Гидролитическая деструкция под действием водных растворов кислот и щелочей

Гидролитическая деструкция (реакция гидролиза) лигнина может идти под действием воды при повышенной температуре за счет каталитического действия органических кислот, отщепляющихся от гемицеллюлоз. Более сильное каталитическое действие оказывают минеральные кислоты. Связи в α-положении расщепляются значительно легче, чем в β-положении (рис. 14).

+Н+ +НОН

а)

+Н+ +НОН

б)

Рис. 14. Гидролитическая деструкция простых эфирных связей лигнина в кислой среде: а) связей α-О-4; б) связей β-О-4

При расщеплении связи α-О-4 появляются единицы лигнина с новыми фенольными гидроксильными группами, которые активируют спиртовые гидроксильные группы в α-положении, и единицы лигнина с активными бензилспиртовыми группировками (ОН-группами в α-положении), которые могут вступать в реакции конденсации. При увеличении температуры и кислотности среды реакции конденсации усиливаются и становятся преобладающими. Поэтому при гидролизе древесины концентрированными кислотами в растворимое состояние переходят лишь углеводы, а лигнин получается в виде негидролизуемого остатка, так как реакции конденсации преобладают и полностью перекрывают эффект гидролитического расщеп-ления. Выделенный из древесины лигнин только количественно соответствует природному, а химическое строение и свойства такого лигнина оказываются значительно измененными.

Подобные явления наблюдаются при гидролитической деструкции лигнина водными растворами оснований (рис.15).

+ НОН

+ОН– ; –НОН

фенольная единица хинонметид

(группа Х)

а)

ОR

R

R

+ НОН

нефенольная единица эпоксид

(группа В)

б)

R

ОН ОН

+ОН–

+ НОН

нефенольная единица эпоксид

(группа В^/ ) в)

Рис. 15. Деструкция простых эфирных связей лигнина в щелочной среде: а) связей α-О-4 в фенольных единицах; б) связей α-О-4 в нефенольных единицах; в) связей β-О-4 в нефенольных единицах

Эти особенности поведения лигнина в кислой и щелочной средах проявляются и в процессах делигнификации древесины.