木質(zhì)素.(081223)

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1、木質(zhì)素(lignin)-概述木質(zhì)素是由四種醇單體（對(duì)香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇）形成的一種復(fù)雜酚類聚合物。木質(zhì)素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的成分之一，具有使細(xì)胞相連的作用。在植物組織中具有增強(qiáng)細(xì)胞壁及黏合纖維的作用。其組成與性質(zhì)比較復(fù)雜，并具有極強(qiáng)的活性。不能被動(dòng)物所消化，在土壤中能轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)。如果簡(jiǎn)單定義木質(zhì)素的話，可以認(rèn)為木質(zhì)素是對(duì)羥基肉桂醇類的酶脫氫聚合物。它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反應(yīng)。木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁的主要組成部分。紙漿中根據(jù)所含木質(zhì)素量可化學(xué)漿約15%，機(jī)械木漿幾乎含有全部。它還用于制備香蘭素和二甲基亞砜，也可用作鞣料或膠黏劑等。用濃酸溶解植物纖維和用堿提取木質(zhì)素。

2、前者以72%硫酸溶解，經(jīng)有機(jī)溶劑提取后，使木質(zhì)素沉淀而了。后者以燒堿溶液在170～180℃高溫下處理試料，提取木質(zhì)素，在提取液中加酸酸化而沉淀分離。化學(xué)品或合成樹脂反應(yīng)可得相應(yīng)的木質(zhì)素樹脂。因單體不同，可將木質(zhì)素分為3種類型：由紫丁香基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的紫丁香基木質(zhì)素（syringyllignin，S-木質(zhì)素），由愈創(chuàng)木基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的愈創(chuàng)木基木質(zhì)素（guajacyllignin，G-木質(zhì)素）和由對(duì)-羥基苯基丙烷結(jié)構(gòu)單體聚合而成的對(duì)-羥基苯基木質(zhì)素（hydroxy-phenyllignin，H-木質(zhì)素）；裸子植物主要為愈創(chuàng)木基木質(zhì)素（G），雙子葉植物主要含愈創(chuàng)木基-紫丁香基木質(zhì)素

3、（G-S），單子葉植物則為愈創(chuàng)木基-紫丁香基-對(duì)-羥基苯基木質(zhì)素（G-S-H）。從植物學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，木質(zhì)素就是包圍于管胞、導(dǎo)管及木纖維等纖維束細(xì)胞及厚壁細(xì)胞外的物質(zhì)，并使這些細(xì)胞具有特定顯色反應(yīng)（加間苯三酚溶液一滴，待片刻，再加鹽酸一滴，即顯紅色）的物質(zhì)；從化學(xué)觀點(diǎn)來看，木質(zhì)素是由高度取代的苯基丙烷單元隨機(jī)聚合而成的高分子，它與纖維素、半纖維素一起，形成植物骨架的主要成分，在數(shù)量上僅次于纖維素。木質(zhì)素填充于纖維素構(gòu)架中增強(qiáng)植物體的機(jī)械強(qiáng)度，利于輸導(dǎo)組織的水分運(yùn)輸和抵抗不良外界環(huán)境的侵襲。木質(zhì)素在木材等硬組織中含量較多，蔬菜中則很少見含有。一般存在于豆類、麥麩、可可、巧克力、草莓及山莓的種子部分

4、之中。其最重要的作用就是吸附膽汁的主要成分膽汁酸，并將其排除體外。另外，雖然其詳細(xì)情況目前尚不得而知，但木質(zhì)素的構(gòu)造與多酚非常相似，故此，木質(zhì)素與多酚應(yīng)該有密切的關(guān)系?？傊邔?duì)于身體都有很好的作用。木質(zhì)素-結(jié)構(gòu)和性質(zhì)日本的八浜羲和曾對(duì)木質(zhì)素下過這樣的定義：木質(zhì)素是在酸作用下難以水解的相對(duì)分子質(zhì)量較高的物質(zhì)，主要存在于木質(zhì)化植物的細(xì)胞中，強(qiáng)化植物組織。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜化合物，共有三種基本結(jié)構(gòu)(非縮合型結(jié)構(gòu))，即愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)、紫丁香基結(jié)構(gòu)和對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)式如圖所示，木質(zhì)素單體的分子結(jié)構(gòu)同時(shí)含有多種活性官能團(tuán)，如羥基、羰基、羧基、甲基及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)。其中羥基在木質(zhì)素中

5、存在較多，以醇羥基和酚羥基兩種形式存在，而酚羥基的多少又直接影響到木質(zhì)素的物理和化學(xué)性質(zhì)，如能反映出木質(zhì)素的醚化和縮合程度，同時(shí)也能衡量木質(zhì)素的溶解性能和反應(yīng)能力；在木質(zhì)素的側(cè)鏈上，有對(duì)羥基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、對(duì)羥基肉桂酸、阿魏酸等酯型結(jié)構(gòu)存在，這些酯型結(jié)構(gòu)存在于側(cè)鏈的α位或γ位。在側(cè)鏈α位除了酯型結(jié)構(gòu)外，還有醚型連接，或作為聯(lián)苯型結(jié)構(gòu)的碳-碳聯(lián)結(jié)。同酚羥基一樣，木質(zhì)素的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)也直接關(guān)系到它的化學(xué)反應(yīng)性。對(duì)羥苯基結(jié)構(gòu)愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)紫丁香基結(jié)構(gòu)由于木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團(tuán)，因此可以進(jìn)行氧化、還原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺

6、化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚或接枝共聚等許多化學(xué)反應(yīng)。其中，又以氧化、酞化、磺化、縮聚和接枝共聚等反應(yīng)性能在研究木質(zhì)素的應(yīng)用中顯示著尤為重要的作用，同時(shí)也是擴(kuò)大其應(yīng)用的重要途徑。在此過程中，磺化反應(yīng)又是木質(zhì)素應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，到目前為止，木質(zhì)素的應(yīng)用大都以木質(zhì)素磺酸鹽的形式加以利用。在亞硫酸鹽法生產(chǎn)紙漿的工藝中，正是由于亞硫酸鹽溶液與木粉中的原本木質(zhì)素發(fā)生了磺化反應(yīng)，引進(jìn)了磺酸基，增加了親水性，而后這種木質(zhì)素磺酸鹽在酸性蒸煮液中進(jìn)一步發(fā)生水解反應(yīng)，使與木質(zhì)素結(jié)合著的半纖維素發(fā)生解聚，從而使木質(zhì)素磺酸鹽溶出，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素、纖維素與半纖維素的分離，得到了紙漿，同時(shí)也使木質(zhì)素的應(yīng)用成為了可能。木質(zhì)

7、素-應(yīng)用利用木質(zhì)素作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的方法，屬木質(zhì)素在橡膠工業(yè)中應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。其要點(diǎn)是在濃縮的造紙廢液中加進(jìn)甲醛制成木質(zhì)素甲醛樹脂，再按比例加入硫磺、氧化鋅、硬脂酸、硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活化劑與橡膠在一定溫度下進(jìn)行硫化。本發(fā)明可使橡膠中填充大量木質(zhì)素仍不需加軟化劑，這既節(jié)省大量橡膠，又可獲得優(yōu)良性質(zhì)的硫化膠，同時(shí)硫化中不會(huì)塵土飛揚(yáng)污染環(huán)境，又使造紙廢液變害為利，有著很大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著人類對(duì)環(huán)境污染和