Структурно-химическая характеристика и редокс-свойства лигнинов травянистых растений родиолы розовой и серпухи венценосной

• Автор: Белый, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Лигнин травянистых растений как полифункциональное соединение

1.2. Критерии реакционной способности лигнина

1.3. Топологическая структура лигнина, е влияние на реакционную способность

1.4. Выводы, постановка цели и задачи исследования

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика объектов исследования

2.2. Методики определения компонентного состава исходного растительного сырья

2.3. Методики выделения образцов.

2.4. Методики определения функционального и элементного состава лигнинов.
2.5. Методы ИК, ЯМР и ЭПРспектроскопического исследования лигнинов
2.6. Методы определения молекулярных масс и исследования топологической структуры макромолекул
2.7. Метод определения эффективного потенциала лигнинов
2.8. Методы определения значений рКа лигнинов и растительных экстрактов
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Молекулярный уровень структурной организации ДЛС и ДЛР
3.1.1. Элементный состав, функциональный состав лигнинов
3.1.2. ЯМРанализ структуры лигнинов ДЛР и ДЛС
3.1.3. Сравнительный анализ ИКспекгров лигнинов ДЛС и ДЛР
3.1.4. ЭРспектроскопия лигнинов ДЛС и ДЛР
3.2. Гидродинамические свойства и топологическая структура ДЛС и ДЛР
3.3. Кислотноосновные свойства растительных
экстрактов и лигнинов
3.3.1. Определение значений рКа экстрактов хвои пихты
3.3.2. Дифференцированное определение констант кислотности функциональных групп лигнина
3.3.3. Редокссвойства лигнинов ДЛС и ДЛР
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Содержание лигнина в различных растениях довольно сильно варьирует древесные растения содержат от до лигнина. Травянистые менее лигнифицировашгы, например многолетние растения семейства мальвовых содержат от до лигнина, а в некоторых злаковых культурах содержится около лигнина. Многочисленными исследованиями было отмечено неравномерное распределение лигнина в струюурных элементах растительной ткани. Несомненная ценность таких исследований в том, что можно ретроспективно судить о природных механизмах и условиях биосинтеза лигноуглеводной матрицы, которые оказывают основное влияние на свойства лигнинов тех или иных растений. Интересные данные по распределению лигнина в клетках недревссных растений были получены в работе 7 методами интерференционной микроскопии и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии СЬ8М. В частности было определено, что стебли пшеницы имеют сравнительно низкий уровень лигнификации для срединной пластинки и 9 для вторичной стенки, тогда как клеточная структура льна имеет соответствующие показатели и . Химической структуре и функциональному составу малоизмененных лигнинов недревесных растений посвящено сравнительно небольшое количество работ. Наиболее важными параметрами, позволяющими характеризовать химическую природу различных лигнинов, изначально являлись содержание метоксилов и элементный состав. Позднее распространение получили химические методы определения гидроксильных, карбонильных и карбоксильных групп. Приводимые в литературе данные по компонентному составу травянистых растений, в том числе по содержанию лигнина, зачастую неоднозначны и противоречивы. Количественное содержание компонентов недревесных растений в значительной степени зависит от ряда факторов вида растений, фазы развития, района произрастания, климатических условий, химического состава почвы. Имеются сведения о лигнинах семейств злаковых, мальвовых, бобовых, льновых, липовых, молочайных. Основным сырьевым источником для выделения образцов лигнина диоксанлигнины, лигнины механического размола, щелочные служили сельскохозяйственные, и технические культуры пшеница, рис, хлопчатник, тростник, кукуруза, кенаф, что тесным образом связано с поиском путей утилизации лигносодержащих отходов. Далимовой систематизированы и проанализированы имеющиеся в литературных источниках данные по лигнинам травянистых растений 8. Так, сравнение развернутых эмпирических формул Срформул позволяет утверждать о существенных различиях лигнинов травянистых растений и поливариантности структурных фрагментов и типов связей между ними табл. Причем Срформула, которая отражает усредненный химический состав мономерного звена лигнинов, зависит не только от ботанического происхождения видовой принадлежности, но и фазы развития растения и расположения в том или ином вегетативном органе. Различное количество атомов кислорода, не входящего в состав ОСН3, ОН и СОгрупп, свидетельствует об отличиях в содержании алкилалкильных и алкиларильных эфирных связей в структуре лигнинов травянистых растений. Вопрос о наличии сложноэфирных групп в макромолекулах лигнинов до сих пор остается открытым, хотя некоторые исследователи неоднократно указывали на их присутствие в лигнинах 9. Ранее предполагалось, что характерной особенностью лигнинов травянистых растений является наличие 5 связанных эфирной связью фенолокислот якумаровой и феруловой. На наличие сложноэфирных связей между фенолокислотами в макромолекулах лигнинов травянистых растений также указывалось в 8, . Неодинаковое содержание алифатических ОНгрупп в лигнинах травянистых растений свидетельствует о том, что лигнины имеют отличительные особенности в строении боковых пропановых цепочек, что неизбежно должно сказываться на реакционной способности макромолекулы. Таблица 1. Сем. ДЛ риса С9Н8озО5зОСНзоОНфо,9зЛалоОсооД2Оарало. ДЛ ржи С9Н,,0Нзо,9оОНфо,бОНШ , Осоо, Оар. Сем. ДЛ хлопчатника С9Н6д1д,ОСНзо. ОНфо. ОалоОсоо. ООНСоОно. ДЛ алтея сстчатоплодного СрРЦбоО ,ооОСН3 ,ЭНф04з ОНало,9зОсоо,Оар. ДЛ алтея розового С9Н6,0о,ОСНз,,,5ОНФо,з. Оало,ОсооДоООНсоОно. ОзОарало. ДЛ алтея голоцветного С9б. Сем. Сем. Сем.