For the first time, the synthesis of water-soluble copper-containing sulfates of microcrystalline cellulose (Сu-MCS) was carried out by ion exchange method. The composition of the obtained products was studied using chemical methods and X-ray spectral microanalysis. The copper content in the obtained Сu-MCS samples was 12.6-14.1%. The absence of sodium in the obtained polymer shows complete substitution of sodium cations on the copper cations in the sodium salt of MCC sulfate. The structure of the copper-containing sulfates of microcrystalline cellulose was studied by methods of X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and electron paramagnetic resonance (EPR). It was shown by XRD, that Сu-MCS and the sodium salt of MCC sulfate had amorphous structure in contrast to the samples of the original MCC, with a high degree of crystallinity. According to EPR data there is a formation of copper-containing salt system with a pseudo-crystalline structure in the samples of Сu-MCS. As shown by atomic-force microscopy, the surface of the Сu-MCS films consists of homogeneous crystallites which have a spherical or slightly extended form and the sizes of about 70 nm. The film surface was quite homogeneous in its phase composition and contained no impurities.

Методами комбинационного рассеивания (КР), рентгенофазового анализа (РФА), растровой электронной микроскопии (РЭМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ) изучено строение натриевых солей сульфатов арабиногалактана (АГ), полученных сульфатированием АГ древесины лиственницы смесью сульфаминовая кислота – мочевина в среде 1,4-диоксана. Введение сульфатных групп в структуру арабиногалактана подтверждено появлением в спектрах КР новых полос поглощения, относящихся к деформационным колебаниям d (SO3) при 420 см-1 и d (О=S=O) при 588 см-1, валентным колебаниям n (C–O–S) при 822 см-1, симметричным валентным колебаниям ns (O=S=O) при 1076 см-1, асимметричным валентным колебаниям nas (O=S=O) при 1269 см-1. Согласно данным РФА, в процессе сульфатирования происходит аморфизация структуры арабиногалактана. Методом РЭМ установлено существенное отличие морфологии сульфатированного и исходного арабиногалактана. Исходный АГ состоит из частиц преимущественно глобулярной формы размером от 10 до 90 мкм, а сульфаты арабиногалактана – из частиц различной формы с размерами 1–8 мкм. По данным АСМ поверхность пленки сульфатированного арабиногалактана состоит из достаточно однородных сферических частиц размером около 70 нм. Величина среднеквадратичной шероховатости поверхности равна 33 нм. Поверхность пленки сульфатированного АГ не содержит посторонних примесей.

Впервые методом ионного обмена осуществлен синтез водорастворимых медьсодержащих сульфатов арабиногалактана. Изучены их состав и строение методами элементного и химического анализа, рентгеноспектрального микроанализа, атомно-силовой микроскопии (АСМ), инфракрасной спектроскопии (ИКС), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).По данным метода АСМ поверхность пленок медьсодержащего полимера не имеет посторонних включений и состоит из однородных кристаллитов, имеющих сферическую и слегка вытянутую форму и поперечные размеры порядка 100 нм. Состав медьсодержащих полимеров был изучен с использованием химического метода и рентгеноспектрального микроанализа. Отсутствие азота в полученном полимере свидетельствует о полном замещении катионов аммония в аммонийной соли сульфата АГ на катионы меди. ИК-спектр медьсодержащего сульфата АГ подобен спектру натриевой соли сульфатированного арабиногалактана.В спектре ЭПР медьсодержащего сульфата АГ наблюдается суперпозиция двух сигналов. Один из них принадлежит изолированным ионам Cu2+, другой – обменносвязанным ионам Cu2+ в солеподобных соединениях. Интегральная интенсивность сигналов изолированных ионов Cu2+ (анизотропный сигнал) и обменносвязанных ионов (изотропный сигнал) зависит от содержания меди в полимере.Водорастворимые медьсодержащие полимеры сульфатов АГ имеют перспективы использования в медицине.

Разработан «зеленый» метод получения из древесины ели целлюлозного продукта с высоким содержанием альфа-целлюлозы, включающий стадию делигнификации древесины пероксидом водорода в среде «уксусная кислота – вода – сернокислотный катализатор» и стадию щелочной обработки NaOH. Осуществлен подбор условий получения, обеспечивающих приемлемый выход (30–31% масс.) целлюлозного продукта, содержащего 97,3–98,0% масс. альфа-целлюлозы.

It was established, that after hydrolysis of birch bark in water solution of alkali in the presence of isopropanol, butanol and isobutanol two layers were formed. The top layer contained betulin dissolved in alcohol, and the bottom layer contained a water-soluble alkali and its hydrolysis products of bark. Betulin was isolated by the separation and concentration of the alcohol layer. The structure of betulin was confirmed by methods of IR and NMR spectroscopy.

Выполнено физико-химическое исследование строения сульфатированной микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), полученной окислительной делигнификацией соломы пшеницы. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния установлено замещение ОН-групп МКЦ на сульфатные при взаимодействии МКЦ с хлорсульфоновой кислотой в диоксане. Методом рентгеновской дифрактометрии показано, что в процессе сульфатирования МКЦ снижается степень ее кристалличности. По данным растровой электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии сульфаты МКЦ, полученные в среде диоксана, имеют морфологию, полностью отличную от исходной МКЦ. Они состоят из частиц сферической формы, причем поверхность пленки сульфатов МКЦ сформирована однородными сферическими кристаллитами размером 100–150 нм.

Установлено, что реакция сульфатирования бетулина хлорсульфоновой кислотой в диоксане или диметилформамиде протекает в гомогенной среде при температуре 40–60 °C. Показано, что для полной этерификации бетулина до 3,28-дисульфата бетулина необходимо 4–5 ч. Дисульфат бетулина выделяют в виде натриевой соли.

Установлено, что реакция сульфатирования аллобетулина хлорсульфоновой кислотой в 1,4-диоксане или N,N-диметилформамиде протекает при температуре 40–50 °C. Показано, что для полной этерификации аллобетулина до 3-сульфата аллобетулина необходимо 4–5 ч. 3-Сульфат аллобетулина выделяют в виде натриевой или калиевой соли. Строение 3-сульфата аллобетулина подтверждено методами ИК и ЯМР 13C спектроскопии.