Определение пентозанов

РЕФЕРАТ

«Определение пентозанов»

Казань, 2009

Введение

Содержание пентозанов в древесине и другом растительном сырье находят косвенными способами. Индивидуальные пентозаны определяют гидролизом их до пентоз с последующим хроматографическим анализом моносахаридов. Суммарное содержание пентозанов устанавливают превращенном их в фурфурол с количественным определением последнего различными методами.

1. Определение суммарного содержания пентозанов по фурфуролу

По методу Толленса древесину обрабатывают соляной кислотой с массовой долей HCI в растворе от 12 до 20%. Пентозаны гидролизуются до пентоз

Пентозы в результате реакции дегидратации превращаются в фурфурол, который отгоняется с паром

Условия перегонки в различных методиках различны, и окончательные оптимальные условия еще не установлены. Скорее всего, они не одинаковы для древесины разных пород. Например, при одном и том же количестве кислоты для хвойных пород рекомендуют использовать навеску опилок в 2 раза больше по сравнению с лиственными породами умеренной климатической зоны.

По мнению большинства исследователей, наилучшие результаты получаются при использовании 12...13%-ной HCl, скорости отгонки дистиллята 25..30 см'^! за 10 мин и при использовании для нагрева глицериновой или масляной бани с постоянной температурой 164...166°С. Увеличение или уменьшение концентрации кислоты приводит к снижению выхода фурфурола. Уменьшение скорости отгонки фурфурола приводит к увеличению его разложения, а слишком большая скорость — к недостаточно полному удалению фурфурола из реакционной смеси. Для навески древесины массой 1...2 г обычно рекомендуют отгонять 300...360 см¹ дистиллята, но лучше всего определять конец отгонки по исчезновению цветной реакции с анилинацетатом.

Выход фурфурола снижается не только при его разложении, но также в результате «осмоления», конденсации с лигнином и таннинами, содержащимися в исходном материале.

Определение пентозанов по фурфуролу нельзя считать абсолютно точным, так как при вычислении массовой доли пентозанов в растительном сырье приходится пользоваться эмпирическим коэффициентом пересчета фурфурола на пентозаны. Теоретический выход фурфурола из пентоз равен 64%. Практический выход при перегонке древесины с соляной кислотой ниже теоретического и зависит от вида сахара и, таким образом, от исследуемой древесины. Однако данные о практическом выходе фурфурола, сообщаемые различными исследователями, противоречивы, и вследствие этого мнения о значении коэффициента пересчета фурфурола на пентозаны неоднозначны. Теоретический коэффициент пересчета составляет 1,375. Практический коэффициент пересчета должен зависеть от соотношения звеньев ксилозы и арабинозы в пентозанах анализируемого сырья. Если принять, что пентозаны в основном состоят из ксилана, который дает практический выход фурфурола 88%, эмпирический коэффициент пересчета составит 1,375· 100/88=1,563. Учитывая более низкий выход фурфурола из арабинозы, рекомендуют использовать более высокий коэффициент пересчета — от 1,71 до 1,88. Однако последние значения, по-видимому, слишком завышены.

Для получения сопоставимых результатов анализа рекомендуют (28] в каждом отдельном случае учитывать соотношение ксилозы и арабинозы в полисахаридах конкретного растительного сырья и для пересчета на пентозаны количество фурфурола умножать на коэффициент /С_ф = 1,375 · 100//, где / — практический выход фурфурола,% от теоретического, Значения коэффициента /С_ф для некоторых видов древесины и другого растительного сырья приведены в табл. 2.1.

Исходя из данных табл. 2.1, можно принять коэффициент /Сф для древесины хвойных пород равным в среднем 1,56, а для древесины лиственных пород— 1,52. Отсутствие постоянного коэффициента пересчета при возможных колебаниях химического состава сырья одного и того же вида делает анализ недостаточно точным.

Еще одним источником ошибок служат побочные реакции, приводящие к образованию других летучих соединений, определяемых вместе с фурфуролом. Так, гексозаны в условиях анализа гидролизуются до гексоз, которые, отщепляя воду, превращаются в гидроксиметилфурфурол. Реакция его образования идет значительно медленнее, чем фурфурола, и начинается практически к концу отгонки фурфурола. Кроме того, гидроксиметилфурфурол нестоек и большей частью разлагается с образованием муравьиной и левулиновой кислот

Значения коэффициента k₄ для пересчета фурфурола на пентозаны