Опыт 11. Получение азотнокислых эфиров клетчатки.

Реактивы и материалы: клетчатка (вата); азотная кислота (d=l,4 г/см³); серная кислота (d=l,84 г/см³); этиловый спирт; диэтиловый эфир. Оборудование: предметное стекло; фарфоровая чашечка; пинцет; термометр; стеклянная палочка.

В пробирку помещают 4 капли азотной кислоты и 8 капель серной кислоты. Горячий раствор слегка охлаждают и погружают в него при помощи стеклянной палочки маленький кусочек ваты. Пробирку нагревают на водяной бане при температуре 70°С, осторожно помешивая палочкой содержимое.

Через 3-4 мин палочкой вынимают образовавшийся коллоксилин, тщательно промывают проточной водой, отжимают в фильтровальной бумаге и сушат в фарфоровой чашечке на кипящей водяной бане.

Полученный желтоватый коллоксилин делят на две части. Кусочек коллоксилиновой ваты подносят к пламени горелки - она мгновенно вспыхивает. Другой кусочек коллоксилиновой ваты помещают в сухую пробирку, добавляют 4 капли смеси спирта и эфира (1:1) и перемешивают.

Коллоксилин набухает и образует коллоидный раствор, называемый коллодием. Коллодий выливают на предметное стекло. После испарения растворителя образовавшуюся тонкую пленку снимают со стекла и вносят в пламя горелки. Пленка коллодия сгорает медленнее, чем коллоксилиновая вата.

Химизм процесса:

H₂SO₄

[С₆H₇O₂(OH)₃]n + 2nHO-NO₂ →[С₆H₇O₂(OH)(ONO₂)₂] + 2nH₂O

Клетчатка образует простые и сложные эфиры, причем в зависимости от условий замещается большее или меньшее число спиртовых гидроксилов.

Азотнокислые эфиры клетчатки получают обработкой клетчатки смесью азотной и серной кислот. Серная кислота служит водоотнимающим средством. В зависимости от степени этерификации различают пироксилин, в котором этерифицированы почти все гидроксилы клетчатки, и коллоксилин, в котором 30% гидроксильных групп остаются свободными.

При неполном замещении водорода гидроксильных групп образуется динитрат и мононитрат клетчатки. Коллоксилин содержит главным образом динитрат.

В органических растворителях нитраты клетчатки либо растворяются, либо набухают. Коллодий обладает интересным свойством: он растворяется в смеси спирта и эфира, тогда как в каждом из отдельно взятых растворителей он нерастворим, а только набухает в них.

Опыт 12. Получение триацетата клетчатки.

Реактивы и материалы: клетчатка (вата); уксусный ангидрид; уксусная кислота ледяная; ацетон; хлороформ; серная кислота (d=l,84 г/см³). Оборудование: оптическое стекло; стеклянная палочка; химический стаканчик, фильтровальная бумага; водяная баня; фарфоровая чашечка; часовое стекло.

В пробирку помешают 5 капель уксусного ангидрида, 5 капель ледяной уксусной кислоты и I каплю серной кислоты. Небольшой кусочек ваты тщательно в течение нескольких минут смачивают водой, отжимают и расщипывают. В приготовленную смесь вату вводят в несколько приемов.

При этом смесь сильно разогревается и ее охлаждают холодной водой. Когда разогревание смеси прекратится, пробирку ставят в горячую воду и перемешивают содержимое стеклянной палочкой до полного растворения клетчатки.

Полученный раствор выливают в стаканчик с 25 мл холодной воды. Выпавшие хлопья отживают в фильтровальной бумаге, расщипывают и подсушивают в фарфоровой чашечке на кипящей бане.

Небольшую часть полученного сухого триацетата клетчатки помещают в пробирку, добавляют 4 капли' ацетона и медленно нагревают до слабого кипения (1-2 мин). Полученный раствор выливают на предметное стекло. После испарения ацетона на стекле остается пленка.

Оставшуюся часть ацетата клетчатки растворяют в 4 каплях хлороформа при легком нагревании. Полученную жидкость выливают на предметное стекло и оставляют до полного высыхания. Чтобы снять пленку, стекло осторожно поливают водой. Снятую пленку осушают, между листами фильтровальной бумаги и вносят в пламя горелки. Пленка загорается с трудом.

Химизм процесса:

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3n(CH₃CO)₂O →

[C₆H₇O₂(CH₃COO)₃]_n + 3nCH₃COOH

Ацетаты клетчатки получаются ацетилированием клетчатки смесью уксусного ангидрида и уксусной кислоты в присутствии серной кислоты (или хлористого цинка). Вещества, образующиеся в результате этой реакции, содержат остатки уксусной кислоты в количестве, близком триацетату.

Триацетат клетчатки растворим только в хлороформе, четыреххлористом углероде и пиридине. При нагревании с разбавленными кислотами триацетат переходит частично в диацетат, растворимый в ацетоне и в смеси спирта и бензола. Наибольшее практическое значение имеет диацетат клетчатки [С₆Н₈О₃(О—СО—СН₃)₂]_n.