植物纖維形態(tài)與化學(xué)_6

1、Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University木材提取物第六章第六章Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University提取物提取物：用水、水蒸汽或中性有機溶劑可提取的物質(zhì)。在植物原料：用水、水蒸汽或中

2、性有機溶劑可提取的物質(zhì)。在植物原料中含量少（一般中含量少（一般25%），但各類繁多（約），但各類繁多（約700余種）。余種）。提取物一般可分為三大類：提取物一般可分為三大類： 萜類化合物：萜烯、樹脂酸等萜類化合物：萜烯、樹脂酸等 脂肪族化合物：包括脂肪族化合物：包括 脂肪、蠟及其組成物質(zhì)脂肪、蠟及其組成物質(zhì) 水溶性碳水化合物水溶性碳水化合物 含含N化合物化合物 酚類化合物：單寧、黃酮類化合物、茋、木酚素等酚類化合物：單寧、黃酮類化合物、茋、木酚素等 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass C

3、hemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.1 萜類化合物萜萜：兩個以上異戊二烯的聚合物。：兩個以上異戊二烯的聚合物。通式：通式：(C5H8)n，n2n=2：單萜：單萜n=3：倍半萜：倍半萜n=4：雙萜：雙萜n=6：三萜：三萜CCH3CH CH2H2C異戊二烯：異戊二烯：Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University萜類化合物與甾族化

4、合物的生物合成萜類化合物與甾族化合物的生物合成 CO2碳水化合物乙?；o酶HOOCOHOHH3C脂肪酸MVAATP2ADP2PiHOOCOPPOHH3CMVAPPCO2, H2O, PiOPPOPPATPADPIPPDMAPPOPPCH2+OPPIPPHHOPPOPPGPPCH2+OPPIPPHHOPPFPPWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University萜類化合物與甾族化合物的生物合成遵循萜類化

5、合物與甾族化合物的生物合成遵循異戊二烯規(guī)則異戊二烯規(guī)則（亦稱（亦稱頭頭-尾尾偶合機理偶合機理） 12243143異戊二烯規(guī)則異戊二烯規(guī)則Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University萜類化合物與甾族化萜類化合物與甾族化合物的生物合成合物的生物合成 OPPCOOHOHOPPMVAPPIPPOPPDMAPPOPPOPPGPPFPPGGPPGFPPOPPOPP(C5)n 多萜類C25 二倍半萜類C40

6、 多萜類八氫番茄紅素角鯊烯C20 二倍半萜類C30 二萜類C15 倍半萜類C10 單萜類C5 半萜類n IPP, 聚合+FPP+GGPPWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University萜類化合物萜類化合物Monoterpenes 2 * 5CIsoprene1 * 5CSesquiterpenes 3 * 5CDiterpenes 4 * 5CTriterpenes 6 * 5CWood Chem

7、istry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.1.1 單萜 分子式分子式C10H16及及C10H14。主要為：。主要為： -蒎烯、蒎烯、 -蒎烯（結(jié)構(gòu)式）蒎烯（結(jié)構(gòu)式）松脂：松脂： 揮發(fā)性部分為松節(jié)油揮發(fā)性部分為松節(jié)油非揮發(fā)性部分為松香非揮發(fā)性部分為松香 -蒎烯蒎烯和和 -蒎烯蒎烯為松節(jié)油的主要成分；松香的主要成分為樹脂酸。為松節(jié)油的主要成分；松香的主要成分為樹脂酸。 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院

8、纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University精油和松節(jié)油中的主要單萜精油和松節(jié)油中的主要單萜 1264358109877910123456123456789OROOH123456789非環(huán)與單環(huán)結(jié)構(gòu)：非環(huán)與單環(huán)結(jié)構(gòu)：月桂烯（香葉烯）（月桂烯（香葉烯）（1）、）、()苧烯（苧烯（2）、）、() 水芹水芹烯（烯（3）雙環(huán)結(jié)構(gòu)：雙環(huán)結(jié)構(gòu)： 蒎烯蒎烯（4）、）、 蒎烯蒎烯（5）、）、3蒈烯（蒈烯（6）、莰烯（）、莰烯（7）、）、2莰莰醇（冰

9、片）（醇（冰片）（R=H）和乙酸冰片酯（）和乙酸冰片酯（R=CH3COO）（）（8）、）、 苧側(cè)醇（苧側(cè)醇（9）Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University 揮發(fā)性物質(zhì)，可用蒸汽蒸餾分離揮發(fā)性物質(zhì)，可用蒸汽蒸餾分離 精油的主要成分精油的主要成分 2分子異戊二烯頭尾相連分子異戊二烯頭尾相連 木材特殊氣味的主要原因木材特殊氣味的主要原因 主要存在于針葉樹和某些熱帶闊葉樹中主要存在于針葉樹和某些熱帶

10、闊葉樹中Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.1.2 倍半萜 Farnesene-MuuroleneOOMansonone C 揮發(fā)性物質(zhì)，可用蒸汽蒸餾分離揮發(fā)性物質(zhì)，可用蒸汽蒸餾分離 存在于各種精油之中存在于各種精油之中 3分子異戊二烯頭尾相連分子異戊二烯頭尾相連主要存在于針葉樹中，溫帶闊葉樹中罕見主要存在于針葉樹中，溫帶闊葉樹中罕見Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源

11、化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.1.3 二萜 4分子異戊二烯頭尾相連分子異戊二烯頭尾相連 包括中性二萜和二萜酸包括中性二萜和二萜酸 中性二萜：二萜烴、氧化物、醇類和醛類化合物中性二萜：二萜烴、氧化物、醇類和醛類化合物 二萜酸：主要指樹脂酸二萜酸：主要指樹脂酸 樹脂酸僅存在于針葉材中樹脂酸僅存在于針葉材中 心材酸性成分的含量遠遠大于邊材心材酸性成分的含量遠遠大于邊材Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究

12、室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University為三環(huán)雙萜的含氧衍生物，分子式為為三環(huán)雙萜的含氧衍生物，分子式為C19H29COOH，具有兩個雙鍵和，具有兩個雙鍵和一個一個COOH。根據(jù)結(jié)構(gòu)特征的不同，分為兩類：樅酸型和海松酸型。根據(jù)結(jié)構(gòu)特征的不同，分為兩類：樅酸型和海松酸型。1、樅酸型樹脂酸（結(jié)構(gòu)式）、樅酸型樹脂酸（結(jié)構(gòu)式）結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：a、C7位有異丙基；位有異丙基；b、具有共軛雙鍵，不穩(wěn)定，易異構(gòu)化。、具有共軛雙鍵，不穩(wěn)定，易異構(gòu)化。2、海松酸型樹

13、脂酸（結(jié)構(gòu)式）、海松酸型樹脂酸（結(jié)構(gòu)式）結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：a、C7位有乙烯基和甲基；位有乙烯基和甲基；b、無共軛雙鍵，較穩(wěn)定。、無共軛雙鍵，較穩(wěn)定。 樹脂酸樹脂酸Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University樅酸型和海松酸型樹脂酸樅酸型和海松酸型樹脂酸H3CCOOHCH3CH3CH3H3CCOOHCH3CHCH3CH2樅酸型樹脂酸樅酸型樹脂酸海松酸型樹脂酸海松酸型樹脂酸Wood Chemistr

14、y化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6 isoprene units Typically found in parenchyma cells of raysMany are classified as steroids (sterane structure)Present in both softwoods and hardwoodsHO-SitosterolOHHOSerratenediolHOCholest

15、erol(not in trees)6.1.3 三萜 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.2 脂肪族化合物主要為：主要為：脂肪、蠟及其組成物質(zhì)脂肪、蠟及其組成物質(zhì)水溶性碳水化合物水溶性碳水化合物含含N化合物化合物 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and

16、 UtilizationNanjing Forestry University6.2.1 脂肪、蠟及其組成物質(zhì) 脂肪脂肪：高級脂肪酸的甘油酯（木材中含量：高級脂肪酸的甘油酯（木材中含量0.5%）通式：通式：蠟蠟：脂肪酸與高級脂肪醇形成的酯（木材中含量：脂肪酸與高級脂肪醇形成的酯（木材中含量0.1%）通式：通式：CH3(CH2)nOCO(CH2)mCH3其組成主要為游離的脂肪酸和高級脂肪醇。其組成主要為游離的脂肪酸和高級脂肪醇。O C ROH2CHC OH2CC RO C ROOWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laborator

17、y of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University脂肪酸主要為脂肪酸主要為C12C24的一元酸，分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的一元酸，分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸飽和脂肪酸飽和脂肪酸：如：如：硬脂酸硬脂酸CH3(CH2)16COOH軟脂酸軟脂酸CH3(CH2)14COOH不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸：如：如：油酸油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH、亞油酸亞油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH脂肪酸多數(shù)以酯的形式存在，少數(shù)以游離形式存在。堿法蒸煮時皂脂肪酸多數(shù)以酯的形式存

18、在，少數(shù)以游離形式存在。堿法蒸煮時皂化溶解?；芙?。高級脂肪醇主要有高級脂肪醇主要有花生醇花生醇C20山榆醇山榆醇C22二十四醇二十四醇C24 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.2.2 水溶性碳水化合物 包括包括單糖單糖、低聚糖低聚糖、部分淀粉部分淀粉、果膠果膠及及糖醇類糖醇類。1、淀粉、淀粉 -D-葡萄糖葡萄糖14苷鍵連接而成。苷鍵連接而成。作為貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)，存在于多種闊葉材

19、的髓心、木薄壁組織和木作為貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)，存在于多種闊葉材的髓心、木薄壁組織和木射線中，含量射線中，含量0.55%，根據(jù)材種和采伐季節(jié)不同而異。，根據(jù)材種和采伐季節(jié)不同而異。 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University2、果膠、果膠果膠酸：果膠酸： -D-吡喃型半乳糖醛酸基以吡喃型半乳糖醛酸基以14苷鍵連接而成（不溶于苷鍵連接而成（不溶于水）。水）。果膠素（果膠）：果膠酸中糖基上的羧酸（部分

20、酯化成甲酯，部分果膠素（果膠）：果膠酸中糖基上的羧酸（部分酯化成甲酯，部分被中和成鹽），變成部分可溶于水的物質(zhì)。被中和成鹽），變成部分可溶于水的物質(zhì)。果膠在水中的溶解度取決于聚合度和酯化度。當果膠在水中的溶解度取決于聚合度和酯化度。當DP恒定時，酯化度恒定時，酯化度高，溶解度大。高，溶解度大。果膠分子量很大，約為果膠分子量很大，約為50,000180,000。果膠主要存在于胞間層、初。果膠主要存在于胞間層、初生壁。隨著細胞的成熟，胞間層果膠越來越少。成熟木材果膠含量生壁。隨著細胞的成熟，胞間層果膠越來越少。成熟木材果膠含量一般小于一般小于1%。 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源

21、化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University75%甲酯化度果膠的結(jié)構(gòu)式甲酯化度果膠的結(jié)構(gòu)式HOHCOOCH3HOHHHOHOHOHCOOCH3HOHHHOHOOHHHOHHOHCOOCH3HOOHHHOHHOHCOOHHOOWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Fores

22、try University6.2.3 含氮化合物 蛋白質(zhì)和生物堿。蛋白質(zhì)和生物堿。多數(shù)木材的含氮量小于多數(shù)木材的含氮量小于0.1%。 NNCH2HOH3COQuinineNNCH3OO+OH-StrychnineAlkaloidsWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3 芳香族化合物 或稱酚類化合物?；蚍Q酚類化合物。按碳骼結(jié)構(gòu)分為：按碳骼結(jié)構(gòu)分為：茋（茋（stilbenes）C6C

23、2C6木酚素（木酚素（lignans）C6C3C6C3黃酮類化合物（黃酮類化合物（flavonoids）C6C3C6Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3.1 茋 , -二苯乙烯。二苯乙烯。如：如：3,5-二羥基反茋，俗稱銀松素或歐洲赤松素。二羥基反茋，俗稱銀松素或歐洲赤松素。松屬心材中含有茋的衍生物。松屬心材中含有茋的衍生物。 CCHHHOOHWood Chemistry化學(xué)工程

24、學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3.2 木酚素 兩個苯環(huán)通過兩個苯環(huán)通過 - 偶合而成的一類化合物，如松樹樹脂酚。偶合而成的一類化合物，如松樹樹脂酚。 化合物具有抗菌、殺蟲、抗氧化等性質(zhì)化合物具有抗菌、殺蟲、抗氧化等性質(zhì) 含量隨樹種不同變化很大，約占干心材重含量隨樹種不同變化很大，約占干心材重130%。C C COC C COHOH3COOHOCH3Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室

25、化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3.3 黃酮類化合物 泛指兩個芳環(huán)通過三泛指兩個芳環(huán)通過三C鏈相互連接而成的鏈相互連接而成的一系列化合物。一系列化合物。分類根據(jù)：分類根據(jù)：三碳鏈的氧化程度三碳鏈的氧化程度B環(huán)的連接位置環(huán)的連接位置三碳鏈是否成環(huán)等三碳鏈是否成環(huán)等主要有：黃酮（黃酮醇，結(jié)構(gòu)式），黃烷主要有：黃酮（黃酮醇，結(jié)構(gòu)式），黃烷醇（黃烷醇（黃烷-3-醇、黃烷醇、黃烷-3,4-二醇，結(jié)構(gòu)式）二醇，結(jié)構(gòu)式） OABCWood Chemist

26、ry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University幾種黃酮類化合物幾種黃酮類化合物OOOOOHOOHOOHOH黃酮黃酮黃酮黃酮-醇醇黃烷黃烷-3-醇醇黃烷黃烷-3,4 二醇二醇Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6

27、.3.4 單寧又名植物鞣質(zhì)（能使生皮成革）。又名植物鞣質(zhì)（能使生皮成革）。根據(jù)化學(xué)組成和化學(xué)鍵的特征，分為根據(jù)化學(xué)組成和化學(xué)鍵的特征，分為水解單寧水解單寧和和凝縮單寧凝縮單寧。 Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3.4.1 水解單寧水解單寧水解單寧水解單寧：由沒食子酸及其二聚體（雙沒食子酸或鞣花酸）與單糖：由沒食子酸及其二聚體（雙沒食子酸或鞣花酸）與單糖（主要為葡萄糖）結(jié)合的酯類

28、化合物。（主要為葡萄糖）結(jié)合的酯類化合物。結(jié)構(gòu)特征：分子內(nèi)具有酯鍵或苷鍵，易被酸或酶水解為單糖和多元結(jié)構(gòu)特征：分子內(nèi)具有酯鍵或苷鍵，易被酸或酶水解為單糖和多元羧酸。羧酸。根據(jù)水解后得到的多元羧酸的不同，細分為：根據(jù)水解后得到的多元羧酸的不同，細分為：沒食子單寧沒食子單寧水解后得到?jīng)]食子酸水解后得到?jīng)]食子酸鞣花酸單寧鞣花酸單寧水解后得到鞣花酸水解后得到鞣花酸Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry Univers

29、ity沒食子酸及其二聚體沒食子酸及其二聚體沒食子酸沒食子酸COOHOHHOOHCOHHOOHOOHOOCOHOHOHHOOCCOOHOHOO雙沒雙沒食子酸食子酸鞣花酸鞣花酸Wood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University水解單寧結(jié)構(gòu)舉例水解單寧結(jié)構(gòu)舉例OOOOHOOHOHOOHOHOHOOOHOHOOHOHOHOOHOHOHOOOHOHOOnWood Chemistry化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室化學(xué)工程學(xué)院纖維資源化學(xué)與利用研究室Laboratory of Biomass Chemistry and UtilizationNanjing Forestry University6.3.4.2 凝縮單寧凝縮單寧凝縮單寧凝縮單寧：又稱難水解單寧、縮合單寧。主要由黃酮類化合物（黃：又稱難水解單寧、縮