Esterification of Smallflower Tamarisk (Tamarix parviflora) Hemicelluloses using Octanoyl, Decanoyl and Lauroyl Chloride

Abstract

In this study, the hemicelluloses were isolated from small-flowered tamarisk (Tamarix parviflora) which might be useful raw material in the industrial area, then esterified using octanoyl, decanoyl and lauroyl chloride. Afterwards, obtained hemicellulose esters were characterized. Monosaccharide composition of small-flowered tamarisk wood and hemicelluloses were determined by HPLC. The substitution degrees of esters were found between 0.68 and 0.81 and yield percentages between 54.13 and 58.23. The values of bands at 3410, 2922, 2854 and 1742 cm^-1 in FTIR spectra of esters showed that the derivation of hemicelluloses occurred. Esters presented lower thermal stability compared to natural hemicelluloses after thermogravimetric analysis. The characteristic properties of produced hemicellulose esters indicated that these esters were found to be at a sufficient level for raw material in the production of biodegradable and environmentally degradable plastics, resins and films.

Keywords

• Smallflower tamarisk (Tamarix parviflora),esterification of hemicelluloses,degree of substitution,percentage of yield

Ilgın (Tamarix parviflora) Hemiselülozlarının Oktanoil, Dekanoil ve Lauroil Klorür ile Esterlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, endüstriyel anlamda hammadde olabilecek nitelikteki ılgın (Tamarix parviflora) bitkisinden izole edilen hemiselülozlardan oktanoil, dekanoil ve lauroil klorür kullanılarak üretilen esterler karakterize edilmiştir. Ilgın odunu ve hemiselülozlarının monosakkarit bileşimi HPLC ile belirlenmiştir. Çalışmada, elde edilen ester ürünlerin sübstitüsyon dereceleri 0,68 ile 0,81 ve yüzde verimleri 54,13 ile 58,23 aralığında yer almıştır. Örneklerin FTIR spektrumlarında elde edilen 3410, 2922, 2854 ve 1742 cm^-1'deki band değerleri türevlendirmenin gerçekleştiğini göstermiştir. Doğal hemiselüloz örneğinin termal dayanıklılığının ester ürünlerden daha yüksek olduğu TGA analizleri ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, hemiselüloz esterlerinde belirlenen karakteristik özellikler onların biyolojik ortamda ve çevresel şartlarda parçalanabilecek plastik, reçine ve film üretiminde kullanılabileceklerini göstermiştir. 

Keywords

• Ilgın (Tamarix parviflora),hemiselülozların esterlenmesi,sübstitüsyon derecesi,yüzde verim

References

1. Cooper, P., Balantinecz, J. (1999). Agricultural waste materials for composites: A Canadian reality. Centre for Management Technology Global Panel Based Conference, Nikko Hotel, Kuala Lumpur, 18-19 October.
2. Dill, I., Salnikow, J., Kraepelin, G. (1984). Hydroxyproline-Rich Protein Material in Wood And Lignin of Fagus Sylvatica. Applied and Environmental Microbiology. 48(6), 1259–1261.
3. Fang, J.M., Sun, R., Fowler, P., Tomkinson, J., Hill, C.A.S. (1999). Esterification of Wheat Straw Hemicelluloses in the N,N-Dimethylformamide/Lithium Chloride Homogeneous System. Journal of Applied Polymer Science, 74, 2301–2311.MEB-MEGEP. (2007). Bahçecilik, Süs Ağaççıkları, Ankara. Önal, E. (2007). Farklı Biyokütlelerin ve Bunların Sentetik Polimerlerle Birlikte Pirolizi, Elde Edilen Ürün Özelliklerinin Belirlenmesi. Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Eskişehir.
4. Ren, J., Xu, F., Sun, R.C., Peng, B., Sun, J. (2008). Studies of the Lauroylation of Wheat Straw Hemicelluloses under Heating. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56, 1251–1258.
5. Sun, R.C., Fang, J.M., Tomkinson, J., Hill, C.A.S. (1999). Esterification of Hemicelluloses from Poplar Chips in Homogenous Solution of N,N-Dimethylformamide/Lithium Chloride. Journal Of Wood Chemistry and Technology, 19(4), 287-306.
6. Sun, R.C., Fang, J.M., Tomkinson, J. (2000). Characterization and Esterification of Hemicelluloses from Rye Straw. Journal Agricultural Food Chemistry, 48, 1247-1252.
7. Sun, R.C., Fang, J.M., Tomkinson, J., Liu, J.C., Geng, Z.C. (2001). Fractional Isolation, Physico-Chemical Characterization and Homogeneous Esterification of Hemicelluloses from Fast-Growing Poplar Wood. Carbohydrate Polymers, 44, 29–39.
8. Sun, X.F., Sun, R.C., Sun, J.X. (2004). Oleoylation of Sugarcane Bagasse Hemicelluloses using N-Bromosuccinimide as a Catalyst. Journal of The Science of Food and Agriculture, 84, 800-810.

9. Tanrıverdi, H. (2011). Haşhaş Sapı (Papaver somniferum L.) Hemiselülozlarının N,N-Dimetilformamit/Lityum Klorür Homojen Sisteminde Esterifikasyonu. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Isparta.
10. Wise, E.L., Karl, H.L. (1962). Celluloese and Hemicellulose in Pulp and Paper Science and Technology. Libby, C.E. (Ed.), Vol:1, Mc Graw Hill Book Co., New York.
11. Xu, F., Jiang, J.X., Sun, R.C., She, D., Peng, B., Sun, J.X., Kennedy, J.F. (2008). Rapid Esterification of Wheat Straw Hemicelluloses Induced by Microwave Irradiation. Carbohydrate Polymers, 73 (4), 612-620.
12. Yaşar, S., Güller, B., Baydar, H. (2010). Susam (Sesamum indicum L.), Pamuk (Gossypium hirsitum L.) ve Haşhaş (Papaver somniferum L.) Saplarında Karbonhidrat, Lignin Miktarları ve Bazı Lif Özellikleri Üzerine Araştırmalar. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi 1, 56-66.
13. Yuan T., Sun, S., Xu, F., Sun, R. (2011). Homogeneous Butyrylation and Lauroylation of Poplar Wood in the Ionic Liquid 1-Butyl-3-Methylimidazolium Chloride. Bioresource Technology, 102, 4590–4593.