مطالعة ساختاري ليگنين سودا و ديوكسان باگاس با استفاده از روش مشتق سازي و گسست كاهشي

Studying on the Soda and Dioxane Lignin of Bagasse using Derivatization Followed by Reductive Cleavage (DFRC)

    در این تحقیق ساختار لیگنین­های سودا (بخش محلول در اتانول) و دیوكسان باگاس با استفاده از روش مشتق­سازی– گسست كاهشی (DFRC) و برخی از فنون دستگاهی شامل كروماتوگرافی تراوش ژلی، كروماتوگرافی گازی- طیف­سنجی جرمی و طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته كربن 13 مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با یكدیگر مقایسه شد. این نتایج نشان داد كه مهمترین تركیب­های مونومری از شكسته شدن پیوندها در موقعیت­های β-O-4 حاصل می­شوند. همچنین در ساختار لیگنین باگاس هر سه نوع واحد ساختاری گواییاسیل، سیرینجیل و پارا-هیدروكسی فنیل به نسبت­های مختلف حضور دارند؛ اما برخی تفاوت­ها نیز در این دو لیگنین مشاهده شده است، ازجمله اینكه­ تنوع واحدهای ساختاری در لیگنین دیوكسان بیشتر از لیگنین سوداست. به بیان دیگر، لیگنین سودا تخریب شده و به اجزایی تبدیل شده كه از نظر ساختاری به هم نزدیك­ترند و دارای ساختارهای یكدست‌تری هستند. همچنین وزن مولكولی متوسط لیگنین دیوكسان بیشتر از لیگنین سوداست كه این امر ناشی از تخریب شیمیایی گسترده لیگنین سودا در جریان تولید آن در فرایند­های صنعتی تولید خمیركاغذ و درنتیجه تراكم ساختاری كمتر آن است. این مشاهدات نشان می­دهد كه استفاده از یك روش ملایم برای جداسازی لیگنین از ماده لیگنوسلولزی سبب تخریب و تغییر كمتر در لیگنین می­شود. از این رو در مطالعات ساختاری، لیگنین دیوكسان می­تواند به‌عنوان نماینده مناسبی از لیگنین مورد استفاده قرار گیرد.

In this study, the structure of Soda (soluble fraction in ethanol) and Dioxane lignins of bagasse were studied by using derivatization followed by reductive cleavage (DFRC) method and some techniques including gel permeation chromatography, gas chromatography-mass spectrometry and 13C-nuclear magnetic resonance spectroscopy and the results were compared. These comparative results show that the main monomeric compounds are obtained from the cleavage of β-O-4 bonds of lignins. The components obtained from Dioxane lignin and Soda lignin are guaiacyl, syringyl and p-hydroxyphenyl structures with different proportions. However, some differences have been observed in both lignins, including a variety of structural units in Dioxane lignin is greater than Soda lignin. In other words, soda lignin degradation and the structural components has become closer together and are more uniform structures. The average molecular weight of Dioxane lignin, is greater than Soda lignin, which is due to Soda lignin wide chemical degradation during industrial pulping processes and therefore it has less dense structure. These observations indicate that a mild method for lignin separation from a lignocellulosic material caused less damage and changes in lignin structure. Therefore, in structural studies, Dioxane lignin can actually be used as an appropriate representative of the lignin.