PHÂN TÍCH NHÓM PHENOLIC TRONG LIGNIN BIẾN TÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN PROTON 1H-NMR
DOI:
https://doi.org/10.70169/VJFS.1332Từ khóa:
Hydromethylolation, lignin, formaldehyde, 1H-NMRTóm tắt
Nhóm phenolic trong lignin được phân tích bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H ( -NMR) ở tần số 500 MHz được áp dụng trên các mẫu lignin đã acetyl hóa hòa tan trong dung môi (CDCl3). Dưới các điều kiện biến tính, phần lớn các tín hiệu từ proton trong các nhóm hydroxyl phenolic được tìm thấy trong khoảng phổ . Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng nhóm phenolic trong lignin đạt khoảng 0,24 ppm nhóm trên mỗi đơn vị phenylpropane. Đối với lignin biến tính, tổng số nhóm phenolic được ước tính là 0,18 ppm nhóm trên mỗi đơn vị phenylpropane, với sự xuất hiện rõ rệt của các đơn vị cấu trúc loại guaiacyl ( 2,8 ppm) và syringyl ( 3,2 ppm). Trong đó, tỷ lệ các nhóm phenolic thuộc đơn vị guaiacyl được ghi nhận cao hơn so với đơn vị syringyl. Nghiên cứu khẳng định việc kết hợp các kỹ thuật NMR là phương pháp tin cậy để làm sáng tỏ các biến đổi cấu trúc và đánh giá tiềm năng ứng dụng của lignin trong sản xuất chất kết dính và vật liệu sinh học.
Tài liệu tham khảo
1. Bujanovic, B., Ralph, S., Reiner, R., 2010. Polyoxometalates in oxidative delignification of chemical pulps: effect on lignin. Materials 3 (3): 1888-1903. DOI: 10.3390/ma3031888.
2. Calvo-Flores, F.G. and Dobado, J.A., 2010. Lignin as renewable raw material. ChemSusChem 3 (11): 1227-1235. DOI: 10.1002/cssc.201000157.
3. Ferguson, R.C. and Phillips, W.D., 1967. High-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy. Science 157 (3786): 257-267. DOI: 10.1126/ science.157.3786.257.
4. Lora, J.H. and Glasser, W.G., 2002. Recent industrial applications of lignin: a sustainable alternative to nonrenewable materials. Journal of Polymers and the Environment 10: 39-48. DOI: 10.1023/A:1021070006895.
5. Lu, F. and Ralph, J., 2010. Chapter 6-Lignin, Cereal Straw as a Resource for Sustainable Biomaterials and Biofuels, 169-207. Amsterdam: Elsevier
6. Ludwig, C. H., Nist, B. J., & McCarthy, J. L., 1964. Lignin. XII. 1 the high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy of protons in compounds related to lignin. Journal of the American Chemical Society, 86(6), 1186-1196. DOI: 10.1021/ja01060a046
7. Lundquist, K., 1992. Proton (1H) NMR spectroscopy. In: Methods in Lignin Chemistry (ed. S.Y. Lin and C.W. Dence), 242-249. Berlin, Heidelberg: Springer.
8. Mansfield, S.D., Kim, H., Lu, F., and Ralph, J., 2012. Whole plant cell wall characterization using solution-state 2D NMR. Nature Protocols 7 (9): 1579-1589. DOI: 10.1038/nprot.2012.064.
9. Ragauskas, A.J., Beckham, G.T., Biddy, M.J., 2014. Lignin valorization: improving lignin processing in the biorefinery. Science 344 (6185): DOI: 1246843. 10.1126/science.1246843.
10. Ralph, J., Lundquist, K., Brunow, G., 2004. Lignins: natural polymers from oxidative coupling of 4-hydroxyphenyl-propanoids. Phytochemistry Reviews 3: 29-60. DOI: 10.1023/B:PHYT.0000047809.65444.a4.
11. Schutyser, W., Renders, A.T., Van den Bosch, S., 2018. Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerisation, and upgrading. Chemical Society Reviews 47 (3): 852-908. DOI: 10.1039/c7cs00566k.
12. Su, S., Wang, S., and Song, G., 2021. Disassembling catechyl and guaiacyl/syringyl lignins coexisting in Euphorbiaceae seed coats. Green Chemistry 23 (18): 7235-7242. DOI: 10.1039/d1gc02131a.
13. Wen, J.-L., Sun, S.-L., Xue, B.-L., and Sun, R.-C., 2013. Recent advances in characterization of lignin polymer by solution-state nuclear magnetic resonance (NMR) methodology. Materials 6 (1): 359-391. DOI: 10.3390/ ma6010359.
