4082

41

Экстрактивные вещества, растворимые в воде

К таким веществам извлекаемым из древесины водой, относятся прежде всего дубители. Дубители представляют собой соединения, водные растворы которых применяются для выделки мехов и кож. Наиболее важными являются дубители растительного происхождения, извлекаемые горячей водой [4]. В состав такой водной вытяжки входят дубильные вещества – танниды и недубящие вещества (сахара, простейшие фенолы и органические кислоты).

Танниды являются производными многоатомных фенолов. Танниды делятся на пирогалловые и пирокатехиновые. Первые разлагаются при нагревании до пирогаллола, а вторые до пирокатехина. Танниды являются сложными высокомолекулярными соединениями. Они представляют собой аморфные вещества.

Все растительные дубильные вещества разделены на два класса: гидролизируемые и конденсированные. Для гидролизируемых таннидов характерно наличие в их молекулах сложноэфирных связей, которые разрываются при кипячении, а также под действием энзимов. При этом молекула таннидов распадается на глюкозу или многоатомный спирт и аглюкон, состоящий из различных фенолкарбоновых кислот. В конденсированных таннидах молекулы связаны углеродными связями и они под действием окисляющих реагентов или кислот конденсируются в еще более высокомолекулярные аморфные вещества. К таким таннидам относятся дубители, содержащиеся в коре ели, ивы, березы, мимозы и др.

В состав нетаннидов входят простейшие полифенолы, углеводы, органические кислоты, неорганические соли и азотосодержащие вещества.

42

Водные вытяжки растительных дубительных материалов носят кислый характер (рН 3–5).

К экстрактивным веществам, растворимым в воде, относятся также водорастворимые полисахариды, важнейшим представителем которых является арабогалактан, который по составу и строению можно отнести к гемицеллюлозам. Содержание арабогалактана в древесине лиственницы достигает 15-20 %.

Для водорастворимых полисахаридов древесины, водорослей и других растительных материалов принят термин камеди.

Макромолекулы арабогалактана лиственницы построены из остатков галактозы и арабинозы в соотношении 6:1.

Смолистые вещества

К смолистым веществам относятся терпены, смоляные кислоты, нейтральные вещества, жирные кислоты, лигнаны.

Терпены

Терпены – большая группа природных веществ, содержащихся в смоле хвойных деревьев, а также в различных эфирных маслах.

Терпены бывают нециклические, моно-, ди-, и трициклические. Моноциклические терпены представляют собой углеводороды общей

формулы С10Н16, близкие по строению к производным ментана (1-метил 4- изопропилциклогексан) и цимола (1-метил 4-изопропилбензол). Такие терпены имеют в молекуле одну или две двойные связи и поэтому легко вступают

вреакцию присоединения, а также окисляются кислородом воздуха.

Кдициклическим терпенам и их производным относятся скипидар и

камфора.

Скипидар – жидкость с температурой кипения 153-170оС, получают при перегонке с водяным паром смолы хвойных деревьев (живицы). Твердая смола, остающаяся после перегонки, называется канифолью. Главной составной частью скипидара являются пинен, который содержит одну двойную связь и легко окисляется кислородом воздуха:

СН3

СН3

СН3

α-пинен

Кроме α-пинена в состав отечественных скипидаров входят β-пинен и 3- карен.

43

Скипидар применяется в технике как ценный растворитель для лаков, красок и эмалей, а также для получения камфоры, смазочных масел, смол, которые являются составной частью мебельных лаков.

Канифоль применяют как добавку при получении прочных красок для дорожных покрытий, а также она используется в шинной и резиновой промышленности для повышения клейкости синтетических каучуков и замедления вулканизации. Применяют также для приготовления различных лаков, красок и олиф в производстве линолеума.

Камфора – кристаллическое вещество с температурой плавления 175оС. По строению углеродного скелета камфора близка к терпенам, но отличается от них наличием карбонильной группы:

СН3

О

Н3С СН3

Камфора

Не имея кратных связей, камфора не вступает в реакции присоединения.В промышленности она получается из скипидара (пинена). Широко применяется как пластификатор лаков и для стабилизации бездымного пороха.

Используется камфора также и в медицине.

Смоляные кислоты

Смоляные кислоты имеют формулу С19Н29СООН.

Смоляные кислоты в большинстве случаев являются производными абиетиновой кислоты или пимаровой кислоты:

СН3

СН(СН3)2

В состав живицы входят абиетиновая, неоабиетиновая, левопимаровая, палюстровая, дегидроабиеновая и декстропимаровая кислоты. Температура плавления этих кислот колеблется в пределах от 150 до 218оС.

44

В табл. 7 приведено содержание различных смоляных кислот живицы и канифоли, типичных для ряда отечественных заводов.

Из приведенных данных видно, что при превращении живицы в канифоль в смеси смоляных кислот резко возрастает содержание абиетиновой кислоты и снижается содержание левопимаровой и палюстровой кислот. Остальные кислоты не претерпевают существенных изменений.

Жирные кислоты

В древесине содержатся жирные кислоты преимущественно с 18 углеродными атомами: олеиновая, линолевая, линоленовая, стеариновая и, кроме того, пальмитиновая кислота.

Характеристика жирных кислот древесины представлена в табл.8.

45

Нейтральные вещества

Нейтральные вещества включают эфиры жирных и смоляных кислот и спирты. Из них можно выделить стерины – одноатомные ненасыщенные спирты, имеющие важное биологическое значение (фитостерины).

Лигнаны

К лигнанам относится группа оптически активных растительных продуктов, содержащих два n-фенилпропановых остатка. В лигнaнах фенильные ядра имеют заместители (–OH, –OCH и др.). Лигнaны широко распространены в природе, преимущественно в тропических древесных породах, но имеют сравнительно небольшое практическое значение и поэтому подробно не рассматриваются. В лиственной и хвойной древесинах отечественных пород встречаются следующие лигнаны: пинорезинол, диметиловый эфир пинорезинола, матаирезинол и конидендрин.

Следует отметить, что фенольные компоненты древесины сосны тормозят процесс сульфитной варки целлюлозы.

Библиографический список

1.Богомолов Б.Д. Химия древесины и основы химии высокомолекулярных соединений. – М.: Лесн. пром-сть, 1973. – 400 с.

2.Перелыгин Л.М. Древесиноведение. – М., 1969. – 316 с.

3.Никитин В.М. Химия древесины и целлюлозы / В.М. Никитин, А.В.Оболенская, В.П.Щеголев. – М.: Лесн.пром-сть, 1978. – 368 с.

4.Леонович А.А. Химия древесины и полимеров / А.А.Леонович, А.В.Оболенская. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 152 с.

46

Содержание

Лекция 1

Общие сведения о древесине……………………………………………. 3

Лекция 2

Целлюлоза и ее производные……………………………………………. 15

Лекция 3

Химия гемицеллюлоз……………………………………………………. 26

Лекция 4

Химия лигнина…………………………………………………………… 32

Лекция 5

Экстрактивные вещества древесины…………………………………… 39

Библиографический список…………………………………………….. 45

47

Учебное издание

Александр Иванович Дмитренков

Химия древесины

Тексты лекций

Редактор С.Г. Герасименко

Оригинал-макет – И.В.Сазыкина

Темплан 2002 г.

Воронежская государственная лесотехническая академия 394613, г. Воронеж, Тимирязева, 8

Типография ЦНТИ. 394730, г.Воронеж, пр.Революции, 30