CS210220B1 - A method of preparing hemicellulate acetate - Google Patents

A method of preparing hemicellulate acetate Download PDF

Info

Publication number
CS210220B1
CS210220B1 CS17780A CS17780A CS210220B1 CS 210220 B1 CS210220 B1 CS 210220B1 CS 17780 A CS17780 A CS 17780A CS 17780 A CS17780 A CS 17780A CS 210220 B1 CS210220 B1 CS 210220B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
hemicellulose
acetate
ethanol
reaction
mixture
Prior art date
Application number
CS17780A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Anna Ebringerova
Ivan Simkovic
Jan Pastyr
Original Assignee
Anna Ebringerova
Ivan Simkovic
Jan Pastyr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anna Ebringerova, Ivan Simkovic, Jan Pastyr filed Critical Anna Ebringerova
Priority to CS17780A priority Critical patent/CS210220B1/en
Publication of CS210220B1 publication Critical patent/CS210220B1/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

Vynález sa týká spósobu přípravy acetátu hemiceluloz rozpustného v organických rozpúšťadlách. Podstata vynálezu spočívá v tom, že aktivované hemicelulózy sa spracujú etanolom a kyselinou octovou a potom sa v prostředí organického rozpúšťadla acetylujú zmesou acetanhydridu a kyseliny chloristej a po ukončení reakcie sa rozpúšťadlo vákuove oddestiluje a acetát hemiceluloz sa izoluje známým spósobom. Vynález má použitie při výrobě rýchloschnúcich lakov a krycích náterov, známých pod názvom zahraničného výrobku "Liquid Paper".The invention relates to a method of preparing hemicellulose acetate soluble in organic solvents. The essence of the invention is that activated hemicelluloses are treated with ethanol and acetic acid and then acetylated with a mixture of acetic anhydride and perchloric acid in an organic solvent environment, and after the end of the reaction the solvent is vacuum distilled off and hemicellulose acetate is isolated by a known method. The invention is used in the production of quick-drying varnishes and covering coatings, known under the name of the foreign product "Liquid Paper".

Description

11

Vynález sa týká spfisobu přípravy aceťátu hemiceluloz rozpustného v organických roz-púšťadlách.The present invention relates to a process for the preparation of hemicelluate acetate soluble in organic solvents.

Hemicelulozy sa nachádzajú vo vláknitých častiach jedno a viacročných rastlín priemer-ne v množstve 20 až 30 %. Vyznačuji! sa na rozdiel od celulo'zy nevláknitým amorfným charak-terom.Hemicelluloses are found in fibrous portions of single and multi-annual plants at an average of 20-30%. I call it! in contrast to cellulose, non-fibrous amorphous character.

Priemerný polymeračný stupeň natívnych hemicelulo'z xylánového a glukomanánového typusa pohybuje medzi 300 až 400, zatiaTčo u hemiceluloz, izolovaných z rfiznych odpadov che-mického spracovania dřeva, v ktorýeh sú sprevádzané depolymerovanou, čiastočne naoxidova-nou celulózou, má hodnotu 20 až 200. Hemicelulozy zatiaT nenašli priemyselné využitiev pravom slova zmysle, pretože nie sú v širáej miere komerčně dostupné. Výnimku tvoříarabinogalaktan z dřeva smrekovca, z ktorého sa začal vyrábať aj xylán. V súčasnosti savšak stále viac objavujú vynálezy, chrániace postupy získavania hemiceluloz.The average degree of polymerization of native hemicellulase from xylan and glucomannan typus ranges from 300 to 400, while hemicellulose, isolated from various wood processing wastes, accompanied by depolymerized, partially naoxidized cellulose, has a value of 20-200. while they have not found industrial uses in the true sense of the word because they are not widely commercially available. Exceptions are lambinogalactan made from larch wood from which xylan has also been produced. Today, however, inventions are increasingly exploring the protection of hemicellulase acquisition techniques.

Chemická modifikácia mění fyzikálno-chemické vlastnosti hemiceluloz, rozáirujúc takoblasť ich praktickej aplikácie. Ačetýlované hemicelulozy majú schopnost tvořit filmy, kto-rých pevnost je závislá od stupňa substitúcie a polymerizácie. Rozpustnost natívnych acety-lovaných hemiceluloz v organických rozpúštadlách je nízká (T. E. Timell, Adv. Carbohyd.Chem. 19, 295, 1964), čo sa zistilo v súvislosti s problémom neúplnéj rozpustnosti acetá-tov celulózy, připravených Z dřevných buničín s vyšším obsahom hemiceluloz ako bavlna. Izo-lované hemicelulozy sú málo reaktivně pri acetylácii, ktorá zvyčajne začína v heterogennýchreakčných podmienkach. Zvýšenie reaktivity sa dosahuje napučaním hemiceluloz v 1’adovej ky-selině octovej, pyridine, dimetylformamide, ktoré majú aj schopnost rozpúšťať acetylovanýprodukt, podobné ako přidávaný dichlórmetán (R. L. Whistler, Adv. Carbohyd. chem. 5, 286,1950, Koshijima T., Timell T. E., Zinbo M., J. Polymer Sci Cil, 265, 1965, Η. M. Kaustinen,D. A, Kaustinen, H. A. Swenson, Carbohyd. Res. 11, 267, 1969). Uvedené postupy vyžadujúbu3 vysoké teploty, alebo dlhé doby acetylácie na dosiahnutie úplnej rozpustnosti derivátu,čo je spojené s degradáciou a depolymerizáciou produktu. Vysoká spotřeba acetylačného či-nidla a rozpúšťadiel, připadne ich cena, činia tieto postupy neekonomickými pre praktickévyužitie.Chemical modification changes the physicochemical properties of hemicellulose, extending the scope of their practical application. Acidated hemicelluloses have the ability to form films, the strength of which depends on the degree of substitution and polymerization. The solubility of native acetylated hemicellulose in organic solvents is low (TE Timell, Adv. Carbohyd. Chem. 19, 295, 1964), which has been found to be related to the problem of incomplete solubility of cellulose acetates prepared from wood pulps with higher hemicellulose content like cotton. The isolated hemicelluloses are poorly reactive in acetylation, which usually starts in heterogeneous reaction conditions. The increase in reactivity is achieved by swelling of hemicellulose in 1-acetic acid, pyridine, dimethylformamide, which also has the ability to dissolve the acetylated product, similar to the addition of dichloromethane (RL Whistler, Adv. Carbohyd. Chem. 5, 286, 1950, Koshijima T., Timell TE, Zinbo M., J. Polymer Sci Cil, 265, 1965, M. Kaustinen, D. A, Kaustinen, HA Swenson, Carbohyd Res., 11, 267, 1969). Said processes requiring high temperatures or long acetylation times to achieve complete solubility of the derivative, associated with degradation and depolymerization of the product. The high consumption of acetylating agent and solvents, their cost, makes these procedures uneconomical for practical use.

Uvedené nedostatky rieši navrhovaný postup acetylácie hemiceluloz tým, že reakciaprebieha rýchlo za podmienok obmedzenej degradácie hemiceluloz, pri minimálněj spotrebereakčných činidiel.These drawbacks are solved by the proposed hemicellulose acetylation process by rapidly reacting the reaction under conditions of limited hemicellulose degradation, with minimal consumption of reagents.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že sa východiskové vzduchosuché hemicelulozy předacetyláciou aktivujú napučaním vo vodě, alebo zriedených alkáliach, voda, připadne solivzniklé neutralizáciou alkálií, sa vytesnia etanolom, etanol kyselinou octovou a po odsá-tí činidiel 3 až 5 násobnú váhu póvodnej navážky hemiceluloz sa bez sušenia prenesú do re-akčnej nádoby, opatrenej miešadlom a vyhrievaním, resp. chladením. Po přidaní rozpúšťadla,s výhodou chloroformu, dichlórmetánu alebo trichlóretylénu v množstve 8 až 15 ml na 1 gvzduchosuchých hemiceluloz sa prikvapká po dobu 5 až 15 minút acetylačná zmes, pozostáva-júce z 5 až 10 ml acetanhydridu a 0,005 až 0,05 g kyseliny chloristej na 1 g vzduchosuchýchhemiceluloz. pri teplote 10 až 30 °C za miešania a acetylácie pokračuje do rozpustenia he- 2 miceluloz, δο trvá 10 minút až 5 hodin. Izolácia acetátu hemiceluloz z reakčného prostrediasa uskuteční po neutralizácii katalyzátore ekvivalentným množstvom kyslého uhličitanu sod-ného a vákuovom oddestilovaní rozpúšfadla, ktoré sa mfiže použit při 3alšej acetylácii, bu3vyzrážaním do deeaťnásobného objemu vody s nasledujúcou filtráciou zrazeniny, ktorá sa vymy-je vodou a vysuší, alebo sa extrakciou zbytku po opakovaném vákuovom oddestilovaní reakčnýchčinidiel vodou 30 až 50 ml chloroformu získá roztok acetátu, ktorý sa po vysušení bezvodýmsíranom sodným odpaří do sucha, alebo vyzráža do petroléteru. Získá sa biely, práškovitýacetát hemiceluloz vo výťažkoch nad 90 %, úplné rozpuštěný v chlorovaných rozpúšťadlách(chloroform, dichlormetán, trichló^retán a pod.), vhodný na přípravu rýchloschnúcich lakova krycích náterov. Výhodou navrhovaného spfisobu přípravy acetátu hemiceluloz je, že: - spotřeba acetylačného činidla a kyseliny octovej je nízká, - rozpúšťadlo, ktoré nahradí kyselinu octovú pri rozpúšťaní acetátu v reakčnej zmesi,sa mfiže regenerovat oddestilovaním a znova použit, - zúžitkujú sa hemicelulózy rfiznych pevných odpadov (drevné^piliny, múčky, kůra, slama,kukuřičné oklasky a i.) a odpadových výluhov chemického spracovania dřeva a buničín, - zúžitkovaním odpadov sa prispieva k ochraně životného prostredia, ako aj ku komplex-nému využitiu dřevných a iných rastlinných materiálov. Příklad 1 1 g hemiceluloz o zložení 85 % D-xylózy, 12 % uronových kyselin a 3 % zmesi D-galak-tozy, D-glukózy a L-arabinózy, čerstvo vyzrážaných z alkalického extraktu holocelulozy bu-kového dřeva trojnásobným objemom etanolu, sa po odsátí etanolu neutralizuje kyselinou oc-tovou v 75 % etanole, premyje 100 ml 75 % etanolu, 20 ml 96 % etanolu, dvakrát 5 ml 1’adovejkyseliny octovej a po jej odsátí na 5-násobnú váhu prenesie do reakčnej nádoby, v ktoréjsa mieša s 15 ml dichlórmetánu. K zmesi sa prikvapká po dobu 15 min. acetylačná zmes, po-zostávajúca z 5 ml acetanhydridu a 0,01 ml kyseliny chloristej (70 %} pri teplote 15 až 16°C za miešania. Po zvýšení teploty na 30 °C sa reakčná zmes po 10 minútach vyčíri. Beakciasa přeruší přidáním ekvivalentného množstva kyslého uhličitanu sodného v 3 ml vody. Po vá-kuovom oddestilovaní rozpúšťadla sa vyzráža acetát z reakčnej zmesi přidáním 200 ml stude-né j vody, odfiltruje a premyje vodou a vysuší vo vákuu pri 60 °C. Získá sa 1,65 g acetátu(97 %-ný výťažok), rozpustný úplné v chloroforme. Příklad 2 1 g hemiceluloz, obsahujúcich 80 % D-xylózy, 15 % L-arabinózy a 5 % uronových kyselin,izolovaných z kukuřičných oklaskov, sa nechajú napučať vo vodě (3 ml) počas 2 hodin. Popřidaní 9 ml 96 % etanolu sa hemicelulózy odfiltrujú, premyju dvakrát 3 ml l’adovej kyseli-ny octovej a odsajú na 3-násobnú pfivodnú váhu. Vzorka sa ako v příklade 1 ecetyluje zmesou6 ml acetenhý^rl^W, 0,005 ml kyseliny chloristej v 10 ml chloroformu pri teplote 20 °C podobu 1 hodiny. Po ukončení reakcie sa zmes neutralizuje ako v příklade 1, vákuovo sa od-destiluje chloroform a po přidaní 25 ml vody sa oddestiluje acetylačná zmes, čo sa dvakrátzopakuje. Z odparku sa chloroforraom extrahuje acetát, chloroformový extrakt sa vymyje vo-SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on the fact that the initial air-dry hemicellulose is activated by swelling in water or dilute alkali with pre-acetylation, water, optionally with alkali neutralization, is displaced with ethanol, ethanol with acetic acid and after washing off the reagents 3 to 5 times the weight of the hemicellulose feed. without drying, transfer to a reaction vessel equipped with a stirrer and heating, respectively. cooling. After addition of a solvent, preferably chloroform, dichloromethane or trichlorethylene in an amount of 8 to 15 ml per 1 g of air hemicellulose, an acetylation mixture consisting of 5 to 10 ml of acetic anhydride and 0.005 to 0.05 g of perchloric acid is added dropwise over 5 to 15 minutes. for 1 g of air-dry chemical. at a temperature of 10 to 30 ° C, with stirring and acetylation, the dissolution of the micelle is continued until δο lasts 10 minutes to 5 hours. Isolation of the hemicellulose acetate from the reaction medium by neutralization of the catalyst with an equivalent amount of sodium bicarbonate and vacuum distillation of the solvent that can be used in the 3-way acetylation, either by precipitation into a de-water volume of water followed by filtration of the precipitate which is washed with water and dried, or by extracting the residue after repeatedly distilling off the reagents with water with 30 to 50 ml of chloroform, a solution of the acetate is obtained which, after drying with anhydrous sodium sulfate, is evaporated to dryness or precipitated into petroleum ether. White, hemicellulose acetate is obtained in yields above 90%, completely dissolved in chlorinated solvents (chloroform, dichloromethane, trichloride, etc.), suitable for the preparation of fast-drying lacquer coatings. The advantage of the proposed process for the preparation of hemicellulose acetate is that: - the consumption of acetylating agent and acetic acid is low, - the solvent that substitutes acetic acid for dissolution of the acetate in the reaction mixture can be regenerated by distillation and reused, - the hemicelluloses of the various solid wastes are used ( wood sawdust, flour, bark, straw, corn cobs and others) and waste extracts of chemical wood and pulp processing, - by utilizing waste it contributes to environmental protection as well as to the comprehensive use of wood and other plant materials. Example 1 1 g of hemicellulose composed of 85% D-xylose, 12% uronic acids and 3% of a mixture of D-galactose, D-glucose and L-arabinose, freshly precipitated from the alkaline extract of holocelluloid wood by triple volume ethanol, after aspirating the ethanol, neutralizes it with acetic acid in 75% ethanol, washing with 100 ml of 75% ethanol, 20 ml of 96% ethanol, twice with 5 ml of 1-acetic acid and transferring it to a 5-fold weight into the reaction vessel where it is stirred with 15 ml of dichloromethane. The mixture was added dropwise over 15 min. acetylation mixture consisting of 5 ml of acetic anhydride and 0.01 ml of perchloric acid (70%) at 15 to 16 ° C with stirring. After raising the temperature to 30 ° C, the reaction mixture clears after 10 minutes. After the solvent was distilled off in vacuo, the acetate was precipitated from the reaction mixture by the addition of 200 mL of cold water, filtered and washed with water and dried under vacuum at 60 ° C to give 1.65 g of acetate. (97% yield) soluble in chloroform EXAMPLE 2 1 g of hemicellulose containing 80% of D-xylose, 15% of L-arabinose and 5% of uronic acids isolated from corn cobs are swelled in water (3 ml). After 2 hours, 9 ml of 96% ethanol was added, the hemicelluloses were filtered off, washed twice with 3 ml of glacial acetic acid and sucked off to a 3-fold aqueous weight. 0.005 ml perchlorate in 10 ml of chloroform at 20 DEG C. After the reaction is complete, the mixture is neutralized as in Example 1, chloroform is distilled off under vacuum, and after addition of 25 ml of water, the acetylation mixture is distilled off, which is repeated twice. Extract the acetate from the residue with chloroform, eluting the chloroform extract

Claims (1)

PREDMET VYNÁLEZUOBJECT OF THE INVENTION SpĎsob přípravy acetátu hemiceluloz význačujúci sa tým, že vodou alebo zriedenými roztokmi alkálií aktivované hemicelulozy sa spracujú následné 75 až 96 %-ným etanolom a Tedovou kyselinou octovou a po jej odsátí na 3 až 5-násobnú ρβνοάηύ váhu hemiceluloz sa v prostředí organického rozpúšťadla typu čiastočne chlorovaných uhlovodíkov, s výhodou chloroformu, dichlormetánu a trichlořetylénu, acetylujú zmesou 5 až 10 ml acetanhydřidu a 0,005 až 0,05 g kyseliny chloristej na 1 g vzduchosuchých hemiceluloz pri teplote 10 až 30 °C po dobu 10 minút až 5 hodin a po ukončení reakcie neutralizáciou katalyzátore sa rozpúšťadlo vákuovo oddestiluje a acetát hemiceluloz sa z reakčného prostredia izoluje niektorým zo známých postupov.A process for the preparation of hemicellulose acetate, characterized in that the water or diluted alkali-activated hemicellulosic solutions are treated successively with 75 to 96% ethanol and Tedic Acetic Acid and after aspirating to 3-5 times the weight of hemicellulose partially in an organic solvent type chlorinated hydrocarbons, preferably chloroform, dichloromethane and trichlorethylene, acetylated with a mixture of 5 to 10 ml of acetic anhydride and 0.005 to 0.05 g of perchloric acid per g of air-dry hemicelluloses at 10 to 30 ° C for 10 minutes to 5 hours and after completion of the reaction by neutralizing the catalyst, the solvent is distilled off in vacuo and the hemicellulose acetate is isolated from the reaction medium by any of the known methods.
CS17780A 1980-01-08 1980-01-08 A method of preparing hemicellulate acetate CS210220B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS17780A CS210220B1 (en) 1980-01-08 1980-01-08 A method of preparing hemicellulate acetate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS17780A CS210220B1 (en) 1980-01-08 1980-01-08 A method of preparing hemicellulate acetate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS210220B1 true CS210220B1 (en) 1982-01-29

Family

ID=5333467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS17780A CS210220B1 (en) 1980-01-08 1980-01-08 A method of preparing hemicellulate acetate

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS210220B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Hemicelluloses and their derivatives
Fang et al. Acetylation of wheat straw hemicellulose B in a new non-aqueous swelling system
Sun et al. Fractional isolation, physico-chemical characterization and homogeneous esterification of hemicelluloses from fast-growing poplar wood
Samaranayake et al. Cellulose derivatives with low DS. I. A novel acylation system
Nishi et al. Studies on chitin. I. Acetylation of chitin
Sun et al. Fractional extraction and structural characterization of sugarcane bagasse hemicelluloses
US4814437A (en) Method for preparation of sulfated polysaccharides by treating the polysaccharide with a reducing agent before sulfation
US4920214A (en) Process for producing modified cyclodextrins
Sun et al. Esterification of hemicelluloses from poplar chips in homogenous solution of N, N-dimethylformamide/lithium chloride
FI59120C (en) OVERHEAD FILLING FOR XYLOS AND HYDRAULIC GENE UPPLOESNING AND TV STEG
Falconer et al. The aldobiouronic acids of hemicellulose B of oat hulls
Whistler et al. Introduction of 3, 6-Anhydro Rings into Amylose and Characterization of the Products1
US5639865A (en) Thermoplastic biodegradable polysaccharide derivatives, process for the manufacture thereof and use thereof
Cerezo The Constitution of a Galactomannan from the Seed of Gleditsia amorphoides1
Hassid et al. The molecular constitution of glycogen and starch from the seed of sweet corn (Zea mays)
US5430142A (en) Thermoplastic pentosan-rich polysaccharides from biomass
Sun et al. Essential guides for isolation/purification of polysaccharides
Barkalow et al. Cellulose derivatives derived from pulp and paper mill sludge
CS210220B1 (en) A method of preparing hemicellulate acetate
Hamilton et al. The Nature of the Hemicelluloses Associated with Wood Cellulose from Western Hemlock (Tsuga heterophylla) 1, 2
Drummond et al. 232. The constitution of alginic acid
US3879373A (en) Concentration and isolation of pentosans from wheat bran
Nichols Jr et al. Allyl ether of starch
Adams Constitution of a water soluble hemicellulose from American beechwood (Fagus grandifolia)
US1876920A (en) Manufacture of carbohydrate derivatives