Физические свойства лигнина, цветные реакции и элементарный состав

Выделенный из древесины мягкой обработкой спиртом в отсутствии кислых катализаторов лигнин представляет собой светло-кремовый по­рошок, растворяющийся в диоксане и другрх органических растворителях. Лигнины, полученные гидролизом углеводной части, частично сохраняют морфологическую структуру раститель­ного волокна [28], они имеют коричне­вую окраску, ч отличаются нераствори­мостью. Извлеченные органическими растворителями в присутствии кислых катализаторов лигнины растворимы в различных органических жидкостях (спирте, пиридине Jht. П.), а также в хо­лодной разбавленной щедючи. Зависи­мость растворимости лигшща от свойств органического растворителя изучалась Шюрхом [44], показавшим, что раство­римость лигнина возрастает с увеличе­нием параметра растворимости Гильде — (]; I j» 14 и способности растворителя ] ((] t; с ] рвЕЮ водородных связей.[57]

Лигьцш оптически. неактивен [4S] и имеет коэффициент преломления 1.61, характерный для ароматических соеди­нений; [28]. Рентгенографические иссле­дования показывают, что лигнин амор фен. Лигнины, выделенные* крепкими кислотами, имеют высокий молекуляр­ный вес, зависящий от степени конден­сации, которую они испытывают при жестких процессах их выделения. Все эти препараты не имеют точки плав­ления и разлагаются и обугливаются при нагревании. Удельный вес различных препаратов лцгнина колеблется в пределах 1.36 —1.45.

Различные исследователь^ изучали ультрафиолетовые и инфракрасные спектры поглощения лигшша [46]. Впервые подробное изучение ультра­фиолетового спрктра поглощения лщшща было произведено Герцогом и Гильмером [156] »3э;и исследователи дали, кривые спектров поглощения
для лигносульфоновых кислот, щелочных лигнинов, гликольлигнина хвойных и лиственных пород (см. рис. 145). На оси абсцисс нанесены длины волн X в тц, на оси ординат — логарифмы коэффициентов экстинкции.[58]Кривые для лигнинов имели большое сходство с кривыми для кониферина и изоэвгенола. На основании этого Герцог еще в 1927 г. заключил, что лигнин может быть построен из фенилпропановых элементарных звеньев.

Исследования показали, что лигнины хвойной древесины имеют максимум поглощения около длины волны К = 280 тх, а лигнины листвен­ной древесины — около К = 275 1Щ. В дальнейшем изучение ультрафиолетовых спектров различных лигнинов проводи­лось многими исследователями, в том числе Хегглундом [16я], Глэдингом [ш], Гиббертом [171], Ланге [51], Аулин-Эрдт — ман [211’172 ] и другими. Так, например, Н. И.Никитин и Орлова [157] исследовали ультрафиолетовый спектр поглощения лиг­нина, выделенного из древесины мягким методом, — диоксанлигнина ели — и об­наружили большое сходство кривой погло­щения для диоксанлигнина (см. рис. 146) с кривыми, характеризующими другие препараты лигнина. Диоксанлигнин ели имел максимум ультрафиолетового погло­щения при длине волны 283 MI.

Кривые инфракрасных спектров погло­щения указывают на присутствие в лигнине ароматических колец, гидроксильных групп и карбонильных групп [173].

Лигнин имеет характерные цветные реакции, которые служат для ка­чественного распознавания его в одревесневших тканях, а также в бумаге, содержащей механическую древесную массу. На практике чаще всего применяют реакцию с солянокислым раствором флороглюцина (реагент Визнера), который дает с лигнином пурпурно-красное окрашивание. Лигнин дает характерное желтое окрашивание с солями анилина, а также многочисленные цветные реакции и с другими фенолами, нафтолами и ароматическими аминами.

Большое число исследований было посвящено изучению вопроса, какие химические группы лигнина являются ответственными за цветные реакции. Установлено, например, что выделенный из древесины спиртом (без применения кислых катализаторов) лигнин дает интенсивное окраши­вание с солянокислым флороглюцпном. Метилированная древесина и ме­тилированный диазометаном лигнин уже не дают этой цветной реакции [4?], которую приписывают группе кониферилового альдегида в молекуле лигнина t48, 4Я1.

НО—/ СН=СН—с/

Ч0

Длина Волны Л,

450 400 350 300 250

Физические свойства лигнина, цветные реакции и элементарный состав

2220 2860 4000

Рис. 146. Поглощение ультрафио­летовых лучей диоксанлигнином ели.

Числа колебаний.1/К~10

Сн3о

Конифериловый альдегид

Лигнин дает цветные реакции и с некоторыми неорганическими реаген­тами. Наиболее характерной является реакция Мейле: древесина обра­батывается 1"/<гм раствором перманганата калия, затем соляной кислотой, а после отмывки кислоты — аммиаком. В результате древесина листвен­ных пород окрашивается в красный цвет, для хвойных же пород такого характерного окрашивания не получается. Брауне дает такое объяснение этой реакции: соляная кислота реагирует с перманганатом и выделяет хлор, который, действуя на лигнин, образует продукт хлорирования, обнаруяшвающий в слабо щелочной среде характерное окрашивание. Реакция Мейле позволяет отличать лиственные породы (покрытосеменные) от хвойных (голосеменных). Окраску обусловливают звенья IV лигнина, являющиеся производными диметилпирогаллола [50, стр. 236]

С П.,О

Физические свойства лигнина, цветные реакции и элементарный состав

Лигнин хвойных пород, содержащий производные метилпирокатехина "V, не окрашивается

Физические свойства лигнина, цветные реакции и элементарный состав

%—С—С—С—

СНоО

I I I

Лигнин отличается от углеводов более высоким содержанием угле­рода (в производных бензола всегда выше содержание углерода, чем в пре­дельных алифатических соединениях), как видно из табл. 128.

Таблица 128

Элементарный состав лигнишГв сравнении с целлюлозой и древесиной


% С

7„н

% оси,

Исследуемый материал

44.4 60—66 49—50

6.2 5.4—6.5 6.2

14- 4.5-

-15

-6

Целлюлоза (С10О5)и Лигнин (хвойных пород) Древесина

Элементарный состав лигнинов представляет в отношении содержания углерода и водорода некоторые колебания, которые зависят больше от методов выделения лигнина, чем от природы древесины.

Лигнин хвойных пород отличается от лигнина лиственных пород. Последний содержит больше метоксильных групп вследствие присутствия в нем производных диметилпирогаллола наряду с производными метил- пирокатехина. В табл. 129 приведены некоторые данные анализов лигнина, выделенного различными методами. Следует отмстить, что лигнин не мо­жет быть выделен в совершенно неизмененном виде такими реагентами, как 72°/0-я серная кислота, 41°/0-я соляная кислота, варкой с растворами едкого натра при высокой температуре и т. д. Лигнины, выделенные кон­центрированными кислотами, как уже говорилось, содержат в себе про-

Дукты конденсации и осмоления углеводов. Сам лигнин под воздействием кислот также претерпевает конденсацию. Так, лигнин, выделенный нагреванием древесных опилок, 1%-й соляной кислотой при 150—160°, содержит около 69°/0 углерода. Опыт показывает, что этот лигнин мало способен к химическим реакциям, например к реакции с сернистой кислотой и бисульфитом.

Таблица 129

Элементарный состав различных лигнинов

Методы выделения лигнина и порода

% с

% Н

% ОСН3.

Лигнин, выделенный 72%-й H2S04

Пихта………………………………………………………………………..

64.8

4.9

16.4

Ель……………………………………………………………………………

65.2

5.3

14.2

Сосна………………………………………………………………………..

5.4

15.1

Бук………………………………………………………………………….

4.9

17.4

Осина………………………………………………………………………

65.1

5.3

17.2

Лигнин, выделенный 41%-й НС1

Пихта……………………………………………………………………….

62.6

5.2

Ель……………………………………………………………………………

64.5

6.1

14.8

Бук………………………………………………………………………….

60.9

6.2

18—IS*

Лигнин, выделенный 1%-й НС] нагреванием под­

Давленном 5 атм.

Ппхта………………………………………………………………………

68.6

5.1

14.2

Бук…………………………………………………………………………..

68.8

4.9

16.3

Лён…………………………………………………………………………..

68.7

5.8

2.6

Ржаные отруби…………………………………………………………

69.3

7.8

1.9

Лигнин, выделенный щелочной варкой:

Пихта……………………………………………………………………….

60.5

5.2

13.5

Сосна………………………………………………………………………

62.0

6.3

15.5

Ржаная солома…………………………………………………………

62.8

5.6

14.8

Лен……………………………………………………………………………

63.9

5.8

14.9

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

1 комментарий к записи “Физические свойства лигнина, цветные реакции и элементарный состав”

  1. Александр:

    Очень много орфографических ошибок,а в общем статья полезная.Александр.

Оставить отзыв