半纤维素是一种无定形聚合物,由通过β-糖苷键连接的约200个C5和C6糖单元组成。半纤维素具有亲水性,使细胞壁膨胀,赋予纤维弹性。与纤维素类似,半纤维素也可以转化为各种化合物。通过酸水解过程,半纤维素可以从C5单元中获得木糖或阿拉伯糖等五碳糖,然后进一步加工转化为木糖醇、糠醛、乳酸、二醇和乙醇等化合物。
其中,糠醛是重要的、可用于生产燃料添加剂和聚酯单体的关键化学品,全球年产量约为370000吨。由于化学组成和结构的复杂性,糠醛可以通过还原和氧化等手段直接或间接转化为80多种有价值的化合物,包括糠醇(FFA)、2-甲基呋喃(MF)、四氢呋喃(THFA)、1,2-戊二醇(1,2-PeD)和1,5-戊二醇(1,5-PeD)、乙酰丙酸、环戊酮(CPO) 和环戊醇(CPL)、呋喃、糠酸、马来酸(MAc)、马来酸酐(MA)、琥珀酸(SAc)等。
此外,糠醛还可用于制备由C8-C16碳氢化合物组成的航空燃料。这类绿色燃料可减少碳排放,有助于可持续发展,引起学术界的广泛关注。
半纤维素广泛存在于植物中,其中针叶林占15%-20%,阔叶林和草占15%-35%,但由于植物种类、成熟度、早晚材、细胞类型和形态部位的不同,其分布差异很大。
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