Cellulose

Zusammenfassung

Auf den ersten Blick scheint es recht einfach, eine Beschreibung der Struktur und des Baus der Cellulose zu geben. Der Grundbaustein der Cellulose ist nur ein Zucker: die Glucose; und diese Zuckereinheiten sind auch nur durch eine Art der glycosidischen Verknüpfung, und zwar durch ß- 1,4-Bindungen, zu einem linearen Polymer zusammengefügt. Folglich ließe sich Cellulose als ß-l,4-verknüpfte Polyanhydroglucopyranose beschreiben. Damit ist auch schon etwas über die Konformation der im Cellulosemolekül vorliegenden Glucosen ausgesagt: sie liegen als Pyranose-Ringe vor, wobei die ⁴C₁-Sesselform als Konformation mit dem geringsten Energiegehalt realisiert ist. Damit liegen in bezug auf die Hauptebene des Pyranoserings alle OH- und CH₂OH- Gruppen als auch die glycosidischen Bindungen äquatorial, während die H-Atome axial angeordnet sind. Durch die ß-l,4-glycosidische Bindung ergibt sich, daß die Glucosemoleküle alternierend um 180° um die Hauptachse des Cellulosemoleküls gedreht sind, wodurch eine Anhydrocellobiose von etwa 1 nm Länge zur eigentlichen Wiederholungseinheit im Molekül wird. Es entsteht hierdurch ein flaches Glucanband, das durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hydroxylgruppen am C(3) und dem Ringsauerstoff eines benachbarten Glucosemoleküls versteift wird. Darüberhinaus dürften Wasserstoffbrückenbindungen zwischen der Hydroxylgruppe am C(2) und derjenigen am C(6) in der Nachbarglucose das Glucanband zusätzlich stabilisieren. Das Molekül weist am C(1)-Ende eine reduzierende Funktion auf, während sich am C(4)-Ende eine nicht-reduzierende alkoholische Hydroxyl-Gruppe befindet. Damit können sich einzelne Glucanketten parallel oder gegenläufig zueinander (antiparallel) anordnen.