О получении углеводов из углекислого газа и воды (продолжение, начало см. в №3 2015 г.)
Карпунин Иван Иванович,
доктор технических наук, профессор, академик МИА и МАИТ
Белорусский национальный технический университет.
Известно, что растения состоят из экстрактивных веществ, а также углеводов (холоцеллюлоз) и лигнина, а холоцеллюлозы состоят из гемицеллюлоз, и целлюлозы [1-3]. При этом за счет биосинтеза в растении образуется углеводная часть и лигнин. В результате энзиматического дегидрирования кониферилового спирта был получен препарат высокополимерного вещества, близкого по своим свойствам к природному лигнину [2]. Были также выделены промежуточные соединения: дегидродиконифериловый спирт, пинорезинол, гваяцилглицерин-β-конифериловый эфир и конифериловый альдегид. Из лигнина Браунса [1, 3] в малых количествах они были обнаружены в древесных тканях живого растения. Затем было обнаружено восстановление ароматических альдегидов лигнина до ароматических спиртов под действием дегидрогеназы дрожжей [4, 5].
Что касается значения шикимовой кислоты как промежуточного вещества между углеводами и структурными единицами лигнина, то это доказано на углеводах и структурных единицах лигнина экспериментальными исследованиями. Изменения количества хинной и шикимовой кислот обычно связано с процессом одревеснения шишек сосны и связано фотосинтезом. В отношении возникновения углеводов в растении активно участвует хлорофилл.
В настоящей работе мы коснемся возможности получения углеводов из воды и углекислого газа в присутствии хлорофилла разной молекулярной массы (а – 893,49; б- 907,47; в хлорофилле б метильная группа заменена альдегидной) растительного происхождения и катализатора.
При растворении углекислого газа в воде она вступает в реакцию с СО2 и образуется угольная кислота – Н2СО3 по обратимой реакции, что широко используется для получения газированных напитков.
Способ осуществляется следующим способом (рисунок 1). В стеклянную колбу с круглым дном заливают воду в количестве 0,5 литра, а затем засыпают измельченного 5 г хлорофилла, полученного из листьев растительного материала (крапивы) и добавляют этиловый спирт, добиваясь полного растворения хлорофилла, перемешивая содержимое мешалкой и насыщая его углекислым газом путем барботажа. При насыщении поддерживается в содержимом колбы примерно постоянное содержание углекислого газа.
Хлорофилл получали по методике, изложенной в [1].Затем добавляют катализатор в определенном количестве к количеству взятой воды для получения углеводов. Реакцию проводят при 76-780С с облучением колбы ультрафиолетовым светом определенной интенсивности (при пропускании углекислого газа барботажем) при поддерживании постоянного содержания углекислого газа в смеси в течение 72 часов. Выход углеводов составляет 3-4% от количества взятой воды для осуществления реакции. Для повышения выхода углеводов необходимо дальнейшее усовершенствование технологии их получения. Устройство для получения углеводов из углекислого газа и воды представлено на рисунке 1.
Рис. 1. Устройство для получения углеводов из углекислого газа и воды.
Литература
1. Лазурьевский Г.В. ,Терентьева И.В. , А.А.Шамшурин. Практические работы по химии природных соединений. М.: Высшая школа. -1966.-335 с.
2. Никитин В.М. Лигнин. М.: Гослесбумиздат, 1961.-586 с.
3. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесн. пром. -1978.
4. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. М.-Л.- 1962.- 710 с.
5. Лигнины (структура, свойства и реакции). Под реакцией Сарканена К.В. и Людвига К.Х. Пер. с англ. М.: Лесн. пром.- 1975.- 632 с.
6. Higuchi T f and all. // J. japan forestry soc.,1955, 37. - 502-507p.
Поступила в редакцию 23.04.2015 г.