Катализаторы гидролиза полисахаридов

Стадия гидролиза полисахарида была достаточно подробно рассмотрена выше. Поэтому ниже будет подвергнута обсуждению только реакция отщепления воды. Эта реакция протекает при нагревании в присутствии катализаторов, которыми являются сильные минеральные кислоты и некоторые кислые и основные соли [П6]. [c.414]

Превращения моносахаридов. В мягких условиях в кислой среде сахара (моносахариды) устойчивы, но в более жестких условиях кислотного гидролиза древесины в разбавленной кислоте при повыщенных температурах они претерпевают реакции дегидратации, конденсации и фрагментации. В результате конденсации в небольшом количестве образуются продукты реверсии. Одновременно с гидролизом полисахаридов при действии тех же катализаторов (кислот) идет процесс разрушения моносахаридов с образованием различных продуктов распада. В зависимости от концентрации кислоты и температуры образуются разнообразные соединения, в большинстве неустойчивые, претерпевающие дальнейшие превращения или присутствующие в очень небольших количествах. [c.296]

Гидролиз полисахаридов растительной ткани в холодной воде практически не наблюдается. При повышении температуры воды выше 100° гидролиз полисахаридов протекает, но настолько медленно, что практического значения такой процесс не имеет. Удовлетворительные результаты получаются только при применении катализаторов, из которых производственное значение имеют лишь сильные минеральные кислоты серная и реже соляная. Чем выше концентрация сильной кислоты в растворе и температура реакции, тем быстрее протекает гидролиз полисахаридов до моносахаридов. Однако присутствие таких катализаторов имеет и отрицательную сторону, так как они одновременно с реакцией гидролиза полисахаридов ускоряют и реакции распада моносахаридов, соответственно снижая этим их выход. [c.319]

Характерно, что побочные реакции дегидратации моносахаридов до фурановых соединений происходят посредством тех же катализаторов, которые способствуют гидролизу полисахаридов. Подавить побочные реакции можно изменением температурных условий, т. е. понижением температуры основной реакции, но вместе с этим снижается и ее скорость. В отдельных патентных описаниях для той же цели рекомендуется вводить добавки к катализаторам — различные легко гидролизующиеся соли. [c.285]

Гидролиз полисахаридов, называемый иногда инверсией (по аналогии с гидролизом тростникового сахара, в результате которого изменяется направление вращения плоскости поляризации), происходит или под каталитическим влиянием минеральных кислот, или под действием природных катализаторов — энзимов. [c.677]

Наиболее легко подвергаются гидролизу гетероцепные полимеры. По способности к гидролизу их можно расположить Б следующий ряд полисахариды>полиамиды (белки и синтетические полиамиды) >сложные полиэфиры>простые полиэфиры. Катализаторами реакции гидролиза служат ионы водорода № и гидроксила 0Н . Ионы водорода (кислоты) сильнее разрушают полисахариды (например, хлопчатобумажные ткани), а ионы гидроксила (щелочи) — белки (например, шерстяные ткани). Катализаторами гидролиза природных гетероцепных полимеров могут быть также различные ферменты. Реакцию гидролитической деструкции применяют специально для получения простых сахаров (моносахаридов) из полисахаридов и в том числе из полисахаридов древесины в гидролизном производстве (см. с. 123). [c.62]

Параллельно с гидролизом полисахаридов под действием тех же катализаторов (кислот) идет процесс разрушения моносахаридов с образованием различных продуктов распада. [c.123]

Катализаторами реакции гидролиза полисахаридов являются водородные ионы. Гидроксильные ионы не ускоряют этой реакции, благодаря чему полисахариды относительно устойчивы в щелочной среде и неустойчивы в кислой. Катализаторами реакции гидролиза полисахаридов являются также ферменты а-глюкозидаза для крахмала и р-глюкозидаза для целлюлозы. Кислотный гидролиз крахмала служит промышленным методом получения глюкозы. Путем ферментативного расщепления и последующего брожения из крахмала получают этанол [c.351]

При гидролизе целлюлозы концентрированными кислотами необходимо учитывать возможность реверсии глюкозы. Реверсией моносахаридов (в том числе и глюкозы) называется процесс их поликонденсации (в присутствии минеральных кислот) с образованием более высокомолекулярных продуктов. Реверсия глюкозы является процессом, обратным гидролизу полисахаридов. Минеральные кислоты, в частности соляная кислота, служат катализаторами обоих процессов- [c.175]

Наиболее активными химическими катализаторами реакции гидролиза полисахаридов растительной ткани являются минеральные кислоты и щелочи. При обработке растительного сырья кислотой лигнин остается нерастворимым, а целлюлоза и гемицеллюлозы гидролизуются. Щелочь, частично растворяя лигнин, не расщепляет целлюлозу и гемицеллюлозы полностью, однако делает их более доступными для последующего воздействия ферментов микроорганизмов, которые способны расти на этом субстрате. Поэтому щелочная обработка целлюлозы может быть перспективной в комбинации с ферментативным гидролизом. [c.137]

Алкоголизу можно подвергать также полисахариды. Катализаторы реакции алкоголиза те же, что и гидролиза. [c.268]

Константа скорости гидролиза к зависит от концентрации катализатора, его каталитической активности или степени диссоциации, температуры и способности полисахарида к гидролизу. Поэтому константу А можно рассматривать как произведение частных констант [c.401]

В химии полисахаридов древесины наиболее важное значение имеет гидролитическая деструкция (гидролиз). Под действием органических реагентов в присутствии кислотных катализаторов происходит реакция разрыва гликозидной связи, аналогичная реакции гидролиза, но с присоединением по месту разрыва связи элементов органического реагента. Например, под действием этанола в присутствии минеральной кислоты происходит этанолиз, под действием органических кислот или их ангидри-дов-ацидолиз. [c.280]

Из древесины этиловый спирт получается путем гидролиза древесины при высокой температуре в присутствии катализатора (минеральная кислота). При этом полисахариды древесины превращаются [c.618]

Действие фермента гор а з д о более специфично. Амилаза расщепляет только крахмал и близкие к нему полисахариды (например, гликоген) до стадии мальтозы. Кислота (неорганический катализатор) вызывает гидролиз крахмала до глюкозы и катализирует также гидролиз других соединений (например, белков), [c.52]

Большое значение имеет гидролиз древесины, которая на 2/3 состоит из углеводов — полисахаридов. При действии воды, тепла в присутствии катализаторов (ионов водорода) они разлагаются с образованием моносахаридов, из которых получают различные вещества. [c.129]

Процесс получения гидролизного спирта осуществляется следующим образом. Древесные отходы (щепа, стружки, опилки) после специальной подготовки загружаются в гидролизанпарат, футерованный кислотоупорной плиткой и бетоном. После оконча-niiH загрузки в гидролизаппарат подается нагретый до 180— 190° С 0,5%-пый раствор серной кислоты и перегретый нар с давлением до 10 ати. В этих условиях происходит гидролиз содержащихся в древесине полисахаридов до моносахаров — гексоз и пентоз. Серная кислота служит катализатором гидролиза. [c.27]

В XVIII и начале XIX вв. в химической литературе появляются указания об использовании в реакциях не только биологических, но и других катализаторов, в частности при синтезе и расщеплении различных органических веществ, например при процессах этерификации (К- Шееле, 1782), дегидратации (Ж- Пристли, 1778), гидролизе полисахаридов (Г. Е. Кирхгоф, 1811) и др. [c.96]

Н. Васюнина, С. Чепыго и Г. Барышева [60, 61 ] разработали метод получения Б-сорбита из непищевого растительного сырья (хлопковый линт, сульфитная целлюлоза) путем гидролитического гидрирования последних. Процесс представляет собой совмещение двух каталитических реакций — гидролиза полисахаридов с образованием моноз и гидрирования последних в многоатомные спирты. Гидролитическое гидрирование протекает в присутствии двух катализаторов гидролизующего катализатора — фосфорной кислоты (0,7%) и гидрирующего катализатора — рутения на угле или силикагеле (0,5%) при температуре 170—180° С и давлении 80—90 кгс см . Этот метод является весьма перспективным, но в связи с дороговизной катализаторов требует тщательной технологической отработки. [c.245]

Тоскольку гидролиз макромолекул гемицеллюлоз протекает постепенно, с разрывом равноценных связей в скелетах ксиланов, глюкоманнанов или галактанов, в первых стадиях реакции образуются крупные обломки макромолекул с постепенно уменьшающейся степенью полимеризации. По мере развития реакции гидролиза эти обломки постепенно уменьшаются и доходят в конечном итоге до соответствующих моносахаридов. Поскольку реакция гидролиза полисахаридов протекает в водной среде, в присутствии иона водорода, который должен иметь доступ к разрываемым гликозидным связям, в первую очередь гидролизу подвергаются перешедшие в раствор макромолекулы гемицеллюлоз. При этом необходимо отметить, что в растворе могут оказаться отдельные макромолекулы, легко подвергающиеся гидролизу, поскольку катализатор свободно подходит к ним со всех сторон, и сгустки макромолекул, образующие коллоидные частицы или мицеллы различных размеров. Последние вследствие затрудненного доступа катализатора в их толщу гидролизуются несколько медленнее [9], причем константы скорости их гидролиза могут различаться между собой в 2—3 раза. [c.350]

Катализаторы реакции гидролиза полисахаридов имеют недостаток, заключающийся в том, что они одновременно с реакцией образования моносахарида катализируют и реакцию распада моносахарида, которая по-разному протекает у гексоз, пентоз и уроновых кислот. Так, гексозы (глюкоза, манноза, галактоза) распадаются по следующей схеме [c.401]

Холоцеллюлоза и водорастворимые полисахариды и полиурониды -гидролизуемая часть древесины. При полном гидролизе полисахариды превращаются в моносахариды. После удаления экстрактивных веществ подходящим растворителем и полного гидролиза углеводной части в остатке получается лигнин. Поэтому в анализе древесины лигнин рассматривают как негидролизуемый остаток. В действительности под действием кислоты (катализатора гидролиза) в лигнине подвергаются деструкции простые эфирные связи и сохраняются, а также образуются новые углерод-утлеродные связи. Выделенный лигнин лишь по количеству примерно соответствует природному лигнину древесины, а по химическому строению значительно от него отличается. Лигнин, вследствие его фенольной природы, окисляется легче, чем полисахариды. После удаления экстрактивных веществ и обработки подходящими окислителями в виде волокнистого продукта остается холоцеллюлоза. Удаление лигнина называют делигнификацией. [c.186]

Фуран (I) сравнительно просто может быть получен из фурфурола. Фурфурол легко образуется при кислотном гидролизе полисахаридов (содержащихся в оболочке семян овса) или других природных соединений, имеющих пентозосодержащие фрагменты (например, в капусте, кукурузных початках [11], соломе). Нагревание фурфурола в паровой фазе над такими катализаторами, как никель (280 ) [12] или известь (350°) [13] приводит к получению фурана с высоким выходом. [c.101]

Практическое значение гидрогенизации сахаров и полисахаридов огромно, так как гидролиз и гидрогенолиз полисахаридов дают возможность получать ценнейшие химические материалы. В последнее время исследования в этой области начал Баландин. В 1957 г. Баландин с сотрудниками [403] установил, что гидрированием целлюлозы на рутении или палладии в присутствии 2%-ной серной кислоты (как катализатора гидролиза) при 156— 160° С и давлении 70 атм можно получить с хорошим выходом многоатомные спирты. Из неочищенных гемицеллюлоз (отход вискозного производства) при этих условиях получены многоатомные спирты с выходом 78%. Одновременно с этим Баландин и Васюнина [404] с помощью мультиплетной теории количественно показали порядок протекания отдельных реакций гидрогенизации карбонильной группы, восстановления спиртовых групп, [c.180]

Кислотно-основные свойства среды играют очень большую оль в биохимических и коллоидных процессах. Кислотность реды влияет на состояние белковых систем. Катион водорода протон) — катализатор многих реакций (омыления сложных фиров, гидролиза полисахаридов и др.) он оказывает боль- ое влияние на выветривание горных пород и почвообразо-ание. [c.221]

При гидролизе растительной ткани древесины или отходов с. х-ва (кукурузной кочерыжки, подсолнечной лузги, хлопковой шелухи, стеблей хлопчатника — гуза-наи и т. п.) углеводная часть под действием воды и тепла при участии катализаторов (минеральных кислот, кислых солей и др.) переходит в раствор, а лигнин, сохраняющий клеточную структуру гидролизуемого материала, остается в остатке. При переработке растительных материалов каталитич. гидролизом полисахариды превращают в моносахариды — гексозы и неп-тозы, а последние химич. и биохимич. цутем перерабатывают в кристаллич. монозы — глю1 бзы, ксилозы, в этиловый спирт, глицерин, ксилит, сорбит и др., в альдегиды и их производные—фурфурол, фуран, тетрагидро-фуран, малеиновый ангидрид и др. в органич. кислоты — уксусную, триоксиглутаровую, лимонную, яблочную в белково-витаминные дрожжи и другие продукты. Методом гидролиза можно получить из 1 т сухого сырья, в зависимости от избранного профиля произ-ва, до 150 кг фурфурола, до 500 кг многоатомных спиртов, до 140 кг первичных спиртов, до 300 кг кристаллич. глюкозы, до 250 кг белково-витаминных дрожжей и до 300 кг гидролизного лигнина. Эти продукты имеют большое нар.-хоз. значение. [c.139]

Растворы 5 0 арабиногалактана в 150 мл воды и 0,5 0 бикарбоната натрия в 100 мл воды встряхивают с 10 мз платинового катализатора (окись платины по Адамсу [13] после восстановления водородом) для удаления возможных ядов. К перемешиваемой смеси этих растворов прибавляют еще 1 0 катализатора и в течение 14 дней пропускают через смесь кислород при 70°, причем для компенсации потерь за счет упаривания время от времени прибавляют воду. После охлаждения платину отделяют центрифугированием, раствор концентрируют и окисленный полисахарид осаждают 3 объемами спирта. Полисахарид растворяют в воде, раствор пропускают через колонку с амберлитом Ш-120(Н+) для удаления ионов натрия и кислый полисахарид осаждают спиртом выход 3,2 0, содержание уронового ангидрида 7,5% (метод Кэя и Кента [14]). При гидролизе полисахарида (1 н. серная кислота, 4 час при 100°) с последующим хроматографированием на бумаге в системе растворителей этилацетат — уксусная кислота — вода (3 1 3, по объему верхний слой) обнаруживают, кроме галактозы и арабинозы, два кислых олигосахарида Кгалактоза [c.498]

Описанные до сих пор олигосахариды были получены из продуктов гидролиза групповых веществ крови с применением в качестве катализатора минеральной кислоты. Обработка групповых веществ таким способом неизбежно приводит к тому, что большая часть полисахаридной компоненты распадается до моносахаридов, и выход олигосахаридов, которые можно было бы разделить и идентифицировать, уменьшается. Так, для получения нескольких миллиграммов олигосахаридов необходимо обработать несколько граммов группового вещества. Кроме того, при частичном кислотном гидролизе полисахаридов, содержащих остатки N-ацетилгексозамина, наряду с разрывом гликозидных связей происходит N-деацетилирование гексозаминов. Для предотвращения этого явления можно применить частичный ацетолиз [197, 198], однако при последующем О-деацетилировании ацетолизата может происходить экстенсивный распад олигосахаридов. Применение водорастворимой, недиализуемой полистиролсульфокислоты в качестве катализатора для контролируемого расщепления групповых веществ повышает выход олигосахаридов и уменьшает степень N-деацетилирования продуктов гидролиза [199—201]. [c.200]

Гидролиз легкогидролизуемых полисахаридов проводят периодически в одну ступень. Прн этом вследствие высокого соотношения констант скорости гидролиза сырья и разложения моносахаридов (к кр) выход их приближается к количественному. При гидролизе трудногидролизуемых полисахаридов (упомянутые константы близки между собой) степень разложения моносахаридов существенно возрастает. Поэтому их макс. выход прн одноступенчатом процессе не превышает 50% от исходного содержания по-лисахаридоа Увеличение выхода моносахаридов достигается применением т. наз. перколяционного гидролиза, предложенного в 1926-28 и осуществленного в СССР в пром. масштабе (1935). В основе способа лежит принцип непрерывной фильтрации р-ра к-ты через растит, материал с одноврем. отбором гидролизата. При этом данный р-р служит не только катализатором, но и экстрагентом моносахаридов, к-рые непрерывно выводятся из сферы р-ции. Твердая фаза загружается в аппарат периодически. [c.563]

Большое практическое. щачеиие имеет гидроли.1 природных полиацеталей — полисахаридов. При их полном гидролизе образуются соответствующие моносахариды. Так, при полном гидролизе крахмала и целлюлозы образуется глюкоза катализаторами в этом процессе служат водоролные ионы [c.194]

Как показали исследования, скорости растворения и скорости гидролиза легкогидролизуемых полисахаридов растительных тканей не идентичны. Так, если нагревать растительную ткань в воде в присутствии буфера, обеспечивающего сохранение нейтральной среды, часть гемицеллюлоз переходит в раствор в почти неизмененном виде. В присутствии кислого катализатора растворимая часть гемицеллюлоз также переходит в раствор и начинает гидролизоваться в растворе. Одновременно в раствор переходят обломки молекул гемицеллюлоз, а также отдельные моносахариды, образовавшиеся в результате гидролиза твердого остатка. Таким образом, в начальной стадии гидролиза растительной ткани в гидролизате будут накапливаться гемицеллюлозы и продукты их частичного и полного гидролиза. По мере протекания процесса гидролиза и резкого сокращения растворения частично разрушенных макромолекул гемицеллюлоз их количество в гидролизате постепенно снижается. Характер этих изменений в разных растительных материалах различен. На рис. 64 можно видеть поведение растворившихся обломков по-лиоз в гидролизатах разных растительных тканей [99] при легком гидролизе 2% Нг504, /=100°С). [c.405]

Изящным методом, позволяющим повысить устойчивость определенных гликозидных связей к кислотному гидролизу, является окисление части моносахаридов в молекуле полисахарида в уроновые кислоты. Зто достигается обработкой полисахарида окислами азота или, в более мягких условиях, кислородом над платиновым катализатором . Этот метод, представляющий значительные экспериментальные трудности, пока не нашел широкого применения, но с его помощью удалось показать, что в арабиногалактане европейской лиственницы остатки L-арабинофуранозы присоединены к остаткам D-галактозы 1- б-связями " [c.508]

В гидролизатах, полученных при гидролизе разбавленными кислотами, содержится в среднем 2,0—3,1% гексоз и 0,6—1,0% пентоз. Сбраживаемыми на спирт сахарами являются гексозы, в состав которых входит глюкоза, манноза, галактоза и иногда фруктоза. Труднее других сахаров сбраживается галактоза. В состав несбраживаемых на спирт пентоз входят ксилоза и арабиноза. В небольшом количестве в гидролизатах встречаются метилпентозы, а также частично гидролизованные полисахариды (декстрины). Наряду с сахарами в гидролизатах содержится ряд веществ, отрицательно влияющих на жизнедеятельность микроорганизмов. К ним относятся а) серная кислота (0,5—0,8%), являющаяся катализатором при гидролизе б) органические-уксусная, муравьиная, левулиновая, пропионовая, уроновые, смоляные и высшие жирные кислоты (0,3—0,4%). Благодаря наличию этих кислот активная кислотность гидролизата колеблется в пределах pH = 1,0—2,5 в) продукты разложения сахаров и побочные продукты гидролиза фурфурол (0,03—0,067о) оксиметилфурфурол (0,12—0,16%), метиловый спирт (0,02—0,03%) формальдегид, ацетон, терпены (0,05—0,06%) г) коллоидные вещества — лигниновые и гуминовые находясь в гидролизатах в виде тонкодисперсных коллоидных веществ, они могут адсорбироваться на поверхности дрожжевой клетки, уменьшая ее активную поверхность и тормозя процесс ее обмена. В состав гидролизатов входят также минеральные вещества. Все эти вещества находятся в водном растворе. [c.540]

Второе направление исследований для повышения выхода олигосахаридов — поиски подходящих гидролизующих агентов. Интересно, что сульфатированные полисахариды типа я-каррагенана подвергаются автогидролизу за счет своих кислых групп. Автогидролиз с одновременным удалением олигосахаридов путем диализа позволил в некоторых случаях поднять выход олигосахаридов до 60%. Вместе с тем такой гидролиз в ряде случаев дает возможность установить положение сульфатных групп (что не достигается методом метилирования). Очень хорошие результаты были достигнуты при применении в качестве гидролизующего агента полимерных сульфокислот, в первую очередь полистиролсульфокислоты. Этот реагент действует более мягко, кроме того, отщепляющиеся фрагменты уходят с поверхности катализатора, переходят в раствор, где кислотность понижена и они не подвергаются дальнейшему гидролизу. Применение полисти-. [c.80]

К. к.-о. приобрел за последние годы исключительно важное практич. значение в химич. процессах, осуществляемых в промышленном масштабе. К числу таких важнейших процессов относятся гидратация и изомеризация олефинов, этерификация спиртов, нитрование углеводородов, гидролиз крахмала и других полисахаридов, алкилирование ароматич. соединений, каталитич. крекинг нефти, синтез высокомолекулярных соединений методами ионной полимеризации и др. Процесс парофазной гидратации этилена в этиловый сиирт, являющийся основным источником синтетич. этилового снирта, осуществляется с использованием в качестве катализатора фосфорной к-ты, нанесенной на пористые силикатные носители. Аналогичные катализаторы применяются при парофазном алкилированип бензола олефинами. Катализаторами алкилирования ароматич. соединений в жидкой фазе служат хлористый алюминий или фтористый бор. Широкое применение в качестве катализаторов процесса полимеризации нек-рых непредельных углеводородов получили фтористый бор, хлорное олово и др. Напр., полимеризация иаобутилена при каталитич. действии BFg протекает с очень большой скоростью при весьма низких темп-рах (ок. —100°). Для каталитич. крекинга нефтп используют алюмосиликатные катализаторы, поверхность к-рых обладает кислотными свойствами- Большая практич. значимость К. к.-о. определила интенсивное развитие исследований в последние годы в области практич. использования кислот и оснований как катализаторов различных процессов и в направлении выявления закономерностей и механизма каталитич. действия этого класса соединепий. [c.241]