木质素

木质素(Lignin)是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物。木质素完全取材于植物，无任何化学添加剂。对环境无任何副作用。木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性。不能被动物所消化，在土壤中能转化成腐殖质。如果简单定义木质素的话，可以认为木质素是对羟基肉桂醇类的酶脱氢聚合物。它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反应。

1838年，法国化学家和植物学家A.Payen用硝酸和碱交替处理木材，并用酒精和乙醚洗涤，在分离出纤维素的同时得到了一种比纤维素含碳量更高的化合物，也就是最初级的木质素。1857年，F.Schulze仔细分离出这种化合物，并称之为"lignin"。Lignin是从木材的拉丁文"lignum"衍生而来，中文译为“木质素”，也叫“木素”。

木质素的分子结构

因单由于木质素的结构复杂，目前完整的结论还没有最终得出，但对其基本的结构框架众多科研工作者已达成共识。一般认为木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的聚酚类三维网状高分子芳香族化合物，其中醚键约占60．75％，碳键约占25．30％。在植物体内，苯丙烷单元先组装成三种基本结构一一愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（syringyl lignin，S-木质素），由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（guajacyl lignin，G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（hydroxy-phenyl lignin，H-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。

木质素在木材等硬组织中含量较多，蔬菜中则很少见含有。一般存在于豆类、麦麸、可可、巧克力、草莓及山莓的种子部分之中。

木质素的主要用途和使用方法

木质素可用于道路的土壤稳定剂

木质素是植物细胞壁的主要组成部分。纸浆中根据所含木质素量可化学浆约15%，机械木浆几乎含有全部。它还用于制备香兰素和二甲基亚砜，也可用作鞣料或胶黏剂等。用浓酸溶解植物纤维和用碱提取木质素。前者以72%硫酸溶解，

经有机溶剂提取后，使木质素沉淀而了。后者以烧碱溶液在170～180℃高温下处理试料，提取木质素，在提取液中加酸酸化而沉淀分离。化学品或合成树脂反应可得相应的木质素树脂。

木质素的主要用途：

•用作混凝土减水剂：掺水泥重量的0.2-0.3%，可以减少用水量10-15%以上，改善混凝土和易性，提高工程质量。夏季使用，可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。

•用作选矿浮选剂和冶炼矿粉粘结剂，冶炼业用木质素磺酸钙与矿粉混合，制成矿粉球，干燥后放入窑中，可提高冶炼回收率。

•耐火材料：制造耐火材料砖瓦时，使用木质素磺酸钙做分散剂和粘合剂，能改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。

•陶瓷：用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯强度，减少塑性粘土用量，泥浆流动性好，提高成品率70－90%，烧结速度由70分钟减少为40分钟。

•木质素磺酸钠是阴离子表面活性剂,棕黄色粉末。主要用于分散染料和还原染料的分散和填充，具有良好的分散性、耐热稳定性和高温分散性，助磨效果良好，对纤维沾污轻，对偶氮染料还原性小。

其他用途包括：

•沥青乳化剂

•水泥生产的助磨剂

•锅炉上作为除垢剂、循环水质稳定剂

•可用作地质、油田、巩固井壁及石油开采堵水剂，油田三次采油助流剂•可湿性农药填充剂和乳化分散剂

•防沙、固沙剂

•用于电镀电解，能使镀层均匀，无树状花纹

•制革工业上作为鞣革助剂

•型煤粘结剂，水煤浆添加剂(分散与填充)

•长效缓释氮肥剂，高效缓释复合肥改良添加剂

•用于铅酸蓄电池和碱性蓄电池阴极防缩剂，提高电池低温急放电和使用寿命

化石能源的日益枯竭、木质素的丰富储量、木质素科学的飞速发展决定木质素的经济效益的可持续发展性。木质素成本较低，木质素及其衍生物具有多种功能性，可作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂，木质素对人类可持续发展最为重大贡献就在于提供稳定、持续的有机物质来源，其应用前景十分广阔。

木质素的基本结构单元

来源：林学苑 2009-11-29 07:56:28 浏览：217次

木质素的基本结构单元

木质素的基本结构单元为苯丙烷（phenyl propane unit），可用C9（或C6.C3）表示。

通过化学降解的方法，如氢解、酸解、乙醚解、硫代醋酸解、硝基苯氧化、高锰酸钾氧化等证实木质素的C9单元。

1、氢解（hydrogenation）

木材或分离木质素经高压加氢降解，得到一系列降解产物，反推木质素的结构。

催化剂和反应条件不同，得到的产物不一样。

针叶材、阔叶材木粉及用缓和方法分离的木质素，以Cu、Cr为催化剂，高压氢解的产物为丙基环己烷衍生物；

而综纤维素在同样条件下氢解，没有丙基环己烷衍生物产生。

用镍催化氢解，得到苯丙烷衍生物（保留苯环）。

证明：木质素是由苯丙烷结构单元构成。

苯环上的结构特征，可通过硝基苯氧化证明。

2、碱性硝酸氧化（nitrobenzene oxidation）

温和氧化：保留苯核，三C侧链氧化形成醛基（部分成羧基）

原料：可用木粉或分离木质素

反应条件：硝基苯，热NaOH溶液（170~180 C），反应2小时

主要产物：香草醛（vanillin）

紫丁香醛(syringaldehyde)

对-羟基苯甲醛（p-hydroxyl phenyl formaldehyde）

硝基苯氧化产物香草醛紫丁香醛对-羟基苯甲醛

针叶材多很少少量

阔叶材多多很少

禾本科植物多多多

说明：（1）木质素是芳香族化合物

（2）木质素中的甲氧基与植物原料有关