Лигнин. Функциональные группы лигнина. Связь лигнина в димерных структурах. Связи лигнина с полисахаридами

Оглавление

Введение  3

Глава 1. Химия лигнина  6

1.1 Структурные единицы лигнина  6

1.2 Методы выделения лигнина  7

1.3 Функциональные группы лигнина  8

1.4 Димерные структуры лигнина  16

1.5 Основные типы связей между структурными единицами лигнина 17

1.6 Химические связи лигнина с полисахаридами  18

Глава 2. Химия древесины и лигнин  22

2.1 Лингификация клеточных стенок и связь лигнина с углеводами  22

2.2 Роль лигнина в древесине 24

2.3 Получение технических лигнинов  26

2.4 Выделение и определение целлюлозы  27

2.5 Холоцеллюлоза и методы ее выделения  28

2.6 Разработка новых материалов древесины  30

Заключение  32

Список использованной литературы  33

Введение

Лигнин – один из ключевых компонентов древесной клеточной стенки, играющий важную роль в структуре и функциональности древесины. Этот полимер представляет собой сложную трехмерную сеть, образованную множеством функциональных групп, которые определяют его физико-химические свойства. Изучение структуры и взаимодействий лигнина становится важным аспектом химии древесины, поскольку это способствует пониманию его воздействия на механические и химические свойства материала.Актуальность исследования химии лигнина, его функциональных групп, димерных структур и взаимодействия с полисахаридами в контексте химии древесины обусловлена рядом ключевых факторов.Во-первых, лигнин является основным компонентом древесной клеточной стенки, и его структура и свойства напрямую влияют на физические и химические характеристики древесины. Понимание этих взаимосвязей имеет важное значение для разработки новых материалов с оптимальными свойствами, таких как биотопливо, биоразлагаемые полимеры и другие продукты на основе древесины.Во-вторых, в свете современных экологических проблем и стремления к устойчивому развитию, использование древесины как возобновляемого ресурса становится все более актуальным. Понимание химической природы лигнина помогает разработать более эффективные и экологически устойчивые методы переработки древесины, снижая при этом воздействие на окружающую среду.Третий аспект актуальности заключается в роли лигнина в производстве целлюлозы и бумаги. Взаимодействие лигнина с полисахаридами оказывает существенное воздействие на технологические процессы и качество получаемой продукции. Исследование этих взаимосвязей способствует оптимизации производства и снижению затрат.Таким образом, изучение химии лигнина и его взаимодействий в древесине представляет не только фундаментальный интерес для науки, но и имеет практическое значение для развития более устойчивых и эффективных технологий в различных отраслях, связанных с использованием древесины.В данной курсовой работе рассматривается химическая структура лигнина, выделяются его функциональные группы и рассматривается связь в димерных структурах лигнина. Особое внимание уделяется взаимодействию лигнина с полисахаридами – другими важными компонентами древесной клеточной стенки. Это взаимодействие оказывает существенное влияние на свойства древесины и является ключевым фактором в процессах переработки древесины, таких как производство целлюлозы и бумаги. В результате анализа этих вопросов становится возможным более глубокое понимание химии древесной клеточной стенки и разработка более эффективных технологий ее переработки.Цель работы: Исследование химической структуры лигнина, выделение его функциональных групп, анализ димерных структур лигнина и изучение взаимосвязей с полисахаридами в контексте химии древесины.Задачи:Провести обзор литературы по химической структуре лигнина и его роли в древесной клеточной стенке.Выделить и классифицировать функциональные группы лигнина, определить их влияние на свойства этого полимера.Рассмотреть димерные структуры лигнина, выявить особенности и взаимосвязи между мономерами.Изучить взаимодействие лигнина с полисахаридами, анализировать влияние этого взаимодействия на свойства древесины и ее возможности в различных промышленных процессах.Проанализировать практические применения полученных знаний о структуре и взаимодействии лигнина, особенно в свете разработки новых материалов и усовершенствования технологий переработки древесины.Представить выводы на основе проведенного исследования и сделать рекомендации для дальнейших исследований в данной области.Предмет исследования: Химия древесины с углубленным изучением лигнина, его функциональных групп, димерных структур и взаимодействий с полисахаридами.Объект исследования: Древесная клеточная стенка с фокусом на химической структуре лигнина.

Список использованной литературы

Азаров В.И, Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров - Санкт-Петербург: СПбЛТА, 2019. - 628 с.

Барышников С.В. Изменения структурной упорядоченности древесины осины в процессе ее механохимической активации и гидролиза / С.В. Барышников, В.И. Шарыпов, A.M. Жижаев, Н.Г. Береговцова, Б.Н. Кузнецов // Научный журнал СФУ. Химия. - 2020. - № 2. - С. 120-127.

Базарнова Н.Г. Химия древесины и ее основных компонентов - Барнаул: Азбука, 2022. - 50 с.

Будаева В. В. Пути полной и экологически чистой переработки возобновляемого растительного сырья / В.В. Будаева, Р.Ю. Митрофанов, В.Н. Золотухин, М.В. Обрезкова, Е.А. Скиба, С.Г. Ильясов, Г.В. Сакович, JI.A. Опарина, О.В. Высоцкая, Н.А. Колыванов, Н.К. Гусарова, Б.А. Трофимов // Ползуновсткий вестник. - 2019. -№ 4. - С. 158-167.

Грушииков О.П., Елкин В.В. Достижения и проблемы химии лигнина -Москва: Наука, 2021. - 297 с.

Кузнецов Б.Н. Разработка способа получения пищевых волокон из соломы пшеницы и шелухи овса / Б.Н. Кузнецов, В.Г. Данилов, О.В. Яценкова // Научный журнал СФУ. Химия. - 2019. - № 2. - С. 156-164.

Кузнецова С.А. Оптимизация процесса делигнификации древесины осины уксусной кислотой в присутствии пероксида водорода и серно-кислотного катализатора / С.А. Кузнецова, В.Г. Данилов, О.В. Яценкова // Научный журнал СФУ. Химия.-2019.-№ 1. - С. 181-189.

Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учебное пособие для вузов - Москва: Экология, 2021.-320 с.

Роговин 3.А. Химия целлюлозы и ее спутников - Москва: Наука, 2019.-670 с.

Сазонов Ю.Н. Термохимия лигнина / Ю.Н. Сазонов, А.В. Грибанов // Журнал прикладной химии. - 2020. - Т. 83. - № 2. - С. 175-194.

Хергерт Г.Л. ИК-спектры лигнина - Москва: Химия, 2022. - 632 с.

Cho J. Kinetics and reaction chemistry for slow pyrolysis of enzymatic hydrolysis lignin and organosol v extracted lignin derived from maple wood / J. Cho, S. Chu, P.J. Dauenhauer, G.W. Huber// Green Chem. - 2022. - V. 14. -№ 2.-P. 428-439.

Wahyudiono Recovery of phenolic compounds through the decomposition of lignin in near and supercritical water / Wahyudiono, S. Mitsuru, G. Motonobu // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2020. - V. 47. -№9-10.-P. 1609-1619.