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第四章 提取物
同学们，我想问大家一个问题，我们闻到的花香、树叶的清香
这些香味是什么物质？为什么能被我们闻到？
要想解答这个问题，就必须学习提取物
第一节 木材提取物的定义 分类 结构和性质
木材中除纤维素、半纤维素及木质素主要组分外，还含有少量组分
一 定义：提取物指用水、水蒸汽、有机溶剂、碱水和酸水提取物质的总称
提取物除若干树种外，一般约占绝干木材的2-5%
二 分类
木材提取物是一个混合物，里面有上千种物质
根据提取物中物质的结构，把提取物分成4大类
萜烯类化合物主要有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜、多萜等
芳香族化合物主要有单宁、黄酮类、芪、木质酚、醌类、简单酚类等
脂肪族化合物主要有碳水化合物、含氮化合物、多元醇等
无机物主要是灰分
三 萜烯类化合物
萜烯类化合物的基本结构单元是异戊二烯，其通式(C5H8)n
由n个这样的C5H8组成
n ≥ 2 可分为单萜烯(n=2)、倍半萜烯(n=3)、二萜烯(n=4)
三萜烯(n=6)、四萜烯（n=8）、多萜烯（n >8）
它们是无环或有环状碳氢化合物
如果分子内环含有羧基、羟基、酯基、羰基及其它官能基
则称为萜烯类化合物或类萜
萜烯类化合物又可根据分子结构是开链或环状，分为无环、单环、三环萜烯类
针叶木的抽提物含有从单萜到三萜与四萜烯的所有化合物
单萜类
由两分子异戊二烯构成的一类天然产物
有开链、单环和双环的多种结构
木材和精油中主要单萜有下列几种
α-蒎烯，它是最重要的单萜
为各种松节油的主要成分
松节油分为三种：脂松节油、木松节油和硫酸盐松节油
脂松节油是从松树上得到的松脂经过水蒸汽蒸馏
水蒸汽蒸出的部分我们称为松节油，剩余的高沸点物质我们称为松香
木松节油是松树砍伐以后，存在木材或松根中的松脂被有机溶剂抽提出来
再用水蒸汽蒸馏，水蒸汽蒸出的部分称为木松节油
剩余的高沸点物质称为木松香
硫酸盐松节油是松木制浆时小放气得到的松节油
松木中的树脂酸经碱皂化后悬浮于黑液中
碱液浓缩得到硫酸盐皂，经碱液皂化得到浮油松香，α-蒎烯并存在于许多精油之中
其化学反应主要发生在一个双键和一个易受异构化的环上
α-蒎烯加亚硝酰氯生成固体衍生物，常用作纯化和鉴定
在空气中它进行氧化和聚合反应，加氯化氢生成 2- 氯莰和若干二氢氯化苧烯
无机酸存在下α-蒎烯易与水分子起加成作用
使四节环断裂而转变为水合萜二醇
热异构化生成双戊烯、莰烯和无环萜等
β-蒎烯 它是α-蒎烯的同分异构体，亦具不对称碳原子
而且经常一道存在于各种松节油和许多精油之中
易异构为α-蒎烯，加亚硝酰氯不生成结晶物，但可氧化为结晶的诺蒎酸
Δ3- 蒈烯是印度松、长叶松等松节油的主要成分
具香味，在空气中易氧化并呈树脂状细粒物
异构化为单环萜
加氯化氢转化为枞萜和双戊烯氢氯化物的混合物
苧烯也是单环萜最重要的一种
存在于沼松等松节油和精油中
虽然它较稳定，但在空气中也会被氧化
水合作用生成不饱和萜品醇和水合萜二醇
在甲酸铜催化剂和加热下，它可发生歧化反应，生成对-伞花烃和对孟烯
β-水芹烯它是若干种松节油的主要成分之一
存在于包括加拿大香脂在内的多种精油中
为不稳定化合物，易在常压下蒸馏时发生聚合作用
有机化合物中碳原子数越少，其沸点越低，挥发就越快
反之难挥发，所以含碳数过多或过少都不宜作为香料
通常，香料化合物中含碳原子数在4-20个，其分子量在50-300较为适宜
松节油具有香料分子量、碳数、骨架、松节油分子量在136-210之间
碳原子数为10-15个，具有各种活泼基团可引进其它基团
带有双键、共轭双键、异丙基、三元环、四元环、亚甲基，非常适合合成香料
如樟脑，现在大部分都是松节油合成的
松节油是一种优良有机溶剂，广泛用于油漆、催干剂、胶粘剂、医药等。
可合成樟脑、龙脑、檀香、芳樟醇、松油醇、紫苏类、麝香类香料
倍半萜类
由三分子异戊二烯构成的一类天然产物
由于含十五个碳原子，故称倍半萜
该类化合物有开链、单环和双环的多种结构
倍半萜多与单萜类共存于植物挥发油中
是挥发油中高沸点部分（250280℃）的主要组成成分
倍半萜的含氧衍生物多有较强的生物活性及香气
亦是医药、食品、化妆品工业的重要原料，一般都有俗名
杜松烯为杜松、杉木等精油的组分，沸点 275 ℃
雪松烯为雪松等木材精油的组分，无色液体，沸点 262-263 ℃
长叶烯为长叶松、马尾松等精油的组分，油状液体，沸点 250-256 ℃
罗汉柏烯为我国侧柏木材精油的主要成分
倍半萜在温带阔叶材中为罕见组分，但在很多热带阔叶材中却找到多种化合物
二萜类由四分子异戊二烯构成的一类天然产物
有开链、单环、双环和三环的多种结构，包括中性二萜和树脂酸
广泛存在于针叶材及其含油树脂中，也是针叶材特别是松属的典型组分
中性二萜包括二萜烃、氧化物、醇类和醛类化合物
树脂酸又称二萜酸，为烃化的氢化菲核一元酸
分子式 C19H29COOH，具两个双键和一个羧基
按菲结构位次 A C B 编号，针叶材和松脂树脂酸有下列两种
枞酸型，它的结构特点是
C7 位有一个异丙基侧链，大多具共轭双键
易受热或酸异构化，亦被空气中的氧所氧化，紫外线区域内显示强的吸收光谱
海松酸型的结构特点
C7 位上有一个乙烯基和一个甲基，无共轭双键
对热或酸异构作用相对稳定，紫外线区域内显示弱的吸收光谱
树脂酸是脂松香、浮油松香和木松香的主要成分
松香广泛用于肥皂工业、造纸工业、油漆涂料工业
油墨工业、粘合剂工业、橡胶工业、食品工业、电器工业等
银杏内酯A是银杏治疗心脑血管疾病的主要有效成份之一
紫杉醇是红豆杉树皮中提取的具有八元碳环的二萜成分，具有抗肿瘤效果
三萜类
由六分子异戊二烯构成
有开链、四环和五环等多种结构
针、阔叶材均有链状的角鲨烯和与三萜紧密相关的甾醇
甾醇为甾类在 C3 位具有羟基的不饱和仲醇
一般植物油脂经皂化反应后转化为可溶于水的皂化物
其中不溶于水的、能溶于有机溶剂如乙醚中的所谓不皂化物质，就含大量甾醇
β-谷甾醇结构如图
β-谷甾醇在木材和树皮中分布很广
为松树、云杉、落叶松、杨树等的主要甾醇
另外，若干热带木材还含有一种特殊的三萜苷——皂苷
它是一种天然防腐剂，并且在水中能起泡，故在医学和工业上用作起泡剂和防腐剂
四萜类是由8个单元的异戊二烯构成，结构上大体左右对称或近于对称
一般是两端具有由2个单元异戊二烯组成的六元环
中间由4个单元异戊二烯组成的碳链所连接
在植物体内通常是数种同类物质混合存在
以胡萝卜素最为代表，广泛存在于胡萝卜根、南瓜、柑橘果皮及其他植物中
一般绿叶中也广泛分布，通常α、β、γ三种异构体共存，以β一胡萝卜素最多
多萜
由八个以上异戊二烯构成的一类天然产物，一般都有俗名
最常见的是具有经济价值的一些热带树种胶乳、内含马来树胶、杜仲胶和橡胶
这三种化合物均是以 1→4 连接的异戊二烯聚合物
但在聚合度和分子构型方面不同
前两种化合物是 1.4- 反式聚异戊二烯
而橡胶却为 1.4-顺式聚异戊二烯，故有弹性
杜仲叶中含杜仲胶约2%，无弹性、加热软化、放冷又固化
具可塑性，用于齿科填封剂、橡皮糖等
小结
提取物指用水、水蒸汽、有机溶剂、碱水和酸水提取物质的总称
萜类化合物分为单萜、倍半萜、双萜、四萜、多萜等
芳香族化合物分为单宁、黄酮类、芪、木质酚、醌类、简单酚类等
脂肪族化合物分为碳水化合物、含氮类化合物、多元醇类化合物
无机物-灰分
萜类化合物
基本结构单元是异戊二烯，其通式(C5H8)n n ≥ 2
可分为单萜烯(n=2)、倍半萜烯(n=3)、二萜烯(n=4)
三萜烯(n=6)、四萜烯（n=8）、多萜烯（n >8）
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-绪论
--绪论
-讨论
-1.1 植物纤维原料形成与分类
-1.1 植物纤维原料形成与分类--作业
-1.2 木材的宏观结构
--木材的宏观结构
-1.2 木材的宏观结构
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造
-1.3 针叶材与阔叶材的显微构造--作业
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构
-1.4 非木材原料的宏观与显微结构--作业
-1.5 纤维细胞壁超微结构
-1.5 纤维细胞壁超微结构--作业
-1.6 纤维形态学因素
-1.6 纤维形态学因素--作业
-讨论
-图文
-课程思政--中国文化自信案例1
--纸的故事（一）
-本章总结
-2.1 植物纤维原料的化学组成
-2.1 植物纤维原料的化学组成--作业
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响
-2.2 与纤维素相关的概念及化学组成对制浆造纸的影响--作业
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成
-2.3 常用植物纤维原料的化学组成--作业
-讨论
-图文
-本章总结
-3.1水分存在形式
-3.1水分存在形式--作业
-3.2 水分对木材的影响
-3.2 水分对木材的影响--作业
-讨论
-图文
-课程思政——木材水分与干缩湿胀实例
-本章总结
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质
-4.1木材提取物的定义、分类、结构和性质--作业
-4.2 芳香族化合物
-4.2 芳香族化合物--作业
-4.3 脂肪族化合物和无机物
-4.3 脂肪族化合物和无机物--作业
-4.4 提取物的分布、提取和分离
-4.4 提取物的分布、提取和分离--作业
-4.5 提取物对加工利用的影响
-4.5 提取物对加工利用的影响--作业
-讨论
-课程思政——提取物的高效利用实现绿水青山就是金山银山
--松脂采集
--松脂加工利用案例
-本章总结
-5.1糖化学基础
-5.1糖化学基础--作业
-5.2纤维素的存在、结构、性质
-5.2纤维素的存在、结构、性质--作业
-5.3纤维素物理结构
-5.3纤维素物理结构--作业
-5.4纤维素晶体结构
-5.4纤维素晶体结构--作业
-5.5纤维素结晶度及测定方法
-5.5纤维素结晶度及测定方法--作业
-5.6 纤维素润胀、溶解
-5.6 纤维素润胀、溶解--作业
-5.7 纤维素双电层及热解
-5.7 纤维素双电层及热解--作业
-5.8 纤维素酸水解和碱降解
-5.8 纤维素酸水解和碱降解--作业
-5.9 纤维素的氧化
-5.9 纤维素的氧化--作业
-5.10 纤维素酶降解
-5.10 纤维素酶降解--作业
-5.11纤维素酯化
-5.11纤维素酯化--作业
-5.12 纤维素醚化
-5.12 纤维素醚化--作业
-5.13纤维素接枝共聚与交联
-5.13纤维素接枝共聚与交联--作业
-5.14纤维素物理改性
-5.14纤维素物理改性--作业
-5.15细菌纤维素
-5.15细菌纤维素--作业
-讨论1
-讨论2
-图文
-拓展学习资料
--纸张结构
--纤维角质化定义
--纤维角质化机理
-课程思政--文化自信案例2（中国古名纸）
-课程思政——国家能源战略：生物质能源
-课程思政——文化自信案例3（纤维素与纺织）
-本章总结
-思维导图
-6.1半纤维素的命名、存在
-6.1半纤维素的命名、存在--作业
-6.2半纤维素提取
-6.2半纤维素提取--作业
-6.3半纤维素分离及糖基测定
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-6.4半纤维素的化学性质
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-6.5半纤维素与纸张的关系--作业
-6.6半纤维素利用
-6.6半纤维素利用--作业
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-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.1 绪论-木素的研究现状
-7.2 木素的存在及其生物合成
-7.2 木素的存在及其生物合成--作业
-7.3 木素概念及化学结构
-7.3 木素概念及化学结构
-7.4 木素的分离
-7.4 木素的分离--作业
-7.5 木素碳水化合物复合体
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-7.6 木素化学结构的研究方法
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-7.7 木素的紫外及红外光谱
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-7.8 木素的显色反应
-7.8 木素的显色反应
-7.9 木素化学结构与化学反应的关系
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-7.10 木素的亲核反应1-氢氧化钠脱木素
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-7.11 木素的亲核反应2-硫酸盐法脱木素
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-7.12 木素的亲核反应3-亚硫酸盐法脱木素
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-7.13 木素的亲电反应
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-7.14 木素的物理性质及特性
-7.14 木素的物理性质及特性
-7.15 木素的利用
-7.15 木素的利用
-讨论1
-讨论2
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-植物纤维化学实验资料
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-课程思政——文化自信案例3：中国造纸技术的贡献
-本章总结
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