Cellulose

            Cellulose là thành phần chính của tế bào thực vật. Trong gỗ chứa khoảng 5% cellulose; sợi bông vải 97-98%; sợi lanh, sợi gai 81-90%, sợi đay 75%, thân cây họ Cói, họ Lúa 30-40%.

            Cellulose cũng là một glucosan như tinh bột, phân tử gồm các đơn vị glucose nhưng khác tinh bột ở chỗ dây nối  giũa  các đơn vị glucose  là β 1->4. Khi thuỷ phân không hoàn toàn  thì trong sản phẩm thuỷ  phân có cellotetraose, cellotriose, cellobiose và khi thuỷ phân hoàn  toàn thì có glucose.

             Khi thuỷ phân cellulose đã metyl hoá  thì không thu được 2,3- dimethyl glucose  chứng tỏ phân tử cellulose không phân nhánh. Khả năng khử  của cellulose hết sức thấp  và trong sản phẩm thuỷ phân lượng 2,3,4,6- tetramethyl glucose  cũng rất ít chứng  tỏ mạch  của  phân tử cellulose khá dài. Số  lượng đơn vị glucose dao động từ 3000 đến 10.000.

            Các phân tử cellulose kết  hợp nhau tạo thành micel tức là bó sợi có chiều dày 50-100Å. Các  micel lại tạo thành bó microfibril với đường kính khoảng 250Å có thể thấy được bằng kính hiển vi điện tử, còn fibril tạo thành từ các microfibril thì có đường kính 2000Å và có thể quan sát được bằng kính hiển vi thường. Các sợi cellulose chính là các fibril. Các phân tử cellulose  trong các  micel  nhờ có  rất  nhiều liên kết hydro nên  tạo được dạng sợi bền chắc.

  

            Cellulose không tan trong nước và dung môi hữu cơ nhưng tan được trong dung dịch Schweitzer là hydroxyd đồng trong dung dịch ammoniac [Cu(CH3)4](OH)2, tan trong dung dịch kẽm  chlorid đậm  đặc. 

+ Cellulose khi thuỷ  phân một phần  thì thu được cellulose vi tinh thể. Đây là  chất bột màu trắng, hạt bột có đường kính 10-15mm, không tan trong nước nhưng phân  tán được trong nước cho một gel ổn định. Bột cellulose  được dùng trong bào chế khoa  làm tá dược rã vì cellulose vi tinh thể khi gặp nước  nhờ cấu trúc mao quản làm cho nước dễ thấm vào viên nén và làm viên vỡ ra. Bột cellulose còn đóng vai trò  vừa là tá dược dính vừa là tá dược trơn. Đây là một tá dược đa năng. Bột cellulose còn dùng làm  chất phân tán và ổn định các nhũ dịch và hỗn dịch.

+ Khi cho  tác dụng cellulose với  NaOH thì hydro của nhóm alcol bậc  một của các đơn vị glucose được thay thế bởi natri và tạo thành cellulose kiềm.

            Khi rửa nước thì cellulose được phục hồi nhưng cấu trúc của các micel có thay đổi. Quá  trình này được áp dụng trong kỹ nghệ  dệt làm cho sợi bóng láng và dễ  bắt màu khi nhuộm.

+ Khi  cho tác dụng  carbon disulfid  lên cellulose thì cho cellulose xanthat

            Dung dịch cao phân tử cellulose xanthat trong nước có độ nhớt cao, khi bị nén  ép qua những lỗ nhỏ vào dung dịch acid sulfuric thì carbon disulfid bị loại và cellulose được tái sinh dưới dạng sợi rất nhỏ được căng  và cuộn  vào suốt chỉ. Đây là nguyên tắc của phương pháp sản  xuất sợi cellulose tổng hợp.

+ Các nhóm OH  của các đơn vị glucose  trong phân tử cellulose  có thể được alkyl hoá, ví dụ methyl hoá để tạo methylcellulose (MC). Việc điều chế  methyl cellulose được thực hiện bằng cách xử lý cellulose với NaOH rồi cho methyl chlorid (CH3Cl) tác dụng lên cellulose  kiềm, sau đó làm kết tủa methylcellulose bằng methanol, đem  ly tâm rồi sấy khô. Tuỳ theo điều  kiện phản ứng mà có tỉ lệ  nhóm methoxy khác nhau. Methylcellulose  ở dạng bột màu trắng, cho  với nước một dung dịch giả, có độ nhớt  thay đổi tuỳ theo nồng độ, mức độ alkyl hoá, độ lớn phân tử. Các  dung dịch giả ổn định từ pH 2 đến 12 nhưng kết tủa khi đun lên 60oC. Trong bào chế người ta  dùng methylcellulose trong việc bào chế các nhũ dịch và hỗn dịch, thuốc mỡ, tá dược dính và rã  cho viên nén. Ngoài methylcellulose còn có ethylcellulose, methy ethyl  cellulose.

+ Hydroxy propyl methyl cellulose là propylen glycol ether của methyl cellulose, trong đó nhóm hydroxypropyl và methyl đều nối vào các đơn vị  anhydroglucose của cellulose theo dây nối ether. Trong  bào chế khoa hydroxypropyl methyl cellulose được dùng  để bào chế các hỗn dịch.

+ Natri hydroxy cellulose (Na CMC) là dẫn chất khác  của cellulose. Điều  chế gồm 2 giai đoạn chính: cellulose được chuyển thành cellulose kiềm, sau đó  cho monochloroacetat (Cl-CH2-COONa) tác dụng.

             

Đây cũng là  một chất bột trắng, hút ẩm. Với nước cũng cho dung dịch giả  có độ nhớt thay đổi  tuỳ theo nồng độ, mức độ thế nhóm CH2COONa, độ lớn phân tử . Nếu tăng pH   thì độ  nhớt tăng, acid hoá làm giảm độ nhớt và tính ổn định của dung dịch. Nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm và không kết tủa khi đun nóng trên 60oC như MC. Công dụng của NaCMC gần giống như công dụng của MC.

+ Tác dụng  cellulose với anhydrid acetic thì  tạo thành cellulose triacetat, tan được  trong aceton và các  ester. Cellulose acetat được sử dụng làm phim ảnh, nhựa dẽo, tơ acetat.

+ Acetophtalat cellulose  là ester của cellulose trong đó có một số chức alcol còn ở trạng thái tự do, một số khác bị acetyl hoá  và ester hoá với acid phtalic; nhóm  carboxyl thứ hai của acid  phtalic còn ở dạng tự do và có thể tạo muối.

            Đây là một chất bột trắng ở thể hạt, hơi có mùi  của acid  acetic, hầu  như không tan trong nước acid, tan trong môi trường kiềm, không tan trong methanol và chloroform, tan trong aceton, ethyl acetat và trong hỗn hợp  đồng thể tích của ethyl acetat và isopropanol.

            Ưu điểm chính của  acetophtalat  cellulose là  không tan trong môi trường acid nên  thường được dùng để bao những thuốc không tan  trong dạ dày mà chỉ tan ở ruột.

+ Khi cho tác dụng cellulose với hỗn dịch acid nitric và  acid sulfuric thì tạo cellulose nitrat. Nếu nồng độ acid loãng thì ta có dinitrat cellulose tức là colodion (hay colloxylin) tan được trong hỗn hợp  cồn ether. Nếu dùng  acid nitric đậm đặc và acid sulfuric  95% thì ta có cellulose trinitrat dưới tên là pyroxylin hay bông thuốc súng (gun-cotton)  là nguyên liệu của thuốc nổ.