190
Химия
древесины
Лигнин
191
Из
всех
этих опытов Гильперт
делает
вывод, что лигнина, как
особого вещества в древесинах, вообще, не находится и что все .лигиины*
возникают вторично, в процессе их выделения действием кислот и
других
реагентов на
углеводы.
При этом связанный с углеводами метоксил пере-
ходит
в продукты реакции.
Автор,
однако, замечает, что не все свойства
древесины
могут
быть объяснены таким легким путем, в особенности не
объясняется легкая ее окисляемость, которую обуславливает лигнин.
Идея
о том, что
углеводы
принимают большое
участие
в образовании
лигнина
уже много раз высказывалась разными авторами и мы можем
напомнить
здесь, например, работы Э. Ш м и д т а *, разлагавшего древесину
действием двуокиси
хлора
на .скелетное вещество*, и инкрусты, причем
в
состав последних, получаемых в большом
выходе
веществ, входили кроме
лигнина,
тесно связанные с ним пентозаны и гексозаны, др гая часть кото-
рых оставалась в .скелетном вещ;стве".
Хэгглунд
и Бьеркман*
в
1924 г. показали, что лигнин, выделенный сверхконцентрированной
соляной
кислотой, более чем на половину переходит в раствор при повт >р-
ном
и длительном попеременном гидролизе слабой соляной кислотой при
кипячении
и концентрированной соляной кислотою на
холоду.
В гидроли-
зате при этом было найдено большое количество Сахаров, среди которых
арабиноза и часть сбраживаемых Сахаров, но общее количество полученных
Сахаров самое большее на половину покрывает потерю при гидролизе лиг-
нина
Вильштеттера. Выше мы уже указали на увеличение выходов
.лигнина"
(с
72°/о-ной
H
2
SO
4
), наблюдавшееся
Хаулеем
иВитерлаком
после нагревания древесины белого ясеня и ели в запаянных
трубках
при
138°, при одновременном понижении содержания пентозанов и
других
угле-
водов. Последние опыты указывают на существование в древесине весьма
неустойчивых и подвижных углеводов. Мы также уже видели, что
В. Фукс в своих исследованиях над природным лигнином древесины
пришел к убеждению о содержаний в сложном комплексе лигнина до
25°/о
ненасыщенной
углеводной группы глюкаля С
в
Н
10
О
4
.
Фукс
3
еще в 1926 г. обратил внимание на необходимость примене-
ния
других
методов исследования, помимо обычных в органической химии,
для изучения такой тесной смеси коллоидных изменчивых веществ, которую
мы имеем в древесине. Особенно полезными могли бы быть для изучения
природного лигнина древесины физико-химические методы, которые, однако,
применялись
лишь в единичных
случаях.
Выше мы уже говорили, что
спектры поглощения ультра-фиолетовых
лучей
лигнина были изучены
Герцогом и Гильмером, причем лигнин для этой цели выделен
был разными методами, из которых особого внимания заслуживает мягкая,
но
неполная экстракция 2
п
/о-ным метилалкогольным едким натром, при
комнатной
температуре, при исключении окислительного влияния
воздуха
и
действия света. Количественно изучая эти спектры в 1933 г., Г и л ь м е р
пришел к заключению, что молекула лигнина целиком построена из арома-
тических остатков.
Далее в защиту установившегося за последнее время взгляда на
ароматический характер лигнина можно сказать следующее. Ароматические
продукты типа конифзрина, производных многозначных фенолов, произ-
водных протокатехопой кислоты и т. п., многократно обнаружива ись
разными
авторами в камбиальном весеннем соке хвойных и лиственных
пород. В последнее время об этом особенно говорят работы В и с л и ц е-
н
у с а и его сотрудников,
4
а также Ш в а л ь б е и Неймана.
5
Образую-
1
Schmidt, Meinel, Nevros, Jandbeur, Cellulosechemie
Nr.
3 (1930),
2
H a g g
1
u n d, Bjorkmann, Btochem. Zeitschr. 147, 74 (i924).
3
Fuchs. Die Chemie des Lign'ns, стр. 196 (1926).
4
W i s
1
i с e n u s, Der Papier - Fabrikant, Fest-Heft (1933).
5
Schwalbe,
Neumann. Cellulosechem. It, 113
(1930)
щиеся
в листве из первичных продуктов фотосинтеза, растворимые арома-
тические продукты переносятся нисходящим потоком от кроны к камбию-
и
здесь, видимо, дифференцируются. Часть их идет на образование дубиль-
ных веществ, отлагающихся к коре,
другая
же част., на формирование
лигнина,
как полагает Клеве фон Эйлер,
1
занимавшаяся изучение»
веществ, образующихся в иглах ели. О связи лигнина с
дубильным»
веществами можно составить некоторое заключение по дубящим свойствам
сульфитного щелока.
В последнее время Фрейденбергом
2
были предложены весьма
правдоподобные схемы для объяснения процессов конденсации сравнительно-
низкомолекулярного природного лигнина и образования высокополимеризо-
ванного и нерастворимого лигнина вторичного. На примере конденсации
бензилового и др. спиртов с производными бензола в присутствии кон-
центрированной
серной кислоты мы видели на стр.., какие аналогии были
проведены для конденсации и образования высокомолекулярных катехинов.
Весьма вероятно, что при низких температурах порядка —10°, реакции
конденсации
и уплотнения природного лигнина протекают лишь с весьма
незначительной скоростью и поэтому тесно связанный с углеводами дре-
весины лигнин хорошо диспергируется вместе с ними в концентрированных
кислотах. Отсутствие гумификации и осмоления самих
углеводов
при этих
условиях точно также
содействует
легкому растворению древесины.
Переходя к истолкованию результатов опытов Гильперта и Хе ль-
ваге, получивших в остатке от гидролиза древесины бука
42°/о-ной
соля-
ной
кислотою при —10° всего лишь 12°/о по
весу,
мы полагаем, что при
этом имело место одновременное диспергирование и углеводной части
и
лигнина древесины. Обе составные части,
углеводы
и лигнин служили
при
этом защитными коллоидами, вследствие чего задерживался гидролиз,
клетчатки до Сахаров и не происходила быстрая конденсация и образова-
ние
нерастворимого лигнина. Увеличение количества остатка I (см. выше)
после 24-часового воздействия кислоты при —10°,
свидетельствует
о том,
что дальнейший гидролиз и распад диспергированных частиц на их компо-
ненты
все же протекал в растворе, в
результате
чего наблюдалось продол-
жающееся образование осадка. Весь остаток содержал при этом относи-
тельно больше лигнина, нежели
углеводов
(56,1°/о
С,
5,6°/о
Н и 12 8%
ОСН
3
).
Осадок, выпадавший в количестве до 50% от веса исходной древе-
сины,
при разбавлении водою гидролизата буковой древесины, полученного
при
—10°, вряд-ли возможно рассматривать как одно вещество — метили-
рованный
ангидрид глюкозы 2
[(С
в
Н
10
О
5
)
2
— Н
2
О] + СН
2
. Гораздо вероятнее
предположить, что в
результате
диспергирования и частичного гидролиза
такого сложного комплекса как древесина, высаженный водою продукт пред-
ставлялсмесь
углеводов
и лигнина, в чисто счетном отношении удовлетво-
рявшую предложенной Гильпертом формуле. Осадок, выпавший в таком
большом количестве, при разбавлении водою создает впечатление по своему
элементарному составу и содержанию метоксила
(47,5°
о С,
6,15°/о
Н и
5,16°/о
ОСН
3
),
что в образовании его принимало
участие
свыше 70% не впол.е гкдро-
лизованной
клетчатки и около 30% тесно связанного с нею лигки а. Осаж-
дение водою клетчатки указывало на все еще сохранившийся при —10°
характер полисахарида, содержание
углерода,
в котором мы можем принять,
примерно,
в
43,0°/о,
водорода —
6,4°/о,
если ориентироваться на состав
.гидроцеллюлозы" Кнэвенагеля и Буша
3
и тому подобных не вполне
гидролизованных продуктов. Принимая в лигнине бука i риблизительно
60°/о
углерода,
6,0°/о
водорода и 18°/о метоксила, мы получаем вычислением
следую-
щий
элементарный состав для осадка Гильперта:
1
С—47,75°,
о,
Н—6,29%,
i
Cleve
von Euler, Chem. Zentralbl. (1921).
3
Freudenberg, Tannin, Cellulose, Lignin,
125(1933).
3
K. Гесс: „Химия целлюлозы', гусский перевод, стр.
294(1934).
4
Полагая что в нем было
72°/о
осажденной клетчатки и 28% лигнина.