авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Абдужалол сидикович физико-химические и термодинамические свойства растворов целлюлозы и ее водорастворимых ацетосмешанных эфиров

-- [ Страница 1 ] --
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЕ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИМЕНИ МИРЗО УЛУГБЕКА

На правах рукописи

УДК: 64.661.728.82 СИДИКОВ АБДУЖАЛОЛ СИДИКОВИЧ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ АЦЕТОСМЕШАННЫХ ЭФИРОВ 02.00.04 – Физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Ташкент-2012

Работа выполнена на кафедре «Аналитическая, физическая и коллоидная химия» Ташкентского химико-технологического института.

Научный консультант: доктор химических наук, профессор Рахманбердиев Гаппар

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Шарипов Хасан Турапович доктор технических наук, профессор Сарымсаков Абдушукур Абдухалилович доктор химических наук, профессор Каримов Зокиржон

Ведущая организация: Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности

Защита состоится «» _2012 года в часов на заседании Объединенного специализированного совета Д.067.02.09 при Национальном университете Узбекистана имени Мирзо Улугбека по адресу:

100174, г. Ташкент, Вузгородок, химический факультет, аудитоия 225.

Телефон: (998-71) 214-52-36, факс: (998-71) 246-53-21, 246-02-24.

е-mail: rector@nuuz.uzsci.net

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химического факультета НУ РУз имени М.Улугбека по адресу: 100174, г. Ташкент, Вузгородок Автореферат разослан «» _ 2012 г.

Учёный секретарь Объединенного специализированного совета кандидат химических наук А.Х. Хаитбоев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. На современном этапе развития химической промышленности Республики Узбекистан целлюлоза и ее производные играют огромную роль. Среди производных целлюлозы наибольший интерес представляют сложные эфиры, которые находят широкое применение при производстве различных волокон, пленок и пластмассовых изделий.

Известно, что макромолекулы целлюлозы имеют многочисленные гидроксильные группы, которые придают ей гидрофильность и в то же время способствуют нерастворимости её в воде и в других органических растворителях за счёт возникновения прочных водородных связей между макромолекулами. В процессе этерификации очень важное влияние оказывает состояние целлюлозы, определяющее ее реакционный способность. Целлюлоза, предназначенная для химической переработки, должна обладать достаточно высокой реакционной способностью и удовлетворять ряду качественных показателей, предъявляемых к ней.

Относительно низкая реакционная способность хлопковой целлюлозы по сравнению с древесной потребовала разработки новых способов активации путем направленного изменения ее надмолекулярной структуры.

Регулирование структуры целлюлозы с целью повышения её реакционной способности можно осуществлять посредством подбора соответствующих условий её выделения, а так же с помощью последующих физических или химических обработок.

В связи с этим большое внимание уделяется предварительным активирующим обработкам, способствующим повышению реакционной способности целлюлозы к реакциям этерификации. В результате активации в её структуре создаются большие внутренние поверхности, а так же увеличивается протяжённость субмикроскопических капилляров, что сопровождается преодолением сильных межмолекулярных взаимодействий гидроксильных групп макромолекул целлюлозы. Наличие водороднх связей влияет не только растворимсть целлюлозы, но и также на процессы этерификации.

В последнее время уделяют большое внимание к исследованию водных растворов целлюлозы. Поэтому многие технологические процессы переработки целлюлозы были бы существенно облегчены, если бы их можно было проводить в водной среде, свободной от вредных или дорогостоящих ингредиентов. В настоящее время появилась тенденция использования водорастворимых производных целлюлозы в качестве полимерной матрицы для получения физиологически активных полимерных материалов. В связи с этим, в диссертационной работе приведены результаты по синтезу и исследованию физико-химических и термодинамических свойств растворов некоторых водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы.

Выбор ацетосмешанных эфиров целлюлозы в качестве объектов исследования является не случайным. Изучение ацетосмешанных эфиров целлюлозы, которые сочетают в себя различные свойства, связанные с межмолекулярным взаимодействием, характером распределения замещающих групп, степенью кристалличности или аморфности и т. д., позволяет выявить те основные причины, которые определяют растворимость в воде тех или иных производных целлюлозы.

В самом деле, макромолекулы многих водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы дифильные, т.е., они содержат одновременно гидрофильные и гидрофобные функциональные группы. Изучение их свойств даёт богатую информацию о поведении их макромолекул в растворе в зависимости от природы введенных функциональных групп. Изменением соотношения полярных и неполярных функциональных групп в макромолекулах можно получить ряд водорастворимых эфиров целлюлозы с различными свойствами.

Результаты исследования таких систем могут быть использованы для дальнейшего развития теории водных растворов дифильных полимеров и нахождения их областей практического применения.

В связи с этим, расширение арсенала известных водорастворимых эфиров целлюлозы новыми представителями и исследование термодинамических, коллоидно-химических и конформационных свойств их растворов, получение на их основе новых полимерных материалов, обладающих ценными свойствами, является одним из актуальных и перспективных задач в области химии полисахаридов.



Необходимо отметить, что водорастворимые смешанные эфиры целлюлозы, содержащие различные реакционноспособные функциональные группы, также позволяют осуществить целый ряд полимераналогичных превращений с целью получения продуктов с заданными свойствами.

Степень изученности проблемы. Зависимость надмолекулярной и морфологической структуры хлопковой целлюлозы от способа ее получения, а также при некоторых активационных обработках исследована недостаточно. Термодинамические, коллоидно-химические и конформа ционные свойства растворов водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы практически не изучены. Не были исследованы растворимость ацетосмешанных эфиров целлюлозы в воде и зависимость свойства их растворов от химического и физического строения, а также от природы введенных функциональных групп. Не были проведены исследования по получению физиологически активных полимерных материалов пролонгированного действия с заданными свойствами на основе водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы и низкомоле кулярных лекарственных препаратов.

Связь диссертационной работы с Государственными научно техническими программами. Данная диссертационная работа выполнена в рамках научных исследований, проводимых на кафедрах «Аналитическая, физическая и коллоидная химия» и «Технология целлюлозы и деревообработки» Ташкентского химико-технологического института по теме: «Разработка теоретических основ синтеза водорастворимых производных целлюлозы», контракта №34/96, а также является составной частью научно-исследовательского проекта «Синтез водорастворимых сложных эфиров целлюлозы и физиологически активные полимеры на их основе» ГКНТ № Ф-3.28 и Ф-3.28.1.

Целью диссертационной работы является: установление зависимости реакционной способности, качественных показателей и ацетилируемости хлопковой целлюлозы, а также свойств получаемых эфиров от её надмолекулярной и морфологической структуры;

установление зависимости физико-химических, термодинамических, коллоидно-химических и конформационных свойств водных растворов эфиров целлюлозы от химического строения их макромолекул;

синтез новых водорастворимых ацетосмешанных производных целлюлозы;

получение водорастворимых, малотоксичных и обладающих пролонгированным действием рассасывающихся полимерных материалов, обладающих физиологической активностью, на основе водорастворимых производных целлюлозы и некоторых низкомолекулярных лекарственных препаратов.

В связи с этим были решены следующие задачи:

- исследование надмолекулярной и морфологической структуры хлопковой целлюлозы, подвергнутой различным активационным обработкам современными физико-химическими методами, с целью установления взаимосвязи реакционной способности целлюлозы в реакциях этерификации (ацетилирование) с ее надмолекулярной и морфологической структурой;

- установление зависимости ацетилируемости целлюлозы от её реакционной способности;

- синтез водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы с различным содержанием неионогенных и ионогенных функциональных групп;

- исследование влияние природы замещенных функциональных групп на растворимость в воде полученных ацетосмешанных эфиров целлюлозы;

- исследование зависимости термодинамических, коллоидно-химических и оптических свойств водных растворов полученных ацетосмешанных эфиров целлюлозы от природы и степени замещения функциональных групп в ацетилцеллюлозе;

- синтез физиологически активных полимеров, разработка и исследование свойств противоопухолевых глазных лекарственных пленок пролонгированного действия на основе водорастворимых эфиров целлюлозы;

- разработка временного технологического регламента на получение глазной лекарственной пленки на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы и проспидина.

Объекты и предмет исследования. Объектами исследования явились целлюлоза, промышленный образец вторичной ацетилцеллюлозы и ряд синтезированных водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы и физиологически активные полимеры, полученные на их основе.

Предметом исследования является- установление зависимости реакционной способности хлопковой целлюлозы от ее надмолекулярной и морфологической структур в различных реакциях этерификации.

Исследование методов активации, повышающих реакционную способность целлюлозы. Получение и изучение термодинамических, коллоидно химических и оптических свойств растворов ряда водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы. Установление закономерностей растворимости их в воде в зависимости от природы вводимых функциональных групп имеют большое теоретическое значение, и играет большой роль в объяснении механизма растворения высокомолекулярных соединений. Исследование возможности получения физиологически активных полимерных материалов на основе синтезированных водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы и некоторых лекарственных препаратов и нахождение области их применения.

Применённые в работе методики могут быть использованы для разработки новых физиологически активных водорастворимых полимерных материалов пролонгированного действия и полимеров с заданными свойствами.

Методы исследования. В работе использованы электронная и оптическая микроскопия, ИК-спектроскопия, рентгенография, сорбция паров воды, вискозиметрия, калориметрия, определение плотности различных активированных образцов целлюлозы, кондуктометрия, потенциометрия, дисперсия оптического вращения и метод наибольшего давления пузырька.

Основные положения, выносимые на защиту:

- исследование термодинамических, коллоидно-химических и оптических свойств синтезированных ацетосмешанных эфиров целлюлозы;

- результаты систематических исследований зависимости реакционной способности целлюлозы и свойств получаемых эфиров от её надмолекулярной и морфологической структуры;

- установление зависимости ацетилируемости хлопковой целлюлозы от способа её активации, количества и вида применяемого катализатора;

- получение водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы, содержащих в своих макромолекулах различные количества неионогенных и ионогенных функциональных групп;

- исследование влияния замены определенной части гидроксильных групп в ацетилцеллюлозе другими функциональными группами на растворимость эфиров целлюлозы в воде, жесткость и конформацию их макромолекул;

- получение противоопухолевых водорастворимых полимерных материалов пролонгированного действия на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы и низкомолекулярных лекарственных веществ методами химической и физической модификации;

- разработка временного технологического регламента на получение глазной лекарственной пленки.

Научная новизна работы. Впервые проведены исследования термодинамических, коллоидно-химических и оптических свойств водных растворов полученных ацетосмешанных эфиров целлюлозы. Установлено, что свойства их водных растворов зависят от природы и соотношения содержащихся неионогенных и ионогенных функциональных групп в их макромолекулах. Путем исследования оптических свойств показано, что конформация макромолекул ацетосмешанных эфиров целлюлозы зависит от природы введенных функциональных групп.

Получило дальнейшее развитие научное направление в исследовании термодинамических и коллодно-химических свойств растворов полимеров и получены новые данные по термодинамике водорастворимых ацетосмешанных (дифильных) эфиров целлюлозы. В работе установлены закономерности растворения ацетосмешанных эфиров целлюлозы в воде в зависимости от природы замещенных функциональных групп и их количества. Выявленные закономерности имеют важное теоретическое значение в понимании механизма растворимости в воде высокомолекулярных соединений.

Впервые проведены систематические исследования по изменению морфологической и надмолекулярной структуры хлопковой целлюлозы при ее активационной обработке с применением способов электронной микроскопии, рентгенографии, ИК-спектроскопии, сорбции паров воды и других физико-химических методов. В результате установлена взаимосвязь качественных показателей и реакционной способности целлюлозы к реакцию ацетилирования от состояния ее надмолекулярной структуры. Показано, что реакционная способность целлюлозы, т.е. плотность, пористость, кристалличность, площадь гидроксильных групп, связанных водородной связью, зависят как от способа получения, так и от вида активационных обработок, что заметно влияет на реакцию этерификации и на свойства получаемых продуктов.

Синтезирован ряд водорастворимых ацетосмешанных эфиров с дифильными макромолекулами, т.е. с неионогенными и ионогенными функциональными группами на их основе впервые получены новые водорастворимые полимерные поликомплексы некоторыми низкомолекулярными лекарственными и определена зависимость их устойчивости от рН раствора.

Получены новые малотоксичные, рассасывающиеся полимерные материалы, обладающие пролонгированным действием и противоопухол евыми свойствами, в виде пленок, волокон и порошков на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы и химически связанного сарколизина, а также включённого в ее структуру проспидина. Разработан технологический регламент на получение рассасывающейся противоопухолевой глазной пленки на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы и низкомолекулярного лекарственного препарата проспидина, которая с успехом прошла апробация в практической медицине.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Выявленные закономерности могут служить теоретической основой для понятия механизма растворения дифильных полимеров в воде.

Синтезированные водорастворимые ацетосмешанные эфиры целлюлозы могут служить в качестве полимерной матрицы для пролонгации действия низкомолекулярных лекарственных веществ, а также в качестве пленочных покрытий при производстве лекарственных таблеток.

Впервые получены противоопухолевые водорастворимые полимерные материалы пролонгированного действия на основе водорастворимой ацетилцеллюлозы и низкомолекулярных лекарственных препаратов сарколизина и проспидина методами химической и физической модификации. Полученные препараты – сарколизин пролонгированного действия и глазные лекарственные пленки проспидина были успешно испытаны в Республиканской онкологической клинике на белых мышах и кроликах и рекомендованы к применению в медицинской практике.

Реализация результатов. Синтезированные водорастворимые ацетосмешанные эфиры целлюлозы могут служить в качестве полимерной матрицы для пролонгации действия низкомолекулярных лекарственных веществ и в пленочных покрытий лекарственных таблеток. Кроме того, они могут быть использованы в качестве эффективных добавок (стабилизаторами) для буровых растворов. Полученные научные результаты могут быть использованы при чтении лекций студентам магистратуры по предметам «Физика и химия полимеров» и «Физиологически активные полимеры».

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследования докладывались и обсуждались на: 1-й Всесоюзном конференции (Рига, 1975);

Международном симпозиуме по макромолекулярной химии (ИЮПАК) (Ташкент, 1978);

IV-Всесоюзной конференции (Рига, 1981);

V- Всесоюзном конференции по химии и физики целлюлозы (Ташкент, 1982);

2-м научном семинаре (Рига, 1983);

Second international symposium (ESKISEHIR-TURKEY, 1996);

Международной конференции (Ташкент, 1997);

2-Республиком научно-техническом коллоквиуме (Ташкент, 1998);

Международном конференции (Ташкент, Международном симпозиуме (Ташкент, 1999);

4th International 1998);

symposium Turkey, 2001);

Международном конференции (Алматы-Шымкент, 2002);

5th International symposium (Ташкент, 2003);

Международном научно технической конференции (Минск, 2004);

Республиканской научно технической конференции (Карши, 2004);

2, 3 и 4- Всероссийских конференциях (Барнаул, 2005, 2007 и 2009 гг.);

Республиканских научно технических конференциях (Ташкент, 2005, 2008, 2009, 2011);

Республиканских научно-технических конференциях с участием зарубежных учёных (Ташкент, 2007, 2008);

Международном конференции (Ташкент, 2008);

XIV Международном научно-практической конференции (Россия, Суздаль 2010 );

Республиканской научной конференции, посвященной 95 летию академика Х.У. Усманова (Ташкент, 2011).

Опубликованность результатов. По материалам диссертации на страницах зарубежных и Республиканских изданий опубликовано научных работ, из них 26 статей, 3 патента РУз и 27 в сборниках научных статьей и тезисов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 136 страницах компьютерного набора текста, содержит 43 таблиц и рисунков. Состоит из введения, обзора литературы и семи глав, в которых обсуждаются полученные результаты, заключения и выводов, списка использованной литературы, а также приложения, в котором приводятся технологический регламент получения глазной лекарственной плёнки и акты испытаний.

Автор выражает благодарность проф. Х.И.Акбарову за оказанные научные консультации при выполнении данной диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы цель работы, актуальность проблемы, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе дан краткий обзор существующих представлений по изменению морфологической, надмолекулярной и тонкой структуры целлюлозы при различных обработках;

современное состояние термодинамической теории растворов полимеров и результаты её применения к растворам целлюлозы и её производных;

современные представления о структуре адсорбционных слоев полимеров.

Во второй главе приведены результаты исследования надмолекулярной структуры реакакционноспособной хлопковой целлюлозы в процессах её получения из линта и при некоторых активационных обработках с целью повышения качества материалов, получаемых из целлюлозы и её производных.





Известно, что морфологическое и надмолекулярное строение целлюлозы определяет ее реакционную способность в различных реакциях этерификации и формирует свойства получаемых изделий на ее основе.

Исследовано влияние некоторых активационных обработок на надмолекулярную структуру и, следовательно, реакционную способность хлопковой целлюлозы.

В качестве активизирующих агентов были использованы моно-, ди- и триэтаноламины. Оказалось, что наиболее эффективным активизирующим агентом при прочих равных условиях, является моноэтаноламин, благодаря подвижности и наиболее легкой проникновению его молекул в межмолекулярное пространство целлюлозного волокна. Поэтому более подробно изучалась активирующая способность именно МЭА.

Проведены эксперименты по повышению реакционной способности целлюлозы с использованием технологии, существующей в производстве, путём добавления моноэтаноламина (МЭА) на стадиях варки линта или в стадии щелочения целлюлозы. Опыты показали, что введение МЭА как в процессе варки так в процессе щелочения приводит к существенному увеличению реакционной способности целлюлозы, причем наилучший эффект наблюдается при добавке МЭА на стадии щелочения (3% от общего количества). Исходя из представленных данных, по получению высококачественной целлюлозы МЭА добавлялся далее только в стадии щелочения.

Добавленный МЭА не влияет на содержание -целлюлозы и степень полимеризации, при этом сокращается время ацетилирования, улучшается фильтруемость и соответственно показатель качества целлюлозы. Так, если исходная целлюлоза имеет ПК-6,7, то использование для щелочения 1%-ного раствора МЭА повышает ПК до 9,4-10,8;

а для 3%-ного раствора до 16-17,6.

Механизм действия аминоспиртов при активации целлюлозы в том, что электроотрицательные атомы азота в молекулах способствуют образованию водородных связей с гидроксильными группами целлюлозы, т.е. происходит разрыв водородных связей между соседними целлюлозными цепями, что приводит к межфибриллярному набуханию и разрыхлению структуры целлюлозы, которая сохраняется и после вытеснения МЭА.

Относительно высокий показатель качества имела целлюлоза, обработанная при 25°С (ПК=9,6). Это объясняется тем, что при пониженных температурах подвижность молекул МЭА уменьшается, вследствие чего их диффузия вглубь волокна замедляется, а при повышенных температурах набухаемость целлюлозы в основаниях, в том числе и в МЭА, ухудшается.

Удаление нейтрализованного МЭА уксусной кислотой различными растворителями при одинаковых условиях активации приводит к различным значениям показателя качества целлюлозы. Так, в случаях вытеснения МЭА с нейтрализацией водой прозрачность «сиропа» триацетата целлюлозы увеличивается от 62 до 74%, а показатель качества с 6,0 до 9,6 %. В случае вытеснения сменой растворителя с нейтрализацией уксусной кислотой прозрачность увеличивается от 50 до 89 %, а показатель качества от 6,4 до 40,6 %.

Таким образом, на основании этих данных можно заключить, что наибольшего повышения качества целлюлозы можно добиться вытеснением МЭА сменой растворителей с предварительной нейтрализацией его уксусной кислотой. В результате введения в поры целлюлозы уксусной кислоты происходит увеличение объема молекулы МЭА за счет образования уксуснокислого моноэтаноламина. Реакция сопровождается выделением теплоты нейтрализации. За счет указанных факторов происходит, по видимому, ослабление межмолекулярных водородных связей, что способствует разрыхлению надмолекулярной структуры и уменьшение плотности целлюлозы.

Активацию хлопковой целлюлозы проводили также предварительной обработкой 18% раствором едкого натра с последующей инклюдацией ДМФ.

Микроскопические, электронно-микроскопические, рентгенографии ческие, ИК–спектроскопические исследования, изучение сорбционной способности, плотности, а также теплот смачиваемости мерсеризованной и инклюдированной ДМФ образцы целлюлозы показали, что процессы мерсеризации и особенно инклюдации не только способствуют меж- и внутрифибриллярному набуханию целлюлозы, но и даже разрушают ее упаковку.

Если для исходной хлопковой целлюлозы значение СК составляет 79%, то после тех или иных обработок заметно снижается, в частности, для мерсеризованных и инклюдированных волокон составляет 63 и 60%, соответственно, значение площади гидроксильных групп (Sон), связанных водородной связью, для хлопковой целлюлозы составляет 76 см2, а после щелочной обработки и последующей инклюдации, соответственно, уменьшается до 56 и 48 см2. Следовательно, можно полагать, что вышеуказанные обработки приводят к разрыхлению даже кристаллических участков микрофибрилл целлюлозы.

В результате щелочной обработки и инклюдации, сорбционная способность и теплоты смачивания водой образцов целлюлозы увеличиваются, а плотность снижается, что свидетельствует о заметном разрыхлении надмолекулярной структуры целлюлозы в результате разрыва водородных связей между их макромолекулами.

Было исследовано влияние обработки хлопкового волокна жидким аммиаком, с последующим инклюдированием гомологическим рядом спиртов на надмолекулярную структуру целлюлозы методами электронной микроскопии, ИК-спектроскопии, рентгенографии и др.

Обработка жидким аммиаком значительно снижает СК, Sон и плотность целлюлозы, а значение интегральной теплоты смачивания возрастает, что обусловлено рекристаллизацией кристаллических участков микрофибрилл с образованием Ц-III. После инклюдации целлюлозы высшими спиртами значения этих показателей значительно изменяются. Это свидетельствует о том, что надмолекулярная структура целлюлозы при указанных обработках существенно разрыхляется, причем наиболее сильное активирующее действие нониловый спирт.

Полученные результаты позволяют заключить, что указанные выше обработки приводят к разрыхлению надмолекулярной структуры волокна в целом, а при обработке жидким аммиаком и последующей инклюдации более глубоко затрагиваются и кристаллические участки микрофибрилл целлюлозы.

С целью увеличения реакционная способности впервые была обработана целлюлоза водным раствором карбоната аммония. В результате электролитической диссосации в воде образуются ионы аммония (NH4+) и карбоната (СО32-), которые легко проникают в рыхлые участки структурных элементов вторичной стенки целлюлозы (межслоевые пространства и аморфные участки микрофибрилл).

При взаимодействии этих ионов с водой (гидролиз) образуются слабые электролиты – гидроксид аммония и угольная кислота, которые разлагаются на газообразные вещества (NH3 и СО2), которые способствуют разрыву водородных связей между макромолекулами целлюлозы и увеличению размеров пор волокна.

Если в исходном образце целлюлозы объем капилляров радиусом 260 1000 А0 составлял всего 0,0064 см3/г, то в образце, полученном обработкой 0,5%ным раствором карбоната аммония, объем таких капилляров составляет 0,0142 см3/г. В исходном образце отсутствуют поры радиусом 1000-4000 А0, в то же время у целлюлозы с ПК=10,5 объем таких капилляров составляет 0,0152см2/г, а с ПК=20,4 0,0168 см3/г.

Увеличение концентрации раствора незначительно влияет на объем пор с указанными радиусами. Подобная же зависимость наблюдается и с капиллярами радиуса 4000-12000А0.

Обработка целлюлозы водным раствором карбоната аммония не затрагивает кристаллических участков микрофибрилл, разрушает только водородные связи между макромолекулами, в результате чего значение SОН уменьшается. Установлено, что разрыв водородных связей происходит исключительно между слоями и в рыхлых участках микрофибрилл.

Примушеством этого метода является то, что исключается процесс очистки целлюлозы от активатора.

В третьей главе приведены результаты исследования влияния активации целлюлозы и катализатора на процесс ацетилирования.

Согласно поставленной цели, помимо необходимых показателей качества, принятых для характеристики ацетатов целлюлозы, определяли количество и состав нерастворимой части (микрогель-частицы), поскольку характеристики являются основными показателями стабильности формования волокон.

Было показано, что при ацетилировании в среде уксусной кислоты в присутствии в качестве катализатора серной кислоты и её смеси с хлорной кислотой получается больше микрогель-частиц по сравнению с ацетилированием в среде метиленхлорида. По-видимому, в среде уксусной кислоты катализатор распределяется по целлюлозе равномерно, в результате чего получается более однородный продукт.

Добавление катализатора (H2SO4 или H2SO4+HCIO4) в процессе активации целлюлозы (формальдегидом или ацетамидом) приводит к сокращению времени ацетилирования с сохранением основных физико химических свойств получаемых ТАЦ.

Известно, что с увеличением концентрации катализатора или температуры процесс ацетилирования можно ускорить, но при этом усиливаются деструктивные процессы.

Установлено, что применение значительно меньших количеств катализаторов и подбор соответствующей температуры позволяют получить триацетаты целлюлозы с качественными показателями, удовлетворяющие требованиям действующих стандартов.

Четвертая глава посвящена получению водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы. Синтезированы следующие водорастворимые ацетосмешанные эфиры целлюлозы, имеющие в своих макромолекулах как ионогенные, так и неионогенные функциональные группы, глубоким гидролизом высокозамещенных эфиров: водорастворимая ацетилцеллюлоза (ВРАЦ), содержащая 18% связанной уксусной кислоты, водорастворимый ацетатфталат целлюлозы (ВАФЦ), содержащий 24-25% связанной уксусной кислоты и 9-10% фталильных групп, водорастворимый ацетоаммоний-фосфат целлюлозы (ВААФОЦ), содержащий 20% связанной уксусной кислоты и 8% фосфатных групп;

водорастворимая ацетокарбокси метилцеллюлоза (ВАКМЦ) в Н- и Nа- формах, содержащую 28-30% связанной уксусной кислоты и 0,7% карбоксиметильных групп, водорастворимый ацетофосфат целлюлозы и т.д. Степень полимеризации указанных выше смешанных эфиров целлюлозы составляла 190-220 (табл.1).

В пятой главе были изучены термодинамические свойства растворов водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы.

Улучшение растворимости целлюлозы в воде при частичном замещении ее гидроксильных групп на другие радикалы обусловлено разрушением прочных водородных связей, блокирующих взаимодействие целлюлозы с водой. Растворимость производных целлюлозы зависит не только от количества, но и от свойств замещающей функциональной группы.

Были изучены сорбционные свойства и термодинамика взаимодействия водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы с водой. На основании изотерм сорбции паров воды для всех исследуемых образцов установлено, что смешанные эфиры целлюлозы имеют высокую сорбционную емкость в воде, а величина равновесной сорбции зависит от природы замещающего радикала и уменьшается в ряду ВАМЦ ВАФЦ ВААЦ ВРАЦ.

Изотермы сорбции использовали для расчета термодинамического сродства воды к смешанным эфирам целлюлозы. Рассчитывали разность химических потенциалов 1г воды в фазе набухшего полимера. Расчет P RT ln 10, вели по уравнению- M 1 P где: М1 – молекулярная масса сорбента.

Затем по уравнению Гибсса-Дюгема определяли значения и по m уравнению g = 1 1+ 2 2 рассчитивали среднюю энергию Гиббса смешения полимера с водой.

Зависимость gm от объемной доли полимера в системе полимер-вода приведена на рис.1.

0, 0,2 2 Рис.1. Концентрационная зависимость средней свободной энергии смешения gm 40 m воды с:

-g кДж/кг 1- ВАМЦ;

2- ВАФЦ;

3-ВААЦ;

4- ВРАЦ.

Для всех изученных систем gm 0, т.е. процесс сорбции воды протекает самопроизвольно. Однако, для аминоацетата целлюлозы абсолютное значение энергии Гиббса по сравнению с исходным водорастворимым ацетатом целлюлозы уменьшается, т.е. термодинамическое сродство полимера к воде или его гидрофильность ухудшаюьтся. Введение в макромолекулу ацетилцеллюлозы фталильных и малеиновых групп значительно увеличивает сродство ацетата целлюлозы к воде. По-видимому, из-за относительно большего объёма фталилных и малеиновых групп надмолекулярная структура ацетилцеллюлозы разрыхляется в большей степени, чем в случае замещения гидроксильных групп на аминные.

Как показали исследования, равновесный эффект взаимодействия воды с ацетосмешанными эфирами целлюлозы экзотермичен.

Различие между исследуемыми системами обусловлено термодинами ческими параметрами взаимодействия, которые несут основную информацию о механизме взаимодействия и причинах сродства между компонентами системы (табл.2).

Как видно из табл.2, соотношение величин Hm и T Sm таково, что энергия Гиббса смешения исследуемых эфиров целлюлозы с водой отрицательна во всей области составов и вид приведенной концентрационной зависимости свидетельствует о термодинамической устойчивости растворов (рис.1).

Таблица 2.

Термодинамические параметры смешения для систем ацетосмешанные эфиры целлюлозы-вода при 293 К -G -H H TS Образец кДж/кг полимера ВАМЦ 30,8 3,2 - 28, ВРАЦ (исх.) 32,6 4,1 - 28, ВААЦ 33,1 4,4 1,2 29, ВАФоЦ 37,2 8,5 - 28, Н-ВКМЦ 43,7 8,6 - 35, ВАМЦ 45,4 9,7 - 35, ВАФЦ 45,7 10,2 - 35, Nа-АКМЦ 49,1 24,4 - 34, На улучшение растворяющей способности воды для ВРАЦ с введением в него фталильных и малеиновых групп указывают увеличение отрицательных значений энергетической составляющей потенциала Гиббса и уменьшение параметра взаимодействия Флори-Хаггинса i (рис.2).

Рис.2. Зависимость параметра взаимодействия Флори-Хаггинса i от объемной доли полимеров: 1 ВАМЦ;

2-ВАФЦ;

3-ВААЦ;

4- ВРАЦ.

Непосредственное применение уравнение Флори-Хаггинса к исследуемым эфирам целлюлозы показывает, что величина i не является постоянной, а зависит от содержания влаги, особенно в начальный период сорбции. Обычно для предела растворяющей способности жидкости величина i равна 0, Вода является растворителем для исследуемых эфиров целлюлозы и значения чi должны лежать ниже 0,5, чего в действительности не наблюдается. Указанные изменения связаны с отклонением структуры реального раствора от принятой в исходной модели.

Совместимость систем ВАМЦ-вода и ВАФЦ-вода определяется изменением энтальпийного фактора смешения и его вклад в свободную энергию образования систем становится преобладающим. В этом случае высокие значения Нm, связанные с энергетическим взаимодействием между молекулами сорбата и активными группами сорбента, определяют преимущественную локализацию молекул сорбата в пространстве. Для системы ВААЦ-вода имеется выигрыш в свободной энергии смешения растворителя с эфиром целлюлозы, который определяется, в основном, энтропией смешения. Положительные значения и возрастание энтропии свидетельствуют о преимущественном разупорядочении структур полимера и растворителя.

Таким образом, термодинамический анализ показал зависимость сродства системы водорастворимый ацетат целлюлоза – вода от введенной в нее новой функциональной группы и изменение конкурирующего взаимодействия однородных и разнородных молекул. Сорбция воды в ацетомалеинате и ацетофталате целлюлозы обусловлена, главным образом, наличием термодинамического сродства, приводящего к гидрофильной гидратации, сопровождающейся значительным тепловым эффектом. Система аминоацетилцеллюлоза-вода характеризуется ослаблением энергетического взаимодействия и усилением энтропийных эффектов и, следовательно, относительно меньшим сродством эфира к воде.

Сочетание общепринятой теории растворов с кластерной позволяет интерпретировать результаты исследований сорбции воды в полярных полимерах. Общее количество воды в полимере может быть представлено в виде суммы равномерно распределенной и кластерной. Установить начало кластеризации и оценить величины образующихся ассоциатов можно оценить по соотношению Цимма-Ландберга. Согласно теории, величина G11/V1 характеризует интенсивность ассоциации молекул сорбата начало, которого соответствует G22/V11, что свидетельствует о преимущественном взаимодействии сорбированных молекул между собой.

В таб.3 приведены результаты теоретических расчетов термодинами ческих параметров, характеристик капиллярно-пористой структуры и функции кластеробразования по экспериментальным данным сорбционных и пикнометрических исследований, из которых видно, что наиболее развитой поверхностью обладаюет исходное хлопковое волокно и АЦ с =1,6.

Термодинамические расчеты показали, что основной вклад в энергию взаимодействия в случае хлопкового волокна и хлопковой целлюлозы вносит энтропийная составляющая энергии Гиббса, а в случае МКЦ, льна и древесной целлюлозы преобладает энтальпийный вклад. Интенсивное кластеробразование наблюдается для всех образцов целлюлозы и хлопковых волокон.

Радикально меняется сорбция воды целлюлозой при частичной замене гидроксильных групп. Существенную роль играют гидрофильность и кристаллическая структура. Низкозамещенные ацетилцеллюлозы имеют высокую сорбционную способность по сравнению с высокозамещенными, а у МКЦ самая низкая сорбционная способность. Наибольшая гидрофильность наблюдается у ацетилцеллюлозы с =1,6 и =0,55, для которых значения термодинамических параметров взаимодействия полимер-растворитель наиболее отрицательные и значение i низкие, т.е. близкие к идеальным системам. Введение гидрофильных функциональных групп в макромолекулы ВРАЦ приводит к снижению способности паров воды к кластеробразованию.

Полученные результаты показывают, что в случае низкозамещенных образцов ацетилцеллюлозы кластеризация наблюдается лишь в области Таблица Значения термодинамических параметров, характеристик капиллярно пористой структуры и функции кластеробразования образцов целлюлозы и ее ацетатов.

Sуд, м2/г № Образцы Rср, A Wo, -Gi i G11/V cм /г Дж /г 1 Хлопковое волокно 26,44 0,24 178,9 24,30 1,29 7, 2 Хлопковая целлюлоза 21,86 0,13 116,0 7,00 1,45 10, 3 Льняная целлюлоза 25,73 0,17 132,2 11,90 1,55 6, 4 Древесная целлюлоза 30,70 0,22 145,9 21,30 1,86 7, 5 МКЦ 17,20 0,12 143,7 16,20 1,67 10, 6 ВРАЦ = 0,55 32,98 0,18 111,6 24,8 1,20 -3, 7 АЦ = 0,90 57,24 0,32 111,8 11,0 0,80 -3, 8 АЦ = 1,2 32,56 0,12 76,8 18,2 1,00 -2, 9 АЦ = 1,6 15,48 0,26 335,9 37,0 1,10 -2, 10 АЦ = 2,1 39,08 0,18 76,8 18,2 1,20 7, 11 ВАМЦ 34,6 0,19 114,3 30,8 1,5 -2, 12 ВААЦ 36,2 0,21 117,1 33,1 1,3 -3, 13 ВАФоЦ 36,7 0,23 115,3 35,5 0,9 -3, 14 ВАФЦ 34,4 0,26 120,2 45,7 0,9 -3, 15 Н-ВАКМЦ 38,1 0,22 118,4 43,7 1,0 -2, 16 ВАМЦ 33,2 0,24 119,5 45,4 0,9 -3, 17 Nа-ВАКМЦ 34,8 0,27 124,6 49,1 0,8 -4, высокой активности паров воды, что, по-видимому, связано с образованием водородных связей между макромолекулами полимера и молекулами воды, и возможностью образования подвижных фрагментированных кластеров, присутствие которых снижает агрегацию образованных кластеров.

Были исследованы конформационные свойства макромолекул ацетосмешанных эфиров целлюлозы в растворе.

По зависимости характеристической вязкости водных растворов ацетосмешанных эфиров целлюлозы от температуры определено влияние природы замещенной функциональной группы на величину 2 1/ среднеквадратичных расстояний между их концами (‹h › ), также рассчитана константа Хаггинса, значения которой указывают на размеры клубков макромолекул и энергию активации вязкого течения.

Когда элементарные звенья полимерной цепочки содержат ионогенные боковые группы, то она приобретает ряд характерных электрических, конформационных и гидродинамических свойств.

Частичное замещение гидроксильных групп ВРАЦ такими ионогенными группами, как фталильные, карбоксиметильные или фосфатные, приводит к повышению вязкости растворов получаемых ацетосмешанных эфиров целлюлозы. Среди исследованных образцов сравнительно низкое значение характеристической вязкости имеет раствор ВАМЦ (1,48), а наибольшее – ВААФоЦ (2,21). Так, ВААФоЦ является солью, макромолекулы которой легко диссоцируют на фосфатные анионы, последние сильно гидратируются, в результате чего вязкость возрастает. Карбоксильные же группы Н-ВАКМЦ незначительно диссоцируются, следовательно, её макромолекулы гидратируются слабо. Так как Nа-ВАКМЦ в растворе легко диссоцируется, при замене Н на Na вязкость раствора заметно увеличивается. Так как показатель кислотности фталевой кислоты выше, чем уксусной вязкость раствора ВАФЦ (1,85) выше, чем Н-ВАКМЦ (1,75).

Увеличение температуры приводит к понижению вязкости исследуемых растворов, что связано с разрушением гидратной оболочки макромолекул и структуры растворителя.

Влияние природы замещенной группы на размеры клубка макромолекул эфиров в растворе оценивали по величине среднеквадратичных расстояний между их концами (рис.3).

Рис.3. Зависимость среднеквад ратичного размера макромоле кулярного клубка эфиров 2 1/ целлюлозы ‹h › от температуры в водном растворе Размер клубков макромолекул смешанных эфиров целлюлозы больше, чем у ВРАЦ и прямо пропорционален вязкости их растворов, так как с увеличением полярности заместителей расстояние между концами макромолекул увеличивается.

С повышением температуры растворов размеры клубков макромолекул эфиров целлюлозы уменьшаются. По-видимому, повышение температуры приводит к разрушению гидратных оболочек функциональных групп макромолекул, в результате чего их гибкость увеличивается.

Для оценки равновесной гибкости макромолекул исследуемых производных целлюлозы рассчитали значении константы Хаггинса К.

Известно, что значение константы Хаггинса прямо пропорционально гибкости макромолекул полимеров, т.е. чем ниже К, тем меньше гибкость макромолекулы. Например, при карбоксиметилировании ВРАЦ значение К падает с 0,40 до 0,38, а при фталировании – до 0,34. Наиболее жесткой является макромолекула ВААФоЦ, у которой константа Хаггинса при температуре 298К имеет значение 0,26. Макромолекулы ВАФЦ (0,34) и Na-ВАКМЦ (0,30) занимают промежуточное положение по гибкости среди смешанных эфиров целлюлозы.

С повышением температуры во всех случаях наблюдается некоторое возрастание константы Хаггинса, что свидетельствует об увеличении равновесной гибкости макромолекул в результате разрушения их гидратных оболочек. Рассчитанные значения К хорошо коррелируются с вычислен ными значения ‹h2›1/2.

С повышением температуры вязкость растворов уменьшается, т.е.

температурный коэффициент вязкости положительный. Значения энергия активации вязкого течения растворов эфиров целлюлозы также зависят от природы замещенной функциональной группы, причем, чем выше ее полярность, тем больше энергия активации вязкого течения.

Таким образом, вязкость растворов водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы, конформация и гибкость их макромолекул зависят от природы заместителей. По значению вязкости растворов и жесткости макромолекул исследованные эфиры целлюлозы можно расположить в ряд ВАМЦ ВРАЦВААЦ Н-ВАКМЦ ВАФЦ Na-ВАКМЦ ВААФоЦ.

Отсюда можно заключить, что ВАМЦ и ВРАЦ не являются электролитами, а полиэлектролитные свойства приведенных смешанных эфиров целлюлозы увеличиваются слева направо.

Известно, что конформационные изменения состояние d-глюко пиронозного цикла макромолекул водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы (кресло-ванна) в растворе определяет их оптическую активность.

Величину оптической плотности определяли методом дисперсии оптического вращения (ДОВ). Применительно к целлюлозе и ее производным этот метод мало изучен, а, для водорастворимых эфиров целлюлозы с различными функциональными группами он вообще не был применен. В этой связи представляло интерес изучить, как влияет замена в глюкопиранозном цикле макромолекул целлюлозы одних функциональных групп другими на оптическую активность растворов водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы.

Для объяснения причины зависимости оптической активности растворов производных целлюлозы при замене одних функциональных групп на другие в их макромолекулах, совместно с сотрудниками кафедры «Высокомолекулярные соединения» Саратовского государственного университета были изучены методом ДОВ растворы водорастворимых производных целлюлозы и для сравнения растворы d-глюкозы и целлобиозы в различных растворителях. По данным ДОВ рассчитаны вращательные константы эфиров целлюлозы.

Показано, что соединения одного функционального состава и растворенные в одном растворителе отличаются по величине и знаку удельного вращения. Различие в оптической плотности одного функционального состава – глюкозы, целлобиозы и целлюлозы в одном растворителе можно объяснить пространственным положением функциональных групп, конформацией и повторной изомерией. В данном случае оптическая активность будет определяться конформационным состоянием пиранозного цикла и поворотной изомерией.

Необходимо отметить, что оптическая активность одного и того же соединения в разных растворителях различна. Так как растворители никаких изменений в соединениях, кроме перераспределения электронной плотности в цикле не могут привести, то изменение его конформации вызвать не могут, следовательно, различие в оптической активности исследуемых систем в разных растворителях подтверждает взаимосвязь оптической активности со конформацию глюкопиранозного цикла.

В шестой главе приведены результаты исследования по влиянию природы введенных функциональных групп в структуру макромолекул ВРАЦ на поверхностно-активные свойства получаемых ацетосмешанных эфиров целлюлозы, поскольку, установленные закономерности могут быт полезными при изучении коллоидно-химических и термодинамических свойств растворов дифильных полимеров.

Известно, что целлюлоза не обладает поверхностной активностью по отношению к воде, т.е. является поверхностно безразличным веществом.

С целью сравнения свойств растворов синтезированных эфиров целлюлозы с другими известными эфирами целлюлозы были исследованы свойства водных растворов метилцеллюлозы и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.

Практически для всех исследованных эфиров целлюлозы значение поверхностного натяжения, характеризующие кинетику формирования поверхностного слоя, зависит от концентрации раствора и температуры (рис.4).

Рис.4. Зависимость поверх ностного натяжения ( ) водных растворов эфиров целлюлозы от концентрации В меньшей степени эта зависимость проявляется для простых и сложных моносмешанных эфиров целлюлозы, содержащих в своем составе только ионогенные заместители (КМЦ), а также для смешанных эфиров целлюлозы, содержащих наряду с ионогенными определённое количество неионогенных заместителей (АМЦ, АКМЦ). Величина поверхностного натяжения раствора также зависит от продолжительности формирования адсорбционного слоя на границе раздела фаз раствор-газ (адсорбционное равновесие) для МЦ и АФоЦ, т.е. для тех эфиров, которые в значительной степени снижают поверхностное натяжение воды.

Результаты исследования показали, что КМЦ, АКМЦ, АМаЦ и АФЦ не обладают или незначительно обладают поверхностной активностью на границе раздела фаз водный раствор – насыщенный пар. Наибольшей поверхностной активностью обладают АМЦ, МЦ и АЦ, а АФоЦ и ААЦ занимают промежуточное положение. Следовательно, эфиры целлюлозы снижают поверхностное натяжение на границе раздела водный раствор – насыщенный пар в том случае, если в их составе имеются эфирные группы, не диссоцирующие в воде на ионы (-ОСН3;

-ОСОСН3, -ОС2Н5). Эфиры целлюлозы, содержащие только ионогенные группы, практически не обладают поверхностной активностью.

Рис.5. Зависимость поверхност ного натяжения водного раствора ацетилкарбоксиметилцеллюлозы от соотношения ионогенных групп в макромолекуле На примере ацетилкарбоксиметилцеллюлозы исследовали зависимость поверхностного натяжения водного раствора от соотношения степени замещения ионогенных и неиогенных групп в ангидроглюкозном звене целлюлозы (рис.5). С увеличением содержания неионогенных групп поверхностное натяжение раствора уменьшается, т.е. адсорбционная способность макромолекул увеличивается.

Таким образом, изменяя соотношение количества ионогенных и неионогенных групп в макромолекулах ацетосмешанных эфиров целлюлозы можно регулировать их растворимость и значения поверхностного натяжения растворов.

Была сравнительно исследована удельная адсорбция водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы на границе раздела фаз «водный раствор насыщенный пар растворителя» на примере трех разных по химической структуре замещающих функциональных групп водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы таких как ВАМЦ, ВАКМЦ и ВРАЦ, обладающих определенной поверхностной активностью.

Для расчета удельной адсорбции изучаемых эфиров целлюлозы было использовано уравнение Гиббса.

Поверхностная активность обычных ПАВ тем выше, чем больше адсорбционный потенциал, который в свою очередь возрастает с увеличением углеводородного радикала.

Если природа полярной группы в случае типичных ПАВ слабо влияет на поверхностные свойства, то для эфиров целлюлозы адсорбционная активность определяется именно природой замещающей функциональной группы.

Выше было показано, что поверхностной активностью обладают моноэфиры целлюлозы (например, МЦ), которые содержат в своем составе только неионогенные замешенные функциональные группы, и смешанные эфиры целлюлозы, содержащие наряду с неионогенными функциональными группами определенное количество неионогенных функциональных групп.

Обнаружено, что эфиры целлюлозы, содержащие только неионогенные функциональные группы, адсорбируются лучше, чем ее смешанные эфиры (рис.6).

Рис.6. Изотермы адсорбции водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы на поверхности раздела «водный раствор - насыщенный пар растворителя»: 1- ВАМЦ, 2 ВРАЦ, 3-ВАКМЦ Неионогенные эфиры ВАМЦ и ВРАЦ лучше адсорбируются чем, ВАКМЦ, содержащий ионогенные (карбоксиметильные) функциональные группы (табл.4). С повышением температуры наблюдается уменьшение поверхностного натяжения растворов эфиров целлюлозы. Поверхностное натяжение раствора Na-ВАКМ с повышением температуры в начальных стадиях уменьшается и остается практически постоянным, по-видимому, увеличение степени диссоциации карбоксильной группы с образованием СОО- и Na+ ионов способствуют увеличению поверхностного натяжения воды.

Таблица Зависимость поверхностного натяжения растворов смешанных эфиров целлюлозы от температуры (С=1,0 г/дл) № Образцы ВАМетЦ ВРАЦ ВАФоЦ Н-ВАКМЦ Т,К 1 298 55,6 63,4 62,8 65, 2 303 53,7 61,2 59,6 63, 3 318 51,5 59,5 58,4 63, 4 328 50,6 58,4 57,7 64, 5 338 50,1 57,8 57,2 64, Далее были рассчитаны термодинамические параметры адсорбции синтезированных эфиров. Были также определены значения свободной энергии Ga адсорбции (табл.5).

Сравнительный анализ табличных данных свидетельствуют о росте поверхностной активности с увеличением содержания гидрофобных радикалов (-СН3) в макромолекулах смешанных эфиров целлюлозы. Надо отметить, что во всех случаях с увеличением гидрофобных групп в макромолекуле и температуры поверхностная активность возрастает.

Значения величин констант Генри и Люнгмюра увеличиваются, как с увеличением содержания гидрофобных групп в макромолекулах изучаемых эфиров целлюлозы, так при возрастании температуры. Размеры посадочных площадок молекул для всех исследуемых образцов почти одинаковы и возрастают с повышением температуры. Значения На для всех эфиров целлюлозы положительные. Однако, для данного класса ПАВ изменение свободной энергии системы Ga оказалось отрицательным, что указывает на термодинамическую выгодность растворения их в воде. Характерно, что изменение энтропии адсорбции для исследуемых соединений одинаково и близко к нулю. Полученные результаты свидетельствуют, что адсорбция эфиров целлюлозы на границе жидкость-газ является энтальпийно контролируемым процессом, что обусловлено наличием ряда функциональных групп в составе макромолекул.

В седьмой главе была исследована возможность образования молекулярных комплексов водорастворимых эфиров целлюлозы с низкомолекулярными физиологически активными веществами.

Интермолеклярные, интерполимерные комплексы, а также молекулярные комплексы полимеров с низкомолекулярными соединениями по существу являются новыми полимерными материалами, хотя и получены в большинстве случаев из известных веществ при смешении растворов взаимодействующих компонентов в общем растворителе.

Поэтому процессы образования молекулярных или супермолекулярных комплексов также можно рассматривать как способ модификации традиционных полимеров.

С целью исследования возможности использования ВРАЦ в качестве полимерной матрицы для пролонгации действия лекарственных веществ были проведены исследования в этом направлении. В качестве лекарственного вещества был выбран проспидин, широко используемый в онкологии, поскольку он не имеет реакционноспособных групп для образования химической связи.

Для установления характера связи между их молекулами в растворе и в лекарственной форме, полученной на их основе, было изучено влияние проспидина на гидродинамические свойства раствора ВРАЦ.

Изучение гидродинамического поведения растворов смесей ВРАЦ и проспидина различных концентраций показало, что их вязкости существенно различаются. Раствор ВРАЦ имеет большую приведённую вязкость по сравнению с растворами смесей, а с увеличением содержания проспидина в смеси наблюдается ее уменьшение (рис.7).

Таблица 5.

Термодинамические параметры адсорбции смешанных эфиров целлюлозы на границе раздела жидкость-газ Д, -G Накдж/м Sa 3 2 № Образцы Т, К Кr 10 нм /моль Кл Sj Г 10 кдж/мол оль дж/моль 298 1,32 3,10 76 1,82 88 9,68 16,15 86, 1 НВАКМЦ 308 1,39 3,76 78 1,94 89 10,82 87, 318 1,45 4,24 92 1,82 93 11,71 86, 328 1,46 4,52 93 1,63 97 12,15 86, 338 1,46 4,37 94 1,44 102 13,60 88, 298 5,71 14,31 291 1,90 86 11,02 10,46 73, 2 ВАФоЦ 308 5,76 14,62 302 1,87 89 11,77 72, 318 5,62 14,76 310 1,61 112 13,00 73, 328 6,28 16,15 386 1,46 102 13,98 74, 338 6,78 17,12 402 1,47 114 14,28 73, 298 7,18 15,70 217 1,72 92 12,64 8,34 70, 3 ВРАЦ 308 7,23 16,51 265 1,71 89 13,25 70, 318 7,52 17,73 286 1,68 94 14,42 71, 328 8,12 17,92 298 1,65 98 15,14 71, 338 8,36 18,34 333 1,61 107 15,45 70, 298 12,14 24,31 550 1,92 87 19,68 6,15 86, 4 ВАМетЦ 308 12,35 24,75 561 1,85 91 20,83 87, 318 12,83 24,96 565 1,82 94 21,40 86, 328 13,27 25,38 578 1,78 97 22,25 86, 338 13,50 26,12 583 1,87 112 23,60 88, Рис.7.Зависимость прив дённой вязкости растворов ВРАЦ (1) от концентрации проспидина (2-2%;

3-5%;

4 7%;

5-10%) По-видимому, это связано с разрушением гидратной оболочки макромолекул ВРАЦ боле полярными молекулами проспидина, в результате чего увеличивается гибкость и вероятность сворачивания в клубок.

На рис.8 приведены кривые зависимости приведённой вязкости раствора проспидина по мере добавления раствора ВРАЦ (кр.1) и наоборот (кр.2).

Рис.8. Зависимость приведённой вязкости растворов смесей проспидина и ВРАЦ от объёма добавляемых ВРАЦ (1), проспидина (2).

Из рисунка видно, что при добавлении раствора ВРАЦ к раствору низкомолекулярного проспидина вязкость растёт плавно. В случае обратного добавления наблюдается уменьшение приведённой вязкости за счёт разбавления. По характеру кривых трудно судить о наличии межмолекулярных взаимодействий между молекулами ВРАЦ и проспидина.

Отсюда можно сделать вывод, что в растворе между ВРАЦ и проспидином отсутствуют заметные межмолекулярные взаимодействия, которые приводили бы к образованию поликомплекса.

Молекула проспидина имеет катионы азота, через которые он можнт образовывать комплекс с карбоксилсодержащими производными целлюлозы как в случае синтетического водорастворимого полимера ПМАК.

С целью подтверждения вышесказанного исследован процесс комплексобразования между водорастворимой ацетилфталат целлюлозой (ВАФЦ) и проспидином. Макромолекулы ВАФЦ имеют реакционноспособные карбоксильные группы и соответственно они являются полианионами.

Процесс комплексообразования ВАФЦ с проспидином изучали в водной среде методами вискозиметрии и потенциометрии.

Одним из основных вопросов при связывании органических молекул полимерами является выяснение природы этих связей и возможных центров, обеспечивающих эти взаимодействия. Такую информацию можно получить при помощи ИК-спектроскопии. ИК - спектры образцов полученного комплекса (ВАФЦ проспидин) показали смещение полосы поглощения карбоксильной группы в области 1580 см -1 в более низкую область на 1520 см-1. Такое существенное смещение полосы, по-видимому, можно объяснить образованием комплекса вследствие взаимодействия карбоксильных анионов ВАФЦ с катионами азота в молекуле проспидина.

Возникновение солевых связей в растворе так же легко обнаруживается методом потенциометрического титрования.

Рис.9. Зависимость приведённой вязкости растворов от соотношения компонентов Было показано, что по мере смешивания их водных растворов происходит постепенное помутнение смеси. Когда соотношение их концентрации превышает 0,1 осн.моль/л наблюдается интенсивное помутнение, затем расслоение раствора, выпадение образовавшегося поликомплекса в осадок (рис.9). Это объясняется тем, что молекула проспидина имеет два катиона азота и с карбоксил анионом ВАФЦ образует сплошную пространственную сетку. Такие же данные были получены и при комплексобразовании проспидина с полиметакриловой кислотой.

Из рис.9 видно, что с увеличением содержания проспидина в растворе ВАФЦ её вязкость уменьшается, и минимум приведённой вязкости приходится на соотношение компонентов ВАФЦ-проспидин 2,3:1. Это объясняется тем, что по мере добавления проспидина в растворе происходит образование комплекса, гидратация макромолекул ВАФЦ уменьшается, а при дальнейшем увеличении количества проспидина наблюдается выпадение комплекса в осадок.

Было проведено потенциометрическое титрование 0,005 осн.моль/ раствором проспидина ВАФЦ и обратное (рис.10).

Рис.10. Кривые потенциомет рического титрования:1-проспидина раствором ВАФЦ;

2 - ВАФЦ раствором проспидина При титровании раствора ВАФЦ раствором проспидина рН смеси увеличивается до соотношения компонентов 1:2,3 (проспидин:ВАФЦ) и далее почти не изменяется. Причём, по мере титрования происходит помутнение раствора. С увеличением содержания проспидина в смеси кривые располагаются ниже, кривые пологие, что свидетельствует об образовании комплекса. При этом концентрация ионов водорода в растворе увеличивается.

Для выяснения устойчивости поликомплексов к воздействию рН среды было проведено их потенциометрическое титрование раствором кислоты или щелочи (рис.11).

При титровании поликомплекс 0,1 н КОН скачок рН происходит от 5,0 до 12,5 и затем практически не меняется.

При титровании кислотой значение рН среды снижается от 5,0 до 3,8 и далее не снижается. Отсюда можно сделать вывод о том, что образовавшийся комплекс устойчив в области рН от 3,8 до 12,5. За пределами же этих значений рН раствор осветляется, что указывает на разрушение поликомплекса с образованием исходных продуктов.

Рис.11.Кривые потенциометри ческого титрования раствора поликомплекса ВАФЦ проспидин На основании полученных данных были рассчитаны значения рК по формуле:

где: - степень протонирования поликомплекса;

рК- константа протонирования поликомплекса.

Зависимость рК от приведена на рис.15.

Рис.12. Зависимость рК от степени диссосации поликомплекса Пологая часть кривой соответствует малым степеням ионизации, при 0,15 наблюдается почти горизонтальный участок и больших степенях ионизации ( 0,8) происходит резкий рост рК. Разрушение структурированного состояния ВАФЦ с проспидином выражается наличием плато на кривой.

Таким образом, связывание ВАФЦ с проспидином осуществляется за счёт электростатического взаимодействия функциональных групп их молекул.

Такие комплексы в будущем представляют большой интерес как потенциальные объекты для получения полимерных поликомплексов низкомолекулярных лекарственных препаратов с выраженным пролонгированным действием.

Известно, что лагоден является лекарственным препаратом и обладает эффективным гемостатическим свойством. Для расширения спектра фармакологического воздействия и уменьшения токсичности лекарственных препаратов перспективно использование их комплексов с синтетическими или природными полимерами. В связи с этим было изучено взаимодействие лагодена с водорастворимой ацетилдиэтиламмонийхлоридацетил целлюлозой (ВАДАХАЦ).

Химическая структура ВАДЭАХАЦ и лагодена, у которых имеются аммониевые и карбоксильные ионы, предполагают возможность межмолекулярных взаимодействий между их молекулами с образованием полимерного поликомплекса.

С6Н7О2 (ОН)3-Х-У [ОСОCH2 N+H (C2H5)2 СI ]Х (OCОCH3)У + х R-COO-- Na+ + - С6Н7О2 (ОН)3-Х-У [ОСОCH2 N H (C2H5)2 R-COO ]Х (OCОCH3)У + х NaСI ИК-спектры полимерных комплексов ВАДЭАХАЦ и лагодена показали смещение полосы поглощения, соответствующей колебаниям карбоксильной группы (1590 см-1), в низкочастотную область на 15-20см-1. Такое смещение можно объяснить возникновением электростатического взаимодействия между катионами азота макромолекул ВАДЭАХАЦ и анионами карбоксильной группы лагодена (-НN+. - O –\ C = O).

Процесс комплексообразования в водной среде изучали методами вискозиметрии, кондуктометрии и потенциометрии.

Результаты вискозиметрических исследований показали, что вязкость водных растворов смесей ВАДЭАХАЦ с лагоденом различных концентраций меньше, чем вязкость раствора ВАДЭАХАЦ (рис.13), из которого видно, что чем больше содержание лагодена, тем меньше вязкость раствора. Это, по видимому, связано с образованием поликомплекса между катионами аммония макромолекулы полимера и карбоксилат анионами молекул лагодена, в результате чего происходит разрушение гидратной оболочки, увеличение гибкости макромолекул и сворачивания их в «клубок».

Рис.13. Вязкость водного раствора ВАДЭАХАЦ без (1) и с лагоденом : 2- 0,1 г/дм, 3 0,3 г/дм.

Для определения оптимального соотношения ВАДЭАХАЦ с лагоденом, при котором комплексобразование происходит со всеми катионами полиэлектролита, проводили кондуктометрическое титрование его раствора раствором лагодена (рис.14).

Как видно из рис.14, раствор ВАДЭАХАЦ обладает низкой электрической проводимостью. По мере добавления раствора лагодена электрическая проводимость постепенно возрастает, что объясняется увеличением в растворе количества боле подвижного иона Na+. При дальнейшем добавлением раствора лагодена начиная с 5 мл электрическая проводимость раствора растёт быстрее. Это указывает на то, что при равных соотношениях полимера с лагоденом происходит полное комплексобразование и избыточное количество лагодена (электролита) способствует более быстрому росту электрической проводимости.

Образование поликомплекса в растворе было также доказано потенциометрическим титрованием раствора ВАДЭАХАЦ раствором лагодена и наоборот (рис.14).

Известно, что водные растворы четвертичных аммониевых солей имеют слабокислую среду (рН7), а солей органических кислот щелочных металлов слабощелочную (рН7).

Как вино из рис.14, при титровании раствора ВАДЭАХАЦ раствором лагодена значение рН среды увеличивается до полного комплексобразования (до рН=7). Избыточное количество лагодена способствует увеличению рН среды до 7,6;

т.к. водный раствор лагодена имеет слабощелочную среду.

При обратном титровании рН уменьшается от 7,6 до 6,2. Полная комплексобразование наблюдается при рН=7 и соотношении компонентов – 1:1 (моль).

Рис.14. Кривые потенциометри ческого титрования: 1–раствора ВАДЭАХАЦ (2 мл. 0,05 осн.

моль/л.), раствором лагодена (0,05 моль/л) (1) и наоборот (2);

3-кривая кондуктометрического титрование раствора ВАДЭАХАЦ с лагоденом Для определения устойчивости поли комплекса к воздействию рН среды было проведено потенциометрическое титрование его водного раствора 0, моль/л растворами соляной кислоты и гидроксида натрия (рис.15).

Рис.15. Кривые потенциомет риического титрования раствора поликомплекса HCl (a) и NaOH (б) При титровании раствора поликомплекса раствором NaOH скачок значений рН наблюдается от 7,8 до 10 и затем практически не меняется.

Таким образом, процесс комплексобразования осуществляется вследствие электростатического взаимодействия между аммониевыми катионами полимера и карбоксил анионами лагодена.

Восьмая глава посвящена применению водорастворимых ацетосмешанных эфиров целлюлозы для получения физиологически активных полимерных материалов.

Известно, что действие некоторых лекарственных веществ можно продлить, если их вводить в раствор вместе с полимерами. При этом, как показали исследования, чем выше молекулярная масса полимера и его концентрация, тем длительнее действуют такие препараты и больше снижаются их токсичность и побочное действие, улучшается растворимость в воде.

К числу таких полимеров относятся полисахариды: они входят в состав живых организмов, хорошо усваиваются или совмещаются с ними и обеспечивают их относительную безвредность.

Поэтому одним из главных направлений использования ВРАЦ является её применение как полимерной основы для получения физиологически активных полимеров с целью пролонгации лекарствен ных веществ, в защитных покрытиях лекарственных таблеток различного назначения, а так же рассасывающихся шовных, тампонажных и плёночных материалов.

Известно, что наряду с глазными заболеваниями возрастает заболе ваемость опухолями органов зрения, особенно у детей. Работы по исполь зовании ГЛП с противоопухолевыми препаратами для лечения онкологических больных с опухолями органов зрения в литературе отсут ствуют. Применение плёнок на основе водорастворимых производных целлюлозы открывает большие возможности.

В связи с этим одной из целей данной диссертационной работы были создание противоопухолевого препарата пролонгированного действия на основе ВРАЦ и сарколизина, а также глазной лекарственной пленки (ГЛП) на основе ВРАЦ и проспидина.

Сарколизин является мощным цитологическим веществом широкого спектра действия. Однако, его универсальное действие на опухоли, к сожалению, как и действие других противоопухолевых медикаментов, кратковременно.

Для пролонгации действия сарколизина он был включён в структуру ВРАЦ. Сарколизин к ВРАЦ присоединили по альдегидным группам, введённых путём воздействия йодной кислоты. Образец ВРАЦ с содержанием альдегидных групп обрабатывали водным раствором сарколизина, осаждали в ацетоне и сушили. Реакцию проводили при температуре 293-298К в нейтральной среде при модуле ванны 1:50 и концентрации сарколизина 2%. Продукт очищали двукратным переосаждением в ацетоне.

Изменение содержания сарколизина во ВРАЦ в зависимости от количества альдегидных групп приведено в таблице 6.

Однако, необходимо отметить, что увеличение альдегидных групп свыше определённого предела (более 40 на 100 АГЗ) нецелесообразно, поскольку при этом полученные продукты теряли растворимость в воде и растворе Рингера. Это, по-видимому, объясняется двумя причинами: во-первых, снижением количества связанной уксусной кислоты, и, во-вторых, образованием полуацетальных связей внутри одной молекулы и между соседними макромолекулами.

Таблица Состав продуктов взаимодействия окисленной ВРАЦ с сарколизином Время Количество Содержание Содержа- Содержание Раствори окисления, альдегид связанной ние азота, сарколизина, мость в мин. групп на уксусной % % растворе 100АГЗ кислоты, % Рингера 30 14,0 18,2 1,0 3,1 Р 60 18,5 18,0 2,8 6,8 Р 120 36,0 17,5 13,6 11,6 Р 180 44,0 14,4 13,8 12,8 Н Полученный противоопухолевый препарат - сарколизин пролонгирован ного действия оказывает заметное ингибирующее действие на развитие злокачественных опухолей и по своему лечебному эффекту превосходит сарколизин.

Проспидин- дихлор N, N1, ди (у- хлор -(3 оксипропил) К, К, -диспиротри пипрозин в дозе 145мг/кг вызывает торможение роста опухолей на 60-65%.

Однако, его универсальное действие на опухоль кратковременно. В этой связи большое значение имеет применение проспидина непосредственно в области опухоли.

Для удлинения времени действия и эффективного использования проспидина его вводили в структуру водорастворимой ацетилцеллюлозы способом «включения» и на её основе были получены тонкие и гибкие плёнки, из которых проспидин медленно диффундирует в очаг поражения в течение 24 часов с одновременным рассасыванием последней.

Процесс приготовления ГЛП заключался в следующем: в водный отфильтрованный 10%-ный раствор ВРАЦ вводились различные количества (от 3 до 10%) лекарственного препарата - проспидина.

Раствор путём интенсивного перемешивания тщательно гомогенизировался, отфильтровывался, подвергался обезвоздушиванию и наносился ровным слоем на стеклянную подложку, установленную на уравнительных плитках. Плёнки формировались медленным испарением растворителя при комнатной температуре. Высушенные плёнки с остаточной влажностью 8-10% снимали с подложки и переносили под специальные штампы, с помощью которых получали ГЛП размером 9,0 х 4,0 мм.

Плёнки имели прочность на разрыв 8-10 кг/мм при удлинении 14 16% и каждая содержали 6,0 мг проспидина. Полученные таким образом плёнки досушивались в вакууме в течение 2-3 часов до остаточной влажности 4-5% и затем были переданы в Институт онкологии и радиологии АН РУз для дальнейших испытаний.

Полученный противоопухолевый препарат-проспидин пролонгирован ного действия (ППД) в виде плёнки закладывался в конъюнктивальный мешок кроликов и был испытан в экспериментальных условиях для изучения его побочных и противоопухолевых свойств.

Проведенные фармакологические исследования ГЛП на мелкопита ющихся в тесте учёта получения хромосом в клетках костного мозга мышей мутагенного действия ВРАЦ с проспидином не было обнаружено. ГЛП на основе ВРАЦ с проспидином не являются канцерогенным препаратом и не оказывают угнетающего действия, как на кроветворение, так и на общее развитие животных.

ВЫВОДЫ 1. Физико-химическими методами проведены систематические исследования морфологической и надмолекулярной структуры хлопкового волокна и целлюлозы при некоторых их обработках с целью повышения их реакционной способности к реакциям ацетилирования. Показано, что глубоким изменениям структуры, как поверхности, так и внутренних структурных элементов целлюлозы приводит процесс варки хлопкового линта, а последующие процессы отбелки и кисловки незначительно влияют на упаковку микрофибрилл целлюлозы. Добавление моноэтаноламина в стадии варки или щелочения приводит к усилению межфибриллярного набухания целлюлозы.

2. Исследованием морфологической и надмолекулярной структуры хлопковой целлюлозы установлено, что если активационные обработки целлюлозы в растворах моноэтаноламина, дибутилфосфата, этилдигидрокси фосфорной кислоты и (NH4)2СO3 приводят к межфибриллярному набуханию, то обработка в жидком аммиаке или в 18% ном растворе гидроксида натрия, включая процессы инклюдации со спиртами, приводят как к меж-, так и внутрифибриллярному набуханию структурных элементов, что доказывается повышением реакционной способности целлюлозы к ацетилированию.

Активация карбонатом аммония отличается тем, что не требуется последующей промывки целлюлозы.

3. Разработаны научные основы синтеза новых водорастворимых ацетосмешанных эфиров с дифильными макромолекулами, т.е., с ионогенными и неионогенными функциональными группами, таких как ацетокарбоксиметилцеллюлоза, ацетометилцеллюлоза, ацетофталат целлюлоза, ацетофосфатцеллюлоза, ацетомалианатцеллюлоза, ацетодиэтил аммонийацетилцеллюлоза и аминоацетилцеллюлоза.

4. Впервые развито научное направление в исследовании термодинами ческих, коллоидно-химических и оптических свойств растворов водорастворимых ацетосмешанных (дифильных) эфиров целлюлозы и установлена зависимость их свойств от строения макромолекулы эфира целлюлозы, от природы функциональных групп и их количества.

5. Термодинамическими методами показано, что растворимость и свойства водных растворов ацетосмешанных эфиров целлюлозы зависят от природы и соотношения содержания неионогенных и ионогенных заместителей в их макромолекулах. Путем исследования оптических свойств показано, что конформация макромолекул ацетосмешанных эфиров целлюлозы зависит только от природы введенных функциональных групп.

Установлено, что при частичном замещении гидроксильных групп некоторыми ионогенными функциональными группами можно получить продукты, растворимые в воде, в результате дополнительного влияния этих групп в результате их электростатического отталкивания. Показано, что метоксильные группы, способные образовывать с молекулами воды оксоновые соединения, также улучшают растворимость в воде ацетосмешанных эфиров целлюлозы, т.е. водорастворимые продукты получаются при большем количестве метоксильных групп ( =50) по сравнению с карбоксильными ( =5).

Изменяя соотношение количества ионогенных и неионогенных групп в макромолекулах ацетосмешанных эфиров целлюлозы можно регулировать их растворимость. Выявленные закономерности имеют важное теоретическое значение в понимании механизма растворимости в воде дифильных высокомолекулярных соединений.

6. Установлено, что вязкость растворов водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы, конформация и гибкость их макромолекул зависят от природы введенных функциональных групп. По значению вязкости растворов и жесткости макромолекул, исследованные водорастворимые эфиры целлюлозы можно расположить в следующий ряд:

ацетометилцеллюлоза ацетилцеллюлоза а миноацетатцеллюлоза Н ацетокарбоксиметилцеллюлоза ацетофталатцеллюлоза Na-ацетокарбокси метил-целлюлоза Na-ацетофосфатцеллюлоза, где ацетометилцеллюлоза и ацетилцеллюлоза не являются электролитами, а полиэлектролитные свойства приведенных смешанных эфиров целлюлозы увеличиваются слева направо.

Показано, что замена в глюкопиранозном цикле макромолекулы целлюлозы одних функциональных групп другими приводит к конформационным изменениям, которые и определяют оптическую активность их растворов.

7. Показано, что водорастворимые Na-карбоксиметилцеллюлоза, ацетокарбоксиметилцеллюлоза, ацетомалеинатцеллюлоза и Na-ацетофосфат целлюлоза практически не обладают поверхностной активностью на границе раздела фаз «водный раствор – насыщенный пар». Если наибольшую поверхностную активность имеют водорастворимые ацетометилцеллюлоза, метилцеллюлоза и ацетилцеллюлоза, то ацетофосфатцеллюлоза и аминоацетатцеллюлоза занимают промежуточное положение.

Следовательно, эфиры целлюлозы снижают поверхностное натяжение на границе раздела водный раствор – насыщенный пар в том случае, когда в макромолекуле имеются замещенные группы, не диссоцирующие в воде на ионы (-ОСН3;

-ОСОСН3, -ОС2Н5).

Таким образом, изменяя соотношение количеств ионогенных и неионогенных групп (гидрофильно-гидрофобного баланса) в макромолекулах ацетосмешанных эфиров целлюлозы можно регулировать их растворимость и поверхностную активность.

8. Впервые получены новые водорастворимые молекулярные полимерные комплексы наоснове полимеров ионогенных ацетосмешанных эфиров целлюлозы с низкомолекулярными лекарственными препаратами (проспидин и лагоден). На основе полученных молекулярных комплексов созданы мало токсичные, рассасывающиеся полимерные материалы, обладающие пролонгированными противоопухолевыми действиями.

Установлено, что если между макромолекулами водорастворимой ацетилцеллюлозы и молекулами лагодена или проспидина обнаруживается слабое межмолекулярное взаимодействие, то между водорастворимой ацетофталатцеллюлозы с проспидином и водорастворимой ацетодиэтил аммонийхлоридацетилцеллюлозы с лагоденом образуются достаточно устойчивые молекулярные комплексы. Комплексообразование осуществляется за счёт электростатического взаимодействия функциональных групп макромолекул полимеров с молекулами низкомолекулярных лекарственных веществ, которые устойчивы в пределе рН 3,8-12,5.

9. Создан противоопухолевый препарат сарколизин пролонгированного действия путем его химического присоединения к альдегидной группе, окисленной иодной кислотой, водорастворимой ацетилцеллюлозы.

Установлено, что максимальное количество, сарколизина при котором препарат не теряет растворимость в воде и растворе Рингера составляет 11,6%. Показано, что препарат сохраняет свои цитологические свойства до 15 суток.

10. Получены акты лабораторных испытаний:

- на рассасывающийся противоопухолевый глазной лекарственный препарат пролонгированного действия в виде композиции ВРАЦ лекарственный препарат проспидин и разработан технологический регламент на его получение;

- на пленкообразующие свойства и использование в качестве наполнителя лекарственных таблеток водорастворимых ацетофталата, ацетофосфата и ацетодиэтиламмонийхлоридацетилцеллюлозы;

- на стабилизирующие и загущающие свойства ацетокарбоксиметил целлюлозных буровых растворов.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Статьи, опубликованные в журналах 1. К.Х. Разиков, Сидиков А.С., Э.Т.Тягай, З.А.Азимов. Исследование надмолекулярной структуры целлюлозы, обработанной жидким аммиаком с последующим инклюдацией высшими спиртами. Ж.П.Х.1975, т.49, -С.1183 1187.

2. Кадырова С., Сидиков А.С., Тягай Э.Д., Бернштейн Е.И., Айходжаев Б.И., Разиков К.Х., Усманов Х.У. Исследование структурных изменений целлюлозы при обработке её моноэтаноламином. Высокомол. соедин. 1976., Б. 18, № 9, -С.658-661.

3. Сидиков А.С., Тураев Э, К.Х.Разиков, Т.М. Миркамилов, Х.У.

Усманов. Изменение микроструктуры линта в процессах его переработки в целлюлозу. Ж.П.Х. 1978, т.51, вып 5, -С.1165-1168.

4. Тураев Э., Сидиков А.С., Т.М. Миркамилов, К.Х. Разиков, Х.Л. Аким.

Влияние некоторых реагентов, добавляемых при кислородно-щелочной варке хлопкового линта, на микроструктуру и качество целлюлозы. Ж.П.Х. т. 51, вып. 5, 1978, -С.1161-1164.

5. Мягкова Н.В, Сагдиева З.Т., Рахманбердиев Г., Сидиков А.С.

Термодинамические свойства растворов водорастворимых смешанных эфиров целлюлозы. Химия природ. соедин., Т., 1996. №1, -С.102-106.

6. G.R. Rakhmanberdiev, N.A. Fedyakova, N.V. Myagkova, and A. Sidikov.

Optical rotatory of water-soluble cellulose derivatives. Chemistry of natural compounds. New York. 1997. -P.734-736.

7. Сидиков А.С., Юсупов Р.Д., Арсланов Ш.С., Рахманбердиев Г. Кинетика гидролиза смешанных эфиров целлюлозы. Химия природ. соедин., 1997, №1, -С.102-106.

8. Сидиков А.С., Никольский Х.С., Арслонов Ш.С., Бозоров О.Н., Рахманбердиев Г. Кинетика ацетилирования хлопковой целлюлозы в присутствии бинарных катализа торов. Узб.хим.журн.,1997, №3, -С.31-35.

9. Юсупова Н.Ф., Сидиков А.С., Рахманбердиев Г., Сагдиева З.Т., Мягкова Н.В. Свойства растворов противоопухолевого глазного препарата пролонгированного действия. Кимё ва фармация, Т.,1998, №1, -С.6-9.

10. Сидиков А.С. Синтез и исследование новых водорастворимых эфиров целлюлозы. “Узбекистон мустакиллиги, унинг фани ва техн. ривожл.

кафолати” 2-Республ.илм. коллокв. Маърузалари тўплами, Т.,1998, -С.91-93.

11. Сидиков А.С., Рахманбердиев Г., Арсланов Ш.С.

Термоокислительная деструкция водорастворимой ацетилцеллюлозы и её карбоксилсодержащих производных. Химия природ. соедин. Т,1998, №5, -С.703-705.

12. Юсупова Н.Ф., Сидиков А.С., Рахманбердиев Г., Муратова Т.Т.

Сарколизин пролонгированного действия. Кимё ва фармация. Т. 1999, №3, -С.46-48.

13. A.S. Sidikov, E.N. Yusupkhodzhaeva, G.R. Rakhmanberdiev, and Sh.S.

Arslanov. Properties solutions of water-soluble mixed esters of cellulose.

Chemistry of natural compounds. New York. 2000. -P.668-670.

14. Сидиков А.С. Влияние надмолекулярной структуры на реакционную способность целлюлозы при её этерификации. Олий ўкув юртлари ахбороти.

Т., 2000, № 1-2, -С.22-25.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.