ISBN 9783843903912

978-3-8439-0391-2, Reihe Lebensmittelchemie

Inga Unterieser
Quantitative Massenspektrometrie und Fraktionierung nicht-ionischer Celluloseether

206 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2011), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Einsatzgebiete von Celluloseethern erstrecken sich von Lebensmitteln über Pharmaka, Kosmetika und Waschmittel bis zu Baustoffen und der Erdölförderung, wobei ihr hohes Wasserbindungsvermögen mit ausgeprägter Viskositätserhöhung und ihre filmbildenden Eigenschaften zum Tragen kommen.

Um detaillierte Kenntnisse über die Beziehungen zwischen der chemischen Struktur, vor allem der Substituentenverteilung über die Ketten (Heterogenität erster Ordnung) und in den Ketten (zweiter Ordnung), und den Herstellbedingungen sowie den physikochemischen Eigenschaften zu erlangen, wurden in der vorliegenden Arbeit neue chemische und massenspektrometrische Analysenmethoden für nicht-ionische Celluloseether entwickelt.

Im Bereich der quantitativen Massenspektrometrie standen hydroxyalkylierte Cellulosederivate, wie Hydroxyethylmethylcellulosen (HEMCs) und Hydroxyethylcellulosen (HECs), im Fokus der Arbeit. Deren Analyse der Substituentenverteilung gestaltet sich insofern schwierig, als hydroxyalkylierte neben ebenfalls vorhandenen nicht hydroxyalkylierten Komponenten besonders gut ionisiert und folglich im Massenspektrometer überrepräsentiert werden. Systematische Studien, die sich mit der Einführung einer unabhängigen Ladung für die Massenspektrometrie befassten, beinhalteten sowohl die reduktive Aminierung mit unterschiedlichen ladungsliefernden Aminen und verschiedenen Reduktionsmitteln sowie die Hydrazonbildung mit dem permanent positiv geladenen Girard’s T Reagenz. Weiterhin wurden massenspektrometrische Messparameter (ESI-IT-MS und MALDI-TOF-MS) systematisch optimiert. Nach reduktiver Aminierung mit o-Aminobenzoesäure unter Verwendung von 2-Picolinboran als selektives Reduktionsmittel konnten die Substituentenverteilungen in den Ketten für HEMCs und HECs schnell und robust mittels Elektrosprayionisierung-Massenspektrometrie (Negativmodus) erfasst werden.

Die Fraktionierung von Celluloseethern, d.h. die Trennung der Ketten nach ihrem Substitutionsgrad/ihrer Polarität, ist aufgrund starker Wechselwirkungen zwischen den Ketten bedingt durch freie Hydroxygruppen schwierig durchzuführen. Entweder werden hohe Probenverluste erlitten oder die Fraktionierung verläuft unzureichend. Um Abhilfe zu schaffen, wurden Methylcellulosen (MCs) vor der Fraktionierung vollständig verestert. Die erhaltenen MC-Propionate und MC-p-Methoxybenzoate konnten anschließend verlustfrei und schnell fraktioniert werden.