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Co-salen催化氧化木素—碳水化合物复合体及脱木素局部化学研究

秦建新  
【摘要】:木素存在于植物纤维细胞壁,是一种三维网络结构的聚合物。大部分纸张生产过程需去除木素,因此降解木素即脱木素过程是纸张制造工艺的一个重要的步骤。 研究表明,植物纤维原料中,木素与碳水化合物存在共价键连接,这些结构称为木素-碳水化合物复合体(lignin-carbohydrate complexes, LCC)。木素-碳水化合物的键合阻碍了制浆漂白过程木素的溶出,降低纸浆漂白能力。因此,寻求环境友好的脱木素技术,选择性地氧化木素,不损害纤维,是当前世界范围造纸工业的一个挑战。催化强化氧/过氧化氢的漂白脱木素技术已引起人们的关注,其中包括金属配合物的应用,以氧为氧化剂的Co-salen则是最有希望的降解木素的仿酶催化剂。 本文以Co-salen为催化活性组分,以甜竹中分离的LCC和化学合成的LCC模型物藜芦基丙三醇-β-愈创木基-a,γ-甲基醚为反应底物,采用红外、核磁和气-质联用分析技术,研究Co-salen催化O2/H2O2氧化LCC的结构变化与产物形成;从局部化学的角度,以扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDXA)分析Co-salen催化O2/H2O2氧化甜竹纤维各微区域(细胞角、胞间层、细胞壁)的脱木素规律。Co-salen显示出较好的催化降解LCC的能力,反应中苯环开环。LCC分子结构中纤维素和半纤维素如葡萄糖醛酸、木葡聚糖严重降解。β-O-4连接断裂产生2-甲氧基苯酚,Ca-Cβ的断裂产生醛。芳环甲氧基脱甲基,侧链a-,γ-位甲氧基较稳定。联苯类产物的检出说明可能存在游离基偶联反应。


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