Функциональные группы лигнина


 

Ароматический характер лигнина (наличие бензольных колец) доказан получением ароматических низкомолекулярных продуктов деструкции также с помощью ультрафиолетовых и инфракрасных спектров поглощения. Химические свойства лигнина определяются его ароматической природой, функциональными группами и связями, существующими между структурными единицами.

В отличие от полисахаридов функциональные группы лигнина разнообразны: метоксильные, гидроксильные (фенольные и спиртовые), карбонильные (альдегидные и кетонные), карбоксильные, а также двойные связи алкенового типа.

Метоксильные группы (–ОСН3).

Массовая доля этих групп в хвойных лигнинах составляет 15–17%, в лиственных – 20–22 %.

Гидроксильные группы (–ОН).

Гидроксильные группы лигнина подразделяются на фенольные, связанные бензольным кольцом, и спиртовые, находящиеся в пропановой цепи. `Гидроксильные группы могут находится в свободном и связанном состоянии. Массовая доля свободных ОН-групп составляет 9–11 %.

Фенольные гидроксилы. Каждая мономерная единица лигнина содержит один фенольный гидроксил. Массовая доля свободных фенольных гидроксилов невелика (1–3%). Остальные фенольные ОН-группы находятся в связанном состоянии, т.е. участвуют в образовании простых эфирных связей между структурными единицами лигнина и частично связей с гемицеллюлозами.

Структурные единицы лигнина со свободными фенольными гидроксилами называют фенольными единицами, а структурные единицы со связанными фенольными гидроксилами – нефенольными единицами:

 

               
   
 
     
 
     
 
 

 

 


 

 

фенольная нефенольная

единица единица

 

Фенольные гидроксильные группы имеют кислый характер и при взаимодействии с щелочами образуют феноляты:

 

+ NаОН

 

           
 
 
   
– Н2О  
 
   
ОNa

 


Спиртовые гидроксилы. Они могут быть первичными, находящимися в γ-положении (рис. 5, схема 1,2), и вторичными, находящимися в α-положении (рис. 5, схема 3,4). Считают, что вторичные спиртовые группы в β-положении в природном лигнине отсутствуют. Однако в препаратах лигнина, полученных в результате ацетолиза и этанолиза, может появиться гидроксильная группа в β-положении и кетонная группа в α-положении (рис. 5, схема 5,6).

Рис. 5. Спиртовые гидроксильные группы в фенольных и нефенольных гваяцилпропановых единицах

 

Спиртовые группы в α-положении, называемые бензилспиртовыми группами, особенно при наличии свободного фенольного гидроксила, очень реакционноспособны. Высокая реакционная способность обусловлена влиянием бензольного кольца, благодаря чему бензилспиртовые группы легко вступают в реакции нуклеофильного замещения. Бензилспиртовые группы могут образовывать активные промежуточные частицы: в кислой среде – карбокатион, а в нейтральной и щелочной – хинонметид, которые легко вступают в дальнейшие различные реакции, в том числе реакции, протекающие в варочных процессах (рис. 6).

 

а)
карбокатион

б)

хинонметид

 

Рис. 6. Реакции бензилспиртовых групп: а – в кислой среде; б – в нейтральной и щелочной средах

 

Карбонильные группы (>С=О).

Они могут быть альдегидными и кетонными. Альдегидные группы в лигнине находятся в γ-положении пропановых цепей (рис. 7, схемы а,б). Кетонные группы находятся в α- и β-положениях пропановых цепей в фенольных и нефенольных единицах (рис. 7, схемы в – е).

 

а) б) в) г) д) е)

 

Рис. 7. Карбонильные группы лигнина

 

О

Карбоксильные группы (–С ) находятся в γ-положении (рис. 8).

Н

 

 

Рис. 8. Карбоксильные группы в лигнине

 

Двойные связи (–СН=СН–). Находятся в пропановых цепях между α- и β-углеродными атомами (см. рис. 7). α, β- Двойные связи сопряжены с бензоль-ным кольцом.

 



Дата добавления: 2021-01-11; просмотров: 367;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.