利用对甲苯磺酸从木屑中提取木质素

木质素是一种可持续资源，近年的一项研究提出了对甲苯磺酸催化耦合乙醇提取策略，使用可回收的对甲苯磺酸有效地裂解LCC键，并用乙醇作为稳定剂抑制木质素缩合。探究了反应条件对木质素提取效率和对其结构的影响，并通过密度函数理论（DFT）计算和探讨了生物质的离解机理^[1]。

提取木质素的意义

木质纤维素生物质是自然界中最丰富的可持续资源。木质纤维素类生物质的高效催化转化可减少对石油工业的依赖。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。通过将纤维素和半纤维素转化为燃料乙醇和平台化学品来有效利用综纤维素已被广泛报道，但由于木质纤维素复杂的难降解结构，对其进行增值转化仍然具有挑战性。

木质素作为一种芳香族生物聚合物，通过丰富的C−O−C（如 β-O-4、α-O-4、4-O-5）键和C−C键（如β-β、β-5、β-1、5-5）连接。这些化学键的催化解聚可以产生一系列芳香化合物，并可进一步转化为香料（如香兰素）、树脂或燃料。木质素提取过程大量醚键的断裂易形成稳定的C−C键，形成缩合的木质素，从而阻碍木质素选择性解聚为芳香单体。因此，需要开发非缩合木质素的提取技术，实现解聚过程中高附加值产品的生产。

提取方法

通常，从生物质中提取和纯化木质素是其利用的关键步骤。在提取过程中，木质素-碳水化合物复合物（LCC）键断裂，导致木质素溶解度增加，并有助于木质素从生物质中剥离。有机溶剂提取法可以生产高纯度的木质素，并保护半纤维素和纤维素。然而，由于LCC键的顽固性，通常导致较低的提取效率。加入酸性催化剂可促进LCC键的裂解，进而有效地增强有机溶剂的提取。其中，对甲苯磺酸（p-TsOH）是一种两亲性芳基磺酸，其类似于木质素结构的芳香性质，表现出优异的断裂LCC键和溶解木质素的能力。然而，在提取过程中部分纤维素和半纤维素也被p-TsOH水解，导致碳水化合物的损失。

研究表明，通过添加特定的亲核溶剂可以有效地减少碳水化合物损失并抑制新C−C键的形成。学者使用三种不同的溶剂体系（甲醇、乙酸和丙酮）提取木质素，发现亲核甲醇可以防止木质素碎片的缩合。与甲醇相比，乙醇具有低毒、易回收、降低预处理成本的优点，似乎是一种更有应用前景的溶剂。

参考文献

[1] Extraction of Noncondensed Lignin from Poplar Sawdusts with p-Toluenesulfonic Acid and Ethanol. Agric. Food Chem. 2021, 69, 37, 10838–10847.