木质素的用途

木质素（英语：Lignin）是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。植物的木质部（一种负责运水和矿物质的构造）含有大量木质素，使木质部维持极高的硬度以承拓整株植物的重量。

木质素是三种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子 ，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，为次生壁主要成分。木质素主要位于纤维素纤维之间， 起抗压作用。

在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物（纤维素是位）。由于自然界中木质素与纤维素、半纤维素等往往相互连接，形成木质素-碳水化合物复合体（Lignin-Carbohydrate Complex），故目前没有办法分离得到结构完全不受破坏的原本木质素。

用途

随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深入，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。为了能打造一个可再生的碳循环系统，作为植物重要组成部分的木质纤维素，就被视为化石燃料的替代品。

木质纤维素常见于草、木材、秸秆秸秆及由其产生的固体废弃物，主要由纤维素、半纤维素和木质素三种成分组成。其中前两者占50-70%且结构相对简单，分解纤维素和半纤维素可以得到葡萄糖和木糖，然后可再通过生物发酵或者化工催化的方式转化为燃料乙醇、汽油、二醇等。剩下15-30%则是结构复杂的木质素。它是由三种单体聚合而成的天然高分子，这三种单体含有9个碳原子，非常适合作为汽油替代品；同时因为它们具有芳香族化合物的结构，又可用于替代苯酚生产大宗化工产品，例如酚醛树脂等。

木质素用处广泛，前途光明，但是难就难在如何有效分解木质素。在植物中，木质素单体以多种形式聚合成木质素，再像胶黏剂一样将纤维素粘合起来，给予植物一定的机械强度和抵御外界环境侵袭的能力。其中一种碳碳聚合方式，使得木质素结构非常坚固，在分解时难以被破坏。这不仅影响人们对木质素进行分离提取，也严重影响木质素分解产物的产量。木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。简单一句话总结就是，分子太复杂，反应太多变，很难搞出想要的产物。

ECCL

一般通过非常规方法，如催化转移氢化，机械催化和溶剂设计，对木质素和纤维素的催化增值进行高风险/高收益的研究。这个研究是通过木质素的早期催化转化（ECCL）解构木质纤维素生物质，称为“木质素”方法。 ECCL构成了一个新兴的多学科研究领域，旨在限度地利用废木质纤维素材料（例如作物残留物）的价值。它涉及在一锅法中同时提取和催化转化从植物生物质中释放的木质素片段。以这种方式，ECCL受益于木质素低聚物的固有高反应性，导致进一步解聚（通过醚键的氢解），并且最重要的是，通过中间体的钝化（通过醛和酮基团的加氢脱氧），从而保护木质素片段不仅来自再凝结而且还沉积在纤维素纤维上。简而言之，这种新方法使单芳烃产品（> 60％）和高脱木素纸浆的产率高，可以充分利用木质纤维素。

原创：汤先森77