半乳糖醛酸-木质素复合体结构的研究

以果胶前驱物α-D-半乳糖醛酸和木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷为起始物,在复合酶(β-葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶、漆酶和辣根过氧化物酶)的协同作用下,合成出半乳糖醛酸-DHP复合体(GDHPC).通过FT-IR及13C NMR测试,发现产物中DHP的主要结构单元为β-O-4、β-β、β-5和β-1结构.另外,还含有较多的松柏醇/醛和少量的香草醛结构,以及Ar-Cα H2-和醚化5-5’结构.产物GDHPC中,木质素结构单元主要通过α碳与α-D-半乳糖醛酸以酯键、缩醛键和苯甲醚键的方式结合.     

木质素模型化合物与松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-~(13)C]的聚合反应的研究

为了探讨造纸废水中残余木质素与木质素前驱物之间的聚合反应机理,研究了β-O-4型木质素模型化合物与木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷-[α-13 C]的聚合反应方法及其反应机理.采用红外光谱、13 CNMR波谱分析聚合产物的特性及结构,并用偏光显微镜对产物进行了观察;采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定了产物的数均相对分子质量(Mn).研究表明:在漆酶的催化作用下木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷与木质素模型物能很完全的发生聚合,产物中不存在起始物的晶体,Mn也大大的增加了.松柏醇-β-D-葡萄糖苷能与木质素模型物聚合,为进一步研究木质素前驱物松柏醇葡萄糖苷用于废水处理的研究奠定了基础.     

纤维素前驱物6-~(13)C标记示踪研究纤维素与木质素连接方式

从细胞壁多糖的角度分析糖单元与木质素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与苯丙氨酸解氨酶(PAL)的抑制剂L-2-氨氧基-3-苯基丙酸(AOPP)及外源性木质素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内,分析结果证明了(6-13C)尿苷二磷酸葡萄糖是对植物中纤维素进行选择性13C标记的合适的前驱物。从正常生长的银杏新生木质部组织提取木质素-碳水化合物复合体(LCC),并用纤维素酶和半纤维素酶酶解LCC得LCC酶解产物(EDLCC)。红外光谱及13C NMR检测LCC和EDLCC,分析证实了纤维素6位碳与木质素以苯甲醚键方式连接。     

木质素脱氢聚合物生物合成的探讨

模拟自然条件,以松柏醇葡萄糖苷为原料,在β-葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶及过氧化物酶存在下,分别用混合法和滴加法,来合成木质素脱氢聚合物(DHP).通过凝胶渗透色谱(GPC)、FT-IR、13C NMR与1H NMR分析,发现混合法所得DHP中β-5结构含量略高,而滴加法所得DHP中β-O-4结构含量较高.从GPC分析可以得到,混合法DHP的相对分子质量(Mr)低于滴加法DHP的Mr.从而,说明滴加的方法优于直接混合的方法.证实了β-O-4,β-β,β-5,β-1为DHP中的主要结构单元,此外还含有大量的松柏醇结构、少量香草醛及带有亚甲基结构的苯丙烷结构和以醚键与木质素相结合的少量碳水化合物.     

麦草酶解-温和酸解木质素的化学结构特性研究

采用酶解预处理、温和酸解和溶剂提取相结合的木质素分离新技术分离得到了代表性好的麦草纤维酶解-温和酸解木质素(EAL)。采用元素分析、定量31P NMR、衍生化后还原反应(DFRC)等分析技术和实验方法,对麦草EAL木质素的官能团含量、β-芳基醚键的特性与含量、二苯并二氧桥松柏醇(DBDO)结构等特性进行了较深入的研究。     

C NMR分析

以侧链α位带^13C同位素标记的柏松醇葡萄糖苷作为起始物，在实验室中模拟木质素生物合成过程人工合成脱氢聚合物（DHP），得到带^13C标记的DHP。用高分辨率固体^13CNMR和红外光谱对DHP进行了分析。红外分析结果显示：该实验条件下用松柏醇葡萄糖苷的合成的DHP同天然银杏木材的磨木木质素（MWL）在组成和结构上有较好的相似性，613CNMR证明了β－O－4、β－β、β－5和松柏醇结构为DHP的主要结构，另有少量香兰素结构和α－位亚甲基结构。     

植物细胞壁中甘露糖单元与木质素间化学键连接的研究

从甘露糖单元的角度分析半纤维素中糖单元与木质素苯丙烷结构单元之间的连接方式,从而阐明裸子植物中木质素-碳水化合物复合体(LCC)的木质素与半纤维素之间的相互关系。为了使生长中的植物细胞壁甘露糖单元上的碳原子被13C同位素示踪并抑制甘露糖向木质素转化,将带D-13C6-甘露糖、外源性木质素前驱物松伯醇-β-D-葡萄糖苷以及苯丙氨酸解氨酶的抑制剂AOPP一起投入到银杏(Ginkgo biloba L.)植株中。结果表明,新生木质部的LCC中甘露糖单元被13C同位素标记,而且对银杏的正常代谢没有明显的影响。从带13C标记的新生木质部组织提取LCC,并用纤维素酶和半纤维素酶酶解LCC得酶解LCC(EDLCC)。用FT-IR及13C NMR分析LCC和EDLCC,结果证明半纤维素中的甘露糖C-6位与木质素侧链的α-C以苯甲醚键方式连接。     

磨木木质素在硫酸盐法蒸煮过程中的降解及与木糖的缩合

在木糖存在的条件下,采用硫酸盐法蒸煮对蓝花楹磨木木质素(MWL)进行处理,然后对处理后的产物进行红外光谱和13 CNMR分析,研究蓝花楹MWL的结构变化,探讨在硫酸盐法蒸煮过程中木质素-碳水化合物复合体(LCC)的形成情况.研究发现:蓝花楹MWL结构单元之间的α-烷基芳基醚键、β-O-4型连接键很容易发生断裂,而在这些连接键发生断裂的同时,形成的木质素中间体与木糖通过化学键的结合,形成新的LCC结构.这种新形成的LCC结构主要是由β-O-4型木质素结构和5-5′缩合型木质素结构与木糖形成的以苯甲醚键连接的LCC,这种新形成的LCC结构对碱非常稳定.     

多糖存在下异丁香酚的脱氢聚合及LCC的形成

以异丁香酚为木质素生物合成的前驱物,采用混合法合成了木质素脱氢聚合物(DHP)和木质素-碳水化合物复合体(LCC),同时采用红外光谱、13C NMR波谱分析聚合产物的结构,探讨了漆酶催化脱氢聚合过程中形成的DHP与多糖(阿拉伯半乳聚糖)的聚合反应机理。结果表明:在漆酶的催化作用下,异丁香酚与阿拉伯半乳聚糖发生聚合形成了DHP与LCC,13C NMR波谱结果证实DHP中以β-O-4,β-β,β-5和β-1等结构为主,而LCC的13C NMR谱图中既有来自木质素的芳香族碳原子的信息,也有来自阿拉伯半乳聚糖的共振信号。     

毛白杨木材乙二醇醇解过程中木质素结构的FT-IR、1H NMR分析

为探讨木材乙二醇醇解过程中木质素结构的变化机理,以毛白杨磨木木质素(MWL)为研究对象,采用红外光谱和核磁共振等手段对醇解前后的木质素结构变化进行了分析.发现毛白杨木质素属于典型的愈创木基-紫丁香基型(GS型)木质素,G/S比值为1.37.醇解过程中木质素单元间β-O-4连接键大量断开,共轭羰基减少,甲基芳基醚键部分断开,产物中发现了大量新的酚羟基结构.醇解产生的低分子组分有芳香醚类、脂肪醚类、酚类、芳香酸类、不饱和酮类等物质.木质素大分子断裂的同时也有缩合反应发生.     

Formation and chemical structures of acid-soluble lignin I: sulfuric acid treatment time and acid-soluble lignin content of hardwood

To elucidate the formation mechanism of acidsoluble lignin (ASL) formed in the Klason lignin determination, beech wood meals were treated with sulfuric acid (SA) under various conditions, and the ASL solution was extracted with CHC1₃. The results indicated the following: (1) wood components yielding ASL are dissolved in 72% SA during the initial stage; (2) the quantity of ASL is highest during the initial stage, then decreases with prolonged time of 72% SA treatment and finally reaches a constant value; (3) soluble lignin prepared by 72% SA treatment and subsequent standing in 3% SA again yield insoluble Klason lignin and ASL after boiling in 3% SA; and (4) about half the amount of ASL is dissolved in CHC1₃. The foregoing suggest that wood components yielding ASL are dissolved in 72% SA at the beginning and finally change to ASL after being subjected to depolymerization, hydrolysis, and other reactions. ASL may thus be composed of low-molecular-weight degradation products and hydrophilic derivatives of lignin.     

卤胺磷木素合成及生物活性研究

以木材化学加工中的废物木素为原料，通过卤化、胺化得到卤胺木素。将卤胺木素与烷氧基氯化物作用得到卤胺磷木素化合物。经生物活性测定，该化合物对真菌类有较强生物活性。     

Preparation of strongly acidic cation-exchange resins from gymnosperm acid hydrolysis lignin

The chemical preparation of strongly acidic cation-exchange resin from sulfuric acid lignin (Klason lignin) (SAL), a typical acid hydrolysis lignin, was investigated. Sulfonation of resinified SAL itself gave a resin with an ion-exchange capacity of 2.3 mEq/g. After resinification with formaldehyde, the phenolized SAL with a reactivep-hydroxyphenyl group yielded a resin with an ion-exchange capacity of 3.2 mEq/g. The latter capacity is superior to that of the corresponding commercial phenol-type resins (2–3 mEq/g), but did not reach the level of the corresponding commercial styrene-type resins (4-5 mEq/g).This paper was presented at the 43th Lignin Symposium, Fuchu, October 1998     

Analysis on residue formation during wood liquefaction with polyhydric alcohol

Liquefactions of cellulose powder, steamed lignin, alkali lignin, and their mixtures were carried out to analyze the reaction process of wood using polyhydric alcohol. The liquefaction of wood proceeded immediately and wood components were converted to N,N-dimethylformamide (DMF)-soluble components. After that, the condensation reaction occurred with increasing reaction time. However, none of cellulose powder, steamed lignin, and alkali lignin condensed by themselves during their liquefaction. The mixture of cellulose and lignin was also liquefied, and condensed after a long reaction time. The results of analysis showed that the behavior of the mixture resembled that of wood with respect to molecular weight distribution and the main functional groups. Lignin was converted to DMF-soluble compounds in the initial stage of wood liquefaction, followed by cellulose gradually being converted into soluble compounds. After that, condensation reactions took place among some parts of depolymerized and degraded compounds from cellulose and lignin, and were converted into DMF-insoluble compounds. It was concluded that the rate-determining step of wood liquefaction was the depolymerization of cellulose. Furthermore, it was suggested that the condensation reaction was due to the mutual reaction among depolymerized cellulose and degraded aromatic derivatives from lignin or due to the nucleophilic displacement reaction of cellulose by phenoxide ion.Part of this report was presented at the 52nd Annual Meeting of the Japan Wood Research Society, Gifu, April 2002     

二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵的合成及性能研究

以麦草碱木质素为原料通过Mannich和磺化反应合成了二甲基-正丁基-磺化木质素基氯化铵(DBSLAC)两性表面活性剂,表征了其结构,考察其在不同pH值溶液中溶解性,并以铜离子为模拟废水考察了其吸附性能,以酸性黑(ATT)和亚甲基蓝为模拟染料废水考察了其絮凝性能。结果表明:傅里叶红外光谱(FT-IR)证明产物中含有季铵根和磺酸根的化学结构,DBSLAC含氮量2.34%。DBSLAC两性表面活性剂对Cu2+的吸附平衡符合Freundlich等温方程,并且在20 mL Cu2+溶液的初始质量浓度为100 mg/L,投加量0.002 g、pH值5.5和吸附时间2 h的条件下对Cu2+的吸附效果最佳,吸附量达262.34 mg/g;在20 mL染料溶液中,对酸性黑ATT(阴离子染料)的絮凝效果在投加量0.03 g、pH值2和染料质量浓度为0.1 g/L时最佳,最大脱色率75.41%;对亚甲基蓝(阳离子染料)的絮凝效果在投加量0.3 g、pH值9和染料质量浓度为0.1 g/L时最佳,最大脱色率97.87%,结果表明DBSLAC可用作重金属离子吸附剂和染料絮凝剂。     

木质素磺酸盐电化学氧化的低相对分子质量产物的初步研究

用PbO2电极在碱性条件下进行木质素磺酸盐电氧化降解研究,温度25℃,电流密度50~70 mA/cm2,电压0.8~2.0 V。电氧化产物经分离,用高效液相色谱分析。结果表明,木质素磺酸盐电氧化降解为香兰素、紫丁香醛、丁香酸、对羟基苯甲醛、苯乙酮、苯甲酸等6种低相对分子质量化合物。     

含乙酸木质素的聚氨酯的合成及其特性的研究

对来自乙酸法制浆废液的木质素进行了提取和纯制,并采用红外光谱和GPC研究了乙酸木质素的结构和分子质量。以乙酸木质素代替部分聚乙二醇合成了聚醚型聚氨酯,采用TGA、DSC和拉伸实验对乙酸木质素合成的聚氨酯(PU)进行了热性能和机械性能的研究。结果表明：乙酸木质素具有典型的聚多元醇结构,虽然有部分被乙酰化,但它具有很好的溶解性,而且分子质量较高;用木质素作原料合成的PU与典型的纯PEG型PU相比,木质素的添加使PU的玻璃点转变温度(t)升高和在600℃以下的分解百分率下降,说明以乙酸木质素为原料的PU高分子具有较好的耐热性能;同时,添加乙酸木质素的PU的强度和伸长率与纯PEG型PU相比有所下降,而且随木质素含量增加有一定程度的下降,说明乙酸木质素的加入对PU的强度有一定的影响。     

超声波处理对麦草碱木质素结构特性的影响

采用超声波作用于麦草碱木质素，探讨了超声波对碱木质素的活化作用，用化学法对超声波作用前后碱木质素官能团进行了定量测定，用凝胶色谱（GPC）测定了木质素相对分子质量的变化，用^1H NMR光谱对化学结构进行了分析。结果表明：超声波可以显著提高碱木质素酚羟基和醇羟基含量，当作用时间20min、作用功率200w、液料质量比100：1时，醇羟基含量从1．99mmol／g上升为4．14mmol／g，酚羟基含量从1．88mmol／g上升为2．54mmol／g，羧基含量从0．59mmol／g下降为0．29mmol／g，羰基含量从2．16mmol／g上升为2．68mmol／g。^1H NMR分析表明，愈创木基和紫丁香基峰面积与总峰面积的比值分别从3．61％和0．77％下降为0，甲氧基峰面积与总峰面积的比值从11．50％下降为8．90％。数均分子质量（Mn）和重均分子质量（Mw）分别从1179和10250上升为5031和11605，分散度（Mw／Mn）从8．69下降为2．31．