本文格式为Word版,下载可任意编辑木质素综述 木质素综述 木素是芳香族的高分子化合物,也是一类性质好像的物质的总称不同的原料木素分子的化学组成及布局都有差异它们是一种无定形布局的物质,存在 物的木化组织中,是细胞之间的粘接物,在细胞壁中叶含有,棉花、亚麻等纤维那么不含木素 木素作为具有三维立体布局的自然高分子聚合物,广泛存在于较高等的维管束植物门(被子植物、裸子植物、羊齿植物)中更加在目本植物中,木素是木质部细胞壁的主要成分之一,在木材中木素作为一种填充和粘结物质,在木材细胞壁中能以物理或化学的方式是纤维素纤维之间粘结和加固,增加木材的机械强度和抗争微生物侵蚀的才能,是木化植物直立屹立和不易腐蚀 木素在不同植物中的分布见下表: 植物种类 针叶木(被子植物) 含量(%) 25~35 阔叶木(被子植物中的双子叶植物) 15~25 单子叶植物或禾本科植物 20~25 这些木素具有苯基丙烷单位的根本骨架,但其芳香核片面有所不同,大致有如下三种:原始的陆生植物和针叶木的木素主要是愈疮木酚基丙烷(1);进一步进化的阔叶木木素含有(1)和紫丁香基丙烷(2);最进化的稻科,除(1)和(2)之外还有对—羟基苯基丙烷(3)构造单元。
总之与植物进化的同时,木素的构造单元也变得繁杂化 H3CO HO H3CO (1) H3CO (2) C—C—C HO C—C—C (3) HO C—C—C 虽然木质素只有三种根本布局,但是不同科植物,其木质素根本布局单元的数量比例区别很大阔叶木木质素的布局中存在大量的紫丁香布局单元如尾叶桉木质素紫外光降解产物中,w(丁香基型化合物)=58%,w(愈创木基型化合物)=18.75%.与桉木木质素相比,硫酸盐浆木质素降解产物中愈创木酚和紫丁香酚,在硫酸盐浆木质素中,m(紫丁香基):m(愈创木基)=4.3:1,而在桉木木质素中,该比例为6.4:1,针叶木木质素的布局单元与愈创木基型布局单元为主,其余为少量对羟苯基型麦草木质素主要由非缩聚愈创木基单元、非缩聚紫丁香基单元组成,其聚合度n比例为1.44:1:3.24竹类木质素中—OCH3基含量与阔叶木质素相近 木质素的理化性质及其对应的亲电亲核回响 化学性质 木质素的化学性质包括发生在苯环上卤化、硝化和氧化回响;发生在侧链的苯甲醛基、芳醚键和烷醚键上的回响;木质 素的改性和显色回响等。
其中木质素布局单元回响分为亲核和亲电两大类回响 一些试剂的亲核性 亲核试剂 H2O C6H5O— SO2 OH— SCN H2SO3 SO3H— SO3— SH— CH3O (1)木质素布局单元侧链的化学回响 木质素侧链上的回响都与制浆和木质素改性有关,其回响的本质是亲核回响有如下一些试剂能和木质素发生亲核回响 ——E 1.00 1.46 1.51 1.65 1.83 1.99 2.27 2.57 2.57 2.74 ①在碱性介质中,由HO—、HS—、S2—亲核试剂作用使主要醚键断裂,如α—芳醚键、酚型α—烷醚键和酚型β—芳醚键的断裂,木质素大分子碎片化,片面木质素溶解于回响溶液中酚型布局单元解离成酚盐阴离子,酚盐阴离子的盐氧原子通过诱导和共轭效应影响苯环,使其邻位和对位活化,进而影响C—O键稳定性,使α—芳醚键断裂,生成了亚甲基醌中间体,亚甲基醌芳环化生成1,2-二苯乙烯以氢氧化钠蒸煮中木质素的回响为例 祥见教材 ②在中性介质中,与亲核试剂HSO3—或SO3—发生回响,是醚键断裂,引进SO3—基团于降解的木质素碎片中性亚硫酸盐溶液和木质素的回响为例祥见教材 ③在酸性介质中,主要涉及的事酸性亚硫酸盐制浆过程中木质素碎片化回响,SO2水溶液作为亲和试剂,酚型和非酚型α—芳醚键断裂,α—碳磺化,木质素分子亲水性增加,溶解于回响液中。
酚型和非酚型α—烷醚键,也可以发生类似回响以酸性亚硫酸盐溶液和木素的回响为例 祥见教材 (2)木质素布局中芳环的化学回响 木质素布局单元中芳香环的化学回响与木质素的漂白过程及其改性紧密相关,分为亲电和亲核回响 ①亲电取代回响:主要是取代和氧化回响 亲电试剂有氯、二氧化氯、分子氧、臭氧、硝基阳离子等木质素侧链收到亲电试剂置换二断裂,β—芳醚键氧化断裂,脂肪族侧链氧化成羧酸,芳环氧化分解成邻醌布局的化合物,结果氧化成而羧酸衍生物以氯与木素的回响为例 CL2+H2O=HOCL+HCL 2HOCL=OCL—+H2O+CL H2O+CL=H2O+CL— ②亲核回响:与木质素中芳环发生亲核回响的试剂有氢氧离子、次氯酸离子和过氧化氢离子这些亲核试剂都有能降解的木质素碎片中有色布局基团发生回响,不同程度地破换有色布局 (3)木质素的显色回响 ①木质素与浓无机酸的缩合回响:主要与木质素布局中松柏醛布局有关 ②Maule显色回响:用高锰酸钾和盐酸处理木材,再以氨水处理,阔叶才木质素显紫色紫丁香环经过高锰酸钾和盐酸处理生成甲氧基领苯二酚,在用氨水处理生成甲氧基邻苯醌布局显色回响。
③Cross-Bevan回响:用氧气处理润湿状态下的无抽提物木材,木质素回响后生成氯化木质素,后用亚硫酸及亚硫酸钠处理,阔叶材木质素显红紫色 物理性质 (1) 木质素的分子量和多分散性 任何一种分开方法都有可能引起木质素的局部降解和变化因此,原本木质素的分 子量是无法确知的 (2) 木质素的溶解性 木质素布局中存在羟基等大量极性基团,造成了很强的分子内和分子间的氢键,因此原本木质 素是溶解于任何溶剂的 (3) 木质素的热性质 木质素为无定形的热塑性高聚物在定温下稍显脆性,在溶液中不成膜具有玻璃态转化性质, 在玻璃化温度下,木质素呈玻璃固态;在玻璃化温度以上,分子链发生运动,木质素软化变黏,并具有粘胶力 (4) 相对密度 木质素的相对密度大约在1.35~1.50之间 (5) 颜色 原本木质素是一种白色或近无色的物质,现在见到的木质素颜色是在分开、制备过程中造成的 — 5 —。