчатки является аммиачный раствор окиси меди, в котором она растворяется в значительном количестве. Кислоты вновь осаждают ее из этого раствора. Концентрированные растворы некоторых солей металлов, например роданистого кальция Са(5СЫ)2, также способны при нагревании заметно растворять этот углевод; кроме того, он несколько растворим в холодном растворе едкого натра (при —10°).
Минеральные кислоты при кипячении осахарпвают целлюлозу, причем образуется с почти количественным выходом /_)-глюкоза, которая является, следовательно, основной структурной единицей клетчатки. При ацетолизе целлюлозы, т. е. при обработке ее смесью уксусного ангидрида и серной кислоты, удается выделить в виде октаацетата промежуточный продукт разложения — целлобиозу (стр. 450). Последняя получается с выходом, значительно меньшим теоретически возможного (не свыше 40%), и поэтому были исследованы также побочные продукты гидролитического расщепления клетчатки.
При осахаривании целлюлозы сильно концентрированной соляной кислотой Вильштеттеру и Цехмепстеру удалось выделить в кристаллическом виде целлотриозу, целлотетраозу и целлогексаозу. Эти соединения обладают сладким вкусом, имеют отчетливую точку плавления и вращают плоскость поляризации вправо:
Т. пл., "С Ид, градусы
Целлотриозп С,^Н?,.-.0]о Целлотетраоза С^Н^О^ Целлогсксаоза С30Н(йО31
238 + 31,8 -*¦ + 23,2 (конечное значение) 251 +11.3 -» + 17,0 » а
266 + 12,3 -> + 13,1 > »
(Вольфром при ацетолизе целлюлозы также выделил ацетаты целлотриозы, целлотетраозы и т. д. до целлогептаозы.)
Кроме того, из смеси низших полисахаридов, полученных в результате частичного гидролиза целлюлозы, оказалось возможным после метилирования выделить метиловый эфир целлотриозы (дека-метил-р-метилцеллотриозид) и метилированную целлотетраозу (триде-каметил-р!-метилцеллотетраознд). Первое из этих соединений было получено также синтетическим путем (Фрейденберг).
