Xenlulozo | Khái niệm hoá học

1. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

Xenlulose là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như ete, benzen...

Xenlulose là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật, là bộ khung của cây cối. Xenlulose có nhiều trong bông (95-98%), đay, gai, tre, nứa (50-80%), gỗ (40-50%).

Xenlulose được thành thành trong cây nhờ quá trình quang hợp. Xenlulose được dùng nhiều trong kĩ nghệ dệt, giấy, ngoài ra còn dùng để chế xenlulose axetat, xenlulose triitrat, xenlulose xantogenat...

Bông và rừng tre là những vật liệu cung cấp xenlulose

2. Cấu trúc

Xenlulose có công thức phân tử (C₆H₁₀O₅)_n. Xenlulose bị thủy phân hoàn toàn bằng dung dịch axit thu được một monosaccarit duy nhất là D-glucose.

Xenlulose đã được metyl hóa hoàn toàn, bị thủy phân thu được 2,3,6-tri-metyl-D-glucose.

Tương tự tinh bột, xenlulose được tạo ra bởi các mạch chứa các mắt xích D-glucose và mỗi mắt xích này sẽ liên kết với C₄ của mắt xích sau bằng liên kết glucozit. Nhưng xenlulose khác tinh bột về cấu hình của liên kết glucozit.

Khi chế hóa xenlulose với anhidrit axetic và axit sunfuric, ta thu được octa-O-axetalxelobiose. Rõ ràng, tất cả các liên kết glicozit trong xenlulose giống trong xenlobiose, nghĩa là liên kết $\mathrm{\beta }$.

Xenlulose có phân tử khối vào khoảng 250.000 đến 1.000.000 đvC. Trong mỗi phân tử xenlulose có khoảng 1000 đến 1500 mắt xích glucose.

Trong tự nhiên, xenlulose tồn tại dưới dạng sợi và các dạng sợi này lại tạo thành bó rồi chuỗi nhờ các liên kết hidro. Xenlulose có cấu trúc sau:

Cấu hình dạng ghế của xenlulose

3. Tính chất hóa học

Tương tự tinh bột, xenlulose hầu như không có tính khử. Nó không phản ứng với thuốc thử Tollens và Fehling. Phản ứng hóa học xảy ra ở xenlulose chủ yếu ở anocl đa chức và ở liên kết $\mathrm{\beta }$-1,4-glucozit.

- Xenlulose tự nhiên có thể bị các vi khuẩn phân hủy trong những điều kiện khác nhau và tạo ra CO₂, H₂O, CH₄. Gỗ cũng bị mối, mọt phá hủy...

- Các tác nhân oxi hóa (oxi, ozon, hidro peroxit, natri hipoclorit...) có thể oxi hóa xenlulose thành các sản phẩm khác nhau và làm giảm chất lượng xenlulose.

- Phản ứng thủy phân

Xenlulose bị thủy phân hoàn toàn bởi dung dịch axit vô cơ hoặc bằng enzim xenlulaza (chỉ có động vật nhai lại như trâu, bò..) cho sản phẩm cuối cùng là D-glucose.

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}, {\mathrm{H}}^{+}, \mathrm{enzim}}{\to }$nC₆H₁₂O₆

- Tác dụng với axit nitric, HNO₃

Khi đun nóng trong xenlulose với axit HNO₃ có mặt axit H₂SO₄ sẽ cho este xunlulose trinitrat.

Xenlulose trinitrat là chất dễ nổ, dễ cháy, dùng làm thuốc súng.

-Tác dụng với anhidrit axetic (CH₃CO)₂O

Xenlulose triaxetat và xenlulose diaxetat được dùng làm tơ axetat và phim ảnh không cháy.

- Tác dụng với kiềm đặc

Khi cho xenlulose -kiềm tác dụng với cacbon disunfua CS₂, ta được xantogenat. Natri xenlulose xantogenat tan được trong dung dịch kiềm loãng tạo ra dung dịch rất nhớt gọi là visco.

tơ visco

- Phản ứng với nước Svayde

Xenlulose phản ứng với nước Svayde cho dung dịch nhớt, khi thủy phân cho sản phẩm là xenlulose hidrat dùng để sản xuất tơ hóa học, có tên là đồng- amoniac.