Cтраница 2
Прежде чем подробно описывать методы определения концевых групп, необходимо рассмотреть общие аналитические проблемы, с решением которых приходится сталкиваться при использовании этих методов. Выше было показано, что для определения молекулярного веса методом концевых групп необходимо точно установить химическую природу полимера и его концевых групп. Знание строения полимера необходимо также и для разработки методов избирательного и точного определения концевых групп. [16]
Среднечисловой MB используют во всех стех неметрических и термодинамических расчетах. Для его определения применяют криоскопический, эбуллиоскопический и осмометриче-ский методы, а также метод концевых групп. [17]
Удельную вязкость раствора определяют при 2о ( см. гл. Определение должно быть проведено не позже чем череч 2 часа после приготовления раствора, так как iiveer место значительный распад; молекулярные веса, найденные методом концевых групп, сопоставимы со знлченнями полученными измерением удельной вязкости 1 % - ного раствора смешанной калиево-натриевой солн полимера. [18]
В то время как первые ( осмотический метод, вискозиметрический метод и метод ультрацентрифугирования) приводили к очень высоким значениям ( порядка 1 000000), метод концевых групп указывал на небольшие молекулярные веса. По существу все эти определения относились к амилопектину, который составляет 4 / 5 исследуемого материала. [19]
При условии, что молекулы неразветвлены, определение числа концевых групп в образце автоматически дает возможность рассчитать средний молекулярный вес полимера. Однако определение молекулярного веса методом концевых групп имеет ряд недостатков. Реакции, положенные в основу этих методов, часто осложняются побочными процессами и не являются универсальными; поэтому в ряде случаев трудно сравнить различные системы, поскольку невозможно применить к ним один и тот же метод. Часто, особенно при исследовании веществ с высоким молекулярным весом, трудно провести реакцию количественно. Это не всегда соблюдается, когда речь идет об углеводах. В то же время большим преимуществом этих методов является то, что на них не оказывают влияние эффекты ассоциации и сольватации. [20]
Применимость метода определения молекулярного веса анализом концевых групп в значительной степени ограничена линейными полимерами, синтезированными из бифункциональных мономеров; для таких полимеров существует простое соотношение между числом концевых групп и числом молекул. Участие в поликонденсации мономеров с тремя функциональными группировками или большим их числом обычно приводит к образованию разветвленных или сшитых полимеров, молекулы которых имеют различное число концевых групп, зависящее от числа функциональных групп в молекулах мономеров и концентрации образовавшихся поперечных связей. Молекулярный вес таких полимеров невозможно определить методом концевых групп. Интересным исключением из этого правила являются вещества, принадлежащие к классу полимеров, названных Флори [1] многоцепными в отличие от более обычных разветвленных полимеров. [21]
Теперь остается лишь посмотреть, как эти три пептида укладываются в схему, предложенную Перлманом. Так как, согласно опубликованным данным [36], в яичном альбумине нет концевых групп, то в результате протеолиза должна образоваться открытая пептидная цепь, чем и объясняется повышенная растворимость плакальбуминов. При первом дефосфо-рилкровании этот, по общему мнению, циклический полипептид раскрыться не может, поскольку метод концевых групп достаточно точен для измерения количества А2, равного обычно 18 %; кроме того, А и А2 должны обладать почти одинаковой растворимостью. Однако Оттесон и Вилли [ 151 г ] показали, что скорости появления дипептида С и гексапептида А велики и соответствуют возрастанию растворимости, которым сопровождается превращение яичного альбумина в плакальбумин. В противоположность этому тетрапептид образуется с меньшей скоростью, которая не согласуется с изменением растворимости. К сожалению, измерить можно только скорости появления пептидов, а не точные их количества, причем даже эти относительные скорости различны у двух различных препаратов яичного альбумина. [22]
Из данных, приведенных в табл. 55, очевидно, что при молекулярном весе полимера выше 50 000 невозможно с достаточной точностью определить концевые группы обычным химическим путем. Точное определение молекулярного веса таких полимеров возможно при замещении концевых групп остатками, содержащими радиоактивные атомы. Методы бумажной хроматографии для идентификации концевых групп после полной деструкции макромолекулы также приводят к повышению точности определения и расширению интервала молекулярных весов, для которых применим метод концевых групп. [23]
Для определения молекулярных весов ниже 25000 вискозиметрия и друше физические методы, упомянутые в предыдущем разделе ( осмсметрия, методы светорассеяния, седиментации и диффузии), становятся ненадежными. В этом случае хорошие резулыагы дает метод, основанный на определении концевых групп. Таким образом, этот метод дополняет другие. Метод концевых групп дает среднечисловое значение молекулярного веса и может быть применен только тогда, когда молекула полимера имее. Очень важно, чтобы при этом был известен механизм полимеризации, что позволило бы с уверенностью говорить о локализации остатка инициатора или меченого атома па одном или на обоих концах цепи. [24]
Безусловно, наибольший интерес представляет стадия роста цепей. Кинетика именно этой стадии дает наиболее ценную информацию о механизме процесса поликонденсации. При изучении кинетики увеличения молекулярного веса полимера при поликонденсации обычные методы исследования кинетики становятся уже неприемлемыми. Наиболее простым и доступным для этой цели является метод, основанный на остановке процесса с последующим определением молекулярного веса продукта обычными способами, например по концевым группам. Метод концевых групп позволяет получать данные о молекулярном весе образовавшегося полимера и дает возможность судить достаточно точно ( наряду с контролем количества мономеров) о глубине проведения реакций по реакционным центрам. Для непрерывного контроля за изменением молекулярного веса обычно пользуются измерением вязкости системы. [25]
Этот метод применим в основном для линейных полимеров. Полимеры, получаемые реакцией поликонденсации из мономеров, имеющих три и более функциональных групп, имеют разветвленную структуру, и функциональные группы могут находиться не только на концах цепи, но и в ответвлениях макромолекул. Полимеры, получаемые по реакциям полимеризации, на концах макромолекул могут также содержать атомные группировки, являющиеся остатками инициаторов или регуляторов полимеризации, олефиновую связь, атомы металлов и других элементов, что позволяет определить их молекулярный вес методом концевых групп. [26]
Общее число концевых групп всех типов равно удвоенному числу молекул полимера. Если каждая молекула имеет по одной функциональной концевой группе, то число таких концевых групп равно числу молекул. Данный метод имеет то преимущество, что он является прямым и не требует калибрования при помощи какого-нибудь другого метода. Его применимость, за небольшими исключениями, ограничена линейными полимерами. Успешное применение метода концевых групп требует надежного знания природы этих групп и возможности точного количественного их определения. Прежде чем перейти к описанию методов анализа, необходимо рассмотреть те типы полимеров, которые, по-видимому, удовлетворяют указанным требованиям. [27]
После осторожной ( щелочной) делигпификации эспарто и отбелки в мягких условиях получалась целлюлоза, в которой оставалось 31 % пентоза-нов. Ее экстрагировали в течение 12 часов кипящим 12 % - ным раствором едкого натра, фильтрат осаждали метанолом и осадок растирали с уксусной кислотой и спиртом. В результате такой обработки выход ксилана достигал 25 %, и в этом продукте после его гидролиза 3 % - ной азотной кислотой 138 ] содержалось свыше 90 % кристаллической ксилозы. При метилировании исходного ксилана образовывался диметилксилан, но позднее было установлено, что в цепи ксилана в качестве концевой группы, по-видимому, присутствует / - арабофураноза. Уроновые кислоты отсутствуют, а поэтому ксилан эспарто по терминологии Нормана [13] относят к целлюлозанам. Путем интенсивного метилирования было установлено присутствие одной группы арабофуранозы на каждые 18 - 20 остатков d - ксилопиранозы. Эту арабинозу можно было выделить количественно ( не удаляя ксилозы) с помощью 0 2 % - ного раствора щавелевой кислоты. Различные данные, приводить которые здесь излишне, показывают, что ксилан эспарто обладает цепной структурой. Цепи связаны между собой связями, в образовании которых принимают участие свободные ( концевые) редуцирующие единицы ксилана и гидроксильные группы некоторых остатков ксилозы соседних цепей. На такого рода связь указывает постоянное присутствие в продуктах гидролиза метилированного ксилана эспарто небольшого количества 2-монометилксилозы. Таким образом, между редуцирующей группой одной главной цепи и третьим атомом углерода ксшюзной единицы соседней цепи имеется, по-видимому, поперечная связь. Тот факт, что при установлении молекулярного веса методом концевых групп с определением количества-триметиларабинозы, степень полимеризации составляет 18 - 20, а при определении концевых групп по йодному и медному числам степень полимеризации оказывается значительно выше, указывает на существование небольшого ветвления макромолекулы. Это подтверждается также данными, полученными измерением вязкости. [28]