林产化工植物原料水解的主要化学变化

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林产化工植物原料水解的主要化学变化

化学先生 / 2019-07-20

林产化工植物原料的水解是一个很复杂的过程，进行着各种化学及物理变化，如高聚糖苷键断裂为单糖，木质素低分子组分溶解及木质素的酸缩合,低分子化合物被浸提溶出等。其中,最主要的是高聚糖的苷键断裂。

纤维素大分子是很多个葡萄糖基通过β-苷键连接起来的，在酸催化下,苷键被质子化，接着断裂，发生降解反应,形成纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖、纤维五糖、纤维六糖等低聚糖中间产物。由于低聚糖的水解速度远远高于纤维素的水解速度，低聚糖直接水解为D-葡萄糖,所以反应液中低聚糖的浓度低。

半纤维素分子中有各种不同的糖基，既有呋喃型的，又有吡喃型的，糖基之间的连接既有a-连接，又有β-连接，所以半纤维素分子的水解过程显得复杂一些。在酸的催化下，半纤维素的各种成分发生一系列的降解脱落，主要有以下反应:阿拉伯糖基-半乳聚糖完全水解为单糖;乙酰基-4- 0-甲基- 0-葡萄醛酸-木聚糖则首先脱落乙酰基，然后木糖基之间的苷键水解,半纤维索的聚合度降低。在阿拉伯糖基-4-0-甲基- D-葡萄醛酸-木聚糖结构中，由于阿拉伯糖的苷键水解而迅速降解，木糖基之间的苷键进一步水解为单糖。半乳糖基-葡萄糖-甘露糖在酸的催化下,转变为葡萄糖-甘露聚糖。

半纤维素分解的单糖在酸性介质中发生复杂的转换，生成糖的衍生物，如糠醛是戊糖和糠醛酸发生反应而生成的产物。

木质素是苯丙烷结构单元以各种化学键相连的高聚物。在酸的催化下，木质素的低分子组分发生降解,溶于水解液;而溶于水解液中木质素的降解物与高聚糖水解物缩合形成网状结构的物质,此谓木质素的缩合反应。木质素的降解与缩合是伴随进行的，其程度取决于水解液的温度、酸浓度。

植物原料中还有低分子化合物，这类化合物称为提取物,它们与植物细胞壁的高分子聚合物不同，可以分离提取，获得附加值更高的化工产品。植物原料的提取物主要有香精油、树脂和水溶物等,其含量一般为5%心10%，提取物在水解过程中，根据其物性的不同，与水解液分离，得到木材水解副产品，如水解松节油。

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