Реакции полисахаридов в щелочной среде

Важную роль реакции полисахаридов в щелочной среде играют в таких технологически значимых процессах, как:

• щелочная делигнификация древесины (натронная и сульфатная варки), а также щелочные варки в присутствии антрахинона;
• окислительная делигнификация в щелочной среде (варка и отбелка технических целлюлоз);
• горячее щелочное облагораживание целлюлозы для химический переработки.

Поведение полисахаридов в щелочной среде при повышенной температуре резко отличается от их поведения в кислой среде. В этих условиях протекают более сложные и разнообразные процессы, причем основным механизмом деструкции является не статистическая деструкция, а деполимеризация с редуцирующего конца макромолекулы. Кроме химических процессов в щелочной среде существенное значение имеют физико-химические процессы, а именно набухание аморфной части целлюлозы и растворение части гемицеллюлоз и водорастворимых полисахаридов.

В технологии реакции деполимеризации целлюлозы в щелочной среде называют пилинг (от английского peeling — шелушение). Деполимеризация с редуцирующего конца макромолекулы происходит до превращения концевого звена в щелочеустойчивое в результате процесса стабилизации. Эти реакции в технологии получили название стопинг (stopping).

При температуре выше 150°С в небольшой степени происходит статистический щелочной гидролиз полисахаридов. Эта реакция важна тем, что в результате появляются новые редуцирующие концевые звенья, дающие начало новым реакциям деполимеризации: так называемый вторичный пилинг. Основные потери целлюлозы при щелочных варках обусловлены реакцией деполимеризации, т.к. скорость деполимеризации выше скорости стабилизации.

Как и в кислой среде, отщепившиеся звенья моносахаридов подвергаются дальнейшим превращениям с образованием главным образом гид-роксикислот.

В щелочной среде происходит также окислительная деструкция полисахаридов под действием кислорода, растворенного в варочном растворе и присутствующего в пористой структуре древесины. При окислительных способах варки и отбелки эта деструкция приобретает решающее значение.