低共熔溶剂在木质素分离方面的研究进展

发布时间：2021-12-16 19:15

　　木质素是自然界中含量丰富的可再生芳香族聚合物,其结构复杂并与碳水化合物之间存在致密连接,这使得木质素难以高效分离。低共熔溶剂（DES）是一种新型绿色离子液体,凭借着独特的物化性质已被成功应用于木质素的溶解和分离。本文从低共熔溶剂溶解木质素及其相关机理出发,综述了低共熔溶剂分离提取木质素的研究进展,重点阐述了木质素在分离提取过程中受DES的组成、配比、酸碱度、官能团,体系的水含量,原料,反应时间、温度,外加催化剂、共熔剂及其他辅助方式的影响,并介绍了DES提取分离所得木质素产物低共熔溶剂木质素（DESL）的结构特征,最后对DES在木质素分离提取方面的研究工作进行了总结与展望。 

【文章来源】：林产化学与工业. 2020,40(03)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

典型的氢键供体结构

此外,低共熔溶剂可以提供一个温和的酸碱催化体系,通过断裂木质素苯环侧链上的碳碳键、醚键实现生物质组分分离或者木质素解聚的目的。Alvarez-Vasco等[37]利用ChCl-乳酸预处理木质素二聚体模型化合物发现,β-O- 4键连接的愈创木基丙三醇-β-愈创木基醚几乎全部转化为愈创木酚、希伯特氏酮类化合物及其中间体,该反应机理类似于酸解木质素,但与酸解相比,低共熔溶剂处理过程中得到较少的副产物或酚类再缩合产物。在处理由C—C键连接的羟罗汉脂素过程中并没有检测到解聚产物,说明低共熔溶剂对于C—C键仅有很弱甚至没有有效的作用,Hiltunen等[38]在对ChCl-硼酸的研究中也报道了类似的脱木质素机理。另一方面,中性低共熔溶剂(如ChCl-ZnCl2)倾向于木质素芳香环上甲氧基(而不是β-O- 4键)的裂解,这也导致了酚羟基的显著增加,而处理后木质素的相对分子质量却没有明显下降[39]。2.2 低共熔溶剂分离提取木质素的研究

木质素的溶解度从根本上取决于溶剂的物理化学性质。Francisco等[27]首次较系统地研究了木质素、纤维素和淀粉(多糖)在26种低共熔溶剂中的溶解特性,研究发现:由羧酸和季铵盐组成的低共熔溶剂对木质素具有很好的溶解性能(60 ℃,14.9 mg/g)。通常,单羧酸基低共熔溶剂(如氯化胆碱-乳酸)比多羧酸基低共熔溶剂(如氯化胆碱-苹果酸)对木质素的溶解效果更好。Kroon和Lynam等[30-31]使用氯化胆碱-甲酸/乳酸/乙酸、甜菜碱-乳酸和脯氨酸-乳酸对纤维素、半纤维素和木质素进行溶解实验,研究进一步证实了低共熔溶剂对木质素可以进行选择性溶解。此后,众多研究者合成并利用一系列低共熔溶剂溶解木质素,这些低共熔溶剂的氢键受体(HBAs)主要为季铵盐、季鏻盐等有机盐,以氯化胆碱(ChCl)居多;典型的氢键供体(HBDs)以羧酸、酰胺、多元醇类等有机物为主。典型的氢键受体和氢键供体结构如图1和图2所示。图2 典型的氢键供体结构

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于氯化胆碱低共熔溶剂的木质素提取改性和降解研究[D]. 李利芬.东北林业大学 2015



本文编号：3538682