Каталитическое окисление лигнинов в ароматические альдегиды в присутствии оксида меди

• Автор: Коропачинская, Наталья Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ АЛЬДЕГИДОВ ИЗ ЛИГНИНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ обзор литературы

1.1. Влияние природы лигнина, типа окислителя и различных добавок

на выход ароматических альдегидов

1.1.1. Значение и распространение лигнина

1.1.2. Влияние предварительной обработки лигнина на выход ароматических гидроксибензальдегидов

1.1.3. Влияние природы окислителя и различных добавок на выход

ароматических альдегидов

1.2. Влияние природы субстрата на эффективность каталитического окисления в ванилин и сиреневый альдегид

1.2.1. Окисление лигносульфонатов

1.2.2. Каталитическое окисление древесины в ароматические альдегиды

1.2.3. Окисление древесной коры, некондиционной древесины и пшеничной соломы в ароматические альдегиды
1.3. Методы разделения гидроксибензальдегидов
1.4. Постановка задачи
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные материалы и реактивы
2.2. Экспериментальные установки
2.2.1. Проточная установка
2.2.2. Статический качающийся реактор
2.3. Методики анализа. Анализ реакционных масс на содержание ароматических альдегидов
2.4. Методики окисления субстратов
2.4.1. Окисление древесины осины в проточном реакторе
2.4.2. Окисление в статическом реакторе цельной и пораженной грибами бурой гнили древесины сосны и березы
2.4.3. Приготовление и окисление натронного щелока из пшеничной соломы
2.4.4. Окисление березовой древесины, натурального и предварительно проэкстрагированного березового луба
2.5. Методика разделения смеси ванилина и сиреневого альдегида водноаммиачным способом
2.6. Определение растворимости ванилина, сиреневого альдегида и
парагидроксибензальдегида в растворах поташа
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Изучение процесса каталитического окисления древесины осины М. кислородом в проточном реакторе
3.2. Переработка пшеничной соломы
3.3. Каталитическое окисление сосновой и березовой древесины, пораженной грибами бурой гнили
3.4. Окисление древесины березы .
3.5. Окисление нативного и предварительно проэкстрагированного березового луба
3.6. Разделение смесей ароматических альдегидов, получаемых при каталитическом окислении различных лигнинов
3.6.1. Кристаллизация из водных растворов
3.6.2. Исследование растворимости ванилина, сиреневого альдегида и парагидроксибензальдегида в водных растворах поташа
3.6.3. Замкнутый цикл разделения ванилина и сиреневого альдегида
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Всероссийская научнопрактическая конференция Химиколесной комплекс проблемы и решения Красноярск, . На основе проведенных исследований впервые показана возможность каталитического окисления лигнинов в ароматические альдегиды с селективностью, достигающей от показателей классического эталона нитробензольного окисления, как в статическом, так и в проточном режимах. Установлено принципиальное влияние интенсивности массообмена на селективность процессов каталитического окисления лигнинсодержащего сырья. Показана возможность каталитического окисления пшеничной соломы, березового луба, сосновой и березовой древесины, глубоко пораженной грибами бурых гнилей, в ароматические альдегиды. Получены температурные зависимости растворимости ванилата и сирингата калия в растворах карбоната калия. Рассчитаны теплоты растворения сиреневого альдегида в воде и ванилата и сирингата калия в растворах поташа. Предложены новые подходы для утилизации отходов сельского хозяйства и переработки древесины с получением сиреневого альдегида, ванилина и парагидроксибензальдегида. Показано, что сосновая древесина, глубоко пораженная грибами бурой гнили, дает при каталитическом окислении в полтора раза большие выходы ванилина в расчете на загруженное сырье по сравнению с лигносульфонатами. Найдены условия эффективного каталитического окисления сосновой, березовой, осиновой древесины, некондиционной древесины, в том числе и глубоко пораженной грибами бурой гнили в ванилин, сиреневый альдегид и парагидроксибензальдегид молекулярным кислородом в щелочной среде. Разработаны основы нового способа разделения смеси ванилина, сиреневого альдегида и парагидроксибензальдегида последовательной кристаллизацией из водных растворов поташа. ГЛАВА 1. Лигнин от лат. Его присутствие типично для тканей, специализирующихся на проведении жидкостей и придающих механическую прочность, таких, как ксилема. В растительном мире лигнин среди природных полимеров по количеству занимает второе место после целлюлозы. Количество лигнина в различных растениях довольно сильно варьирует древесные растения содержат от до лигнина, тогда как водные и травянистые покрытосеменные, а также многие однодольные например, хвощи менее лигнифицированы . Многочисленные исследования подтвердили, что первичными структурными звеньями всех лигнинов являются парагидроксикоричные спирты паракумаровый I, конифериловый II синаповый III
Нз СНзО. Образование полимерных молекул лигнина из мономерных предшественников происходит в результате реакций случайного сочетания феноксильных радикалов, образующихся при окислении соответствующих спиртов I, И, III. Этот процесс протекает самопроизвольно, без ферментативного контроля. Макромолекулы лигнина образуются не по генетически предопределенному регулярному процессу, а в результате случайного сочетания лигнолов I III с образованием нелинейного полимера. Поэтому строение конечного продукта полимеризации определяется главным образом реакционной способностью и частотой участия в полимеризации тех или иных структурных звеньев. Неоднородность лигнина доказана для растений, принадлежащих к разным группам в ботанической классификации . Так, лигнины хвойных голосеменных и лиственных пород двудольных покрытосеменных, а также травянистых растений однодольных покрытосеменных различаются по относительному содержанию гваяцильных, сирингильных и парагидроксифенильных единиц. Лигнины хвойных пород древесины состоят из мономеров гваяцилпропанового типа. Лигнины лиственных пород из смеси мономеров гваяцилпропанового и сирингилпропанового типа рис. Кроме того, следует отметить, что лигнин в клеточной стенке не просто откладывается между полисахаридами, а связан и ассоциирован с большей частью полисахаридов. Присутствие углеводов является даже необходимой предпосылкой для образования макромолекул лигнина . Строение лигнинуглеводных комплексов определяет различные свойства, присущие определенному виду растений механическую прочность, устойчивость в процессах делигнификации и к другим воздействиям.