Name: extraction of lignin with high &#946;-o-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 10 min 18 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Lignin with High ÃŽÂ²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield at JoVE.com

Le travaux ont été financés par l’Union européenne (Marie Curie ITN « SuBiCat » PITN-GA-2013-607044, PJD, Ko et JGdV), en plus de soutien financier de l’European Research Council, ERC commençant Grant 2015 (CatASus) 638076 (annonces et KB) et le programme de recherche talents Régime (Vidi) avec le numéro du projet 723.015.005 (KB), qui est financé en partie par l’Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO).

1. le prétraitement des matières premières noix avant l’Extraction de la lignine
<ol><li>Production des coquilles de noix coupées<ol>
<li>Nourrir les coquilles de noix à une fraise de marteau à l’obus de rupture. Équiper le coupeur de marteau avec un tamis de 5 mm à la sortie. Recueillir les coquilles de noix fracturé dans un bécher de verre de 1 L.</li>
		<li>Nourrir les réservoirs fracturés à une fraise micro marteau pour obtenir des coquilles au sol. Équiper la fraise micro hammer avec un tamis de 2 mm à la sortie. Recueillir les coquilles de noix au sol dans un bécher de verre de 1 L.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extraction des acides gras, des coquilles de noix au sol<ol>
<li>Versez 150 g de la coquille de noix coupées dans un ballon à fond rond 500 mL. Ajouter 200 mL de toluène et d’un barreau d’agitateur pour le ballon à fond rond.</li>
		<li>Fixer un réfrigérant à reflux sur le ballon à fond rond. Le mélange à la température de reflux (111 ° c) avec un bain d’huile pendant 2 h avec vigoureux en remuant.</li>
		<li>Arrêter le chauffage après 2 h et laissez le refroidir de mélange à température ambiante en le supprimant de la bain d’huile.</li>
		<li>Enlever le toluène par filtration (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm). Jeter le filtrat de toluène.</li>
		<li>Enlever le toluène résidus en chauffant la coquille de noix pour la nuit dans une étuve à vide à 80 ° c et 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fraisage de coquille de noix préalablement extrait<ol>
<li>Place 7 ZrO2 boules d’un diamètre de 20 mm de meulage dans un bol à mouture de 250 mL fait de ZrO2.</li>
		<li>Remplissez le bocal avec 40 g de particules de noix. Ajouter 60 mL d’isopropanol dans le bol de meulage.</li>
		<li>Effectuer le meulage de la coquille de noix avec un broyeur à billes rotatives. Hacher en 4 cycles de 2 min de meulage à 27 x g, suivi d’une pause de 4 min. Maintenez la température de la cuve inférieure à 80 ° c à tout moment. Effectuez pas plus de 3 lots et laissez refroidir le bol vers le bas par la suite.</li>
		<li>Recueillir les finement moulu coquille de noix dans un ballon à fond rond 500 mL. Supprimer l’isopropanol évaporateur rotatif à 40 ° c et 125 mbar.</li>
		<li>La coquille de noix sèche la nuit dans une étuve à vide à 50 ° c et 50 mbar.</li>
		<li>Tamisez la finement moulu coquille de noix à travers un tamis de 1 mm. La masse des particules qui sont trop grands avec le broyeur à boulets rotatif.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. préparation des matières premières bois
<ol><li>Découpage des planches en bois<ol>
<li>Placer les planches de bois sous le foret, qui est équipé d’un foret à bois plat vitesse. Recueillir les copeaux de bois dans un bécher en verre.</li>
		<li>Placer les copeaux de bois dans un moulin à café pour les couper en petits morceaux.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extraction des acides gras à partir de bois<ol>
<li>Effectuer l’extraction des acides gras du bois exactement de la même manière, comme pour la coquille de noix à l’étape 1.2. Remarque : Aucun fraisage du bois ne s’effectue dans le broyeur à boulets, que les conditions décrites dans l’étape 1.3 n’a pas entraîné une réduction de la taille des particules.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. extraction de lignine de Ethanosolv élevé β-O-4
<ol><li>Extraction de l’éthanol doux (méthode A)<ol>
<li>Mettre 25 g de la matière première dans un ballon à fond rond 500 mL. Ajouter un mélange d’éthanol/eau 80/20 (200 mL), 4 mL de solution d’HCl 37 % (0,24 M) et une barre magnétique pour le ballon à fond rond.</li>
		<li>Fixer un réfrigérant à reflux sur le ballon à fond rond. La température du mélange atreflux avec un bain d’huile pendant 5 h avec vigoureux en remuant.</li>
		<li>Laissez le mélange refroidir à température ambiante en le supprimant de la bain d’huile. Filtrer le mélange (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm) et laver le résidu avec 4 fois 25 mL d’éthanol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Marche à suivre et l’isolement de la lignine<ol>
<li>Recueillir la liqueur dans un ballon à fond rond 500 mL. Concentrer l’alcool évaporateur rotatif à 40 ° c et 150 mbar.</li>
		<li>Dissoudre le solide obtenu dans 30 mL d’acétone. Utiliser un bain à ultrasons si le solide ne se dissout pas complètement.</li>
		<li>Précipiter la lignine en ajoutant le mélange à 600 mL d’eau. En cas d’aucune précipitation, ajouter une petite quantité de saturé aqueuse Na2SO4 solution de floculer la lignine.</li>
		<li>Recueillir la lignine par filtration (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm). Laver la lignine avec 25 mL d’eau 4 fois. Jeter le filtrat si aucune analyse de la fraction de l’hémicellulose n’est nécessaire. Si le filtrat est très trouble, ajoutez-le à un tube de centrifugation et recueillir la fraction de fond (solide) par centrifugation.</li>
		<li>La lignine en clair laisser sécher toute la nuit. Sécher la lignine plus loin dans une étuve à vide (nuit à 50 ° c et 50 mbar).</li>
		<li>Déterminer le rendement après que la lignine est séchée pendant la nuit dans une étuve à vide.</li>
		<li>Déterminer l’efficacité d’extraction de la lignine en le divisant par la teneur en lignine total tel que déterminé par la méthode de Klason24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extraction de l’éthanol température plus élevée (méthode B)<ol>
<li>Mettre 15 g de la matière première dans un autoclave de 250 mL. Ajouter un mélange d’éthanol/eau 80/20 (120 mL), 2,4 mL de HCl (0,24 M) et une barre magnétique.</li>
		<li>Chaleur du mélange à 120 ° c pendant 5 h avec une vitesse d’agitation de 5,2 x g. laisser refroidir le mélange ensuite dans un bain de glace.</li>
		<li>Filtrer le mélange (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm) et laver le résidu 4 fois avec 15 mL d’éthanol.</li>
		<li>Effectuer exactement tel que décrit à l’étape 3.2 nouvelle marche à suivre et l’isolement.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Plus grande extraction de l’éthanol d’échelle supérieure température de coquille de noix (méthode C *)<ol>
<li>Versez 90 g de coque du sol noyer finement dans un autoclave à haute pression 1 L. Ajouter un mélange d’éthanol/eau 80/20 (750 mL) et 6,25 mL de H2SO4 (0,12 M).</li>
		<li>Chaleur du mélange à 120 ° c pendant 5 h avec une vitesse d’agitation de 35,8 x g. laisser refroidir le mélange à température ambiante en tournant sur les système de refroidissement après le temps de réaction 5 h des réacteurs.</li>
		<li>Filtrer le mélange (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm) et laver le résidu 4 fois avec 75 mL d’éthanol. Remarque : En utilisant plusieurs filtres permet d’économiser beaucoup de temps.</li>
		<li>Recueillir les liqueurs en 2 lots égaux. Effectuer la marche à suivre et l’isolement comme décrit dans l’étape 3.2 avec double montant des solvants pour les deux lots.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Expériences de contrôle de l’étape 3.1. (Méthode A *) et étape 3.3. (Méthode B *) (facultatif)<ol>
<li>Mettre l’exact quelques matériaux comme indiqué au point 3.1.1 mais remplacer la solution d’HCl avec 1,67 mL de H2SO4 (0.12M). Le reste de l’étape 3.1 ou 3.2 est identique à la méthode A.</li>
		<li>Mettre l’exact quelques matériaux comme indiqué au point 3.3.1 mais remplacer la solution d’HCl avec 1,0 mL d’H2SO4 (0.12M). Le reste de l’étape 3.3 est identique à La méthode B.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. dé-éthérification de la lignine (facultative)
<ol><li>Dissoudre 1 000 mg de lignine dans un 24 mL de mélange de 1:1 1, 4-dioxanne/eau dans un ballon à fond rond 100 mL. Ajouter 1 mL d’une solution de HCl 37 % dans le mélange.</li>
	<li>Ajouter un barreau d’agitateur et fixez un réfrigérant à reflux sur le ballon à fond rond. Le mélange à 100 ° c avec un bain d’huile pendant 5 h avec vigoureux en remuant.</li>
	<li>Laisser le mélange se refroidir à température ambiante en le supprimant de la bain d’huile. Ajouter le mélange à 160 mL d’eau pour précipiter la lignine.</li>
	<li>Recueillir la lignine par filtration (diamètre 185 mm, taille de pore 10 µm) et laver la lignine avec 25 mL d’eau 2 fois. La lignine en clair laisser sécher toute la nuit. Sécher la lignine plus loin dans une étuve à vide (nuit à 50 ° c et 50 mbar).</li>
</ol>5. analyse de la lignine
<ol><li>Analyse bidimensionnelle par résonance magnétique nucléaire (RMN 2D)<ol>
<li>Dissoudre 60 mg de lignine séchée dans 0,7 mL de d6-acétone. Ajouter quelques gouttes de D2O si la lignine ne se dissout pas complètement. Mettre le mélange dans un tube-NMR et prendre un proton 2D hétéronucléaire spectres de cohérence quantique (HSQC) avec un spectromètre RMN avec les paramètres suivants : (11, -1), (160, -10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>Analyser les spectres HSQC obtenus. Ajustez les spectres par des corrections manuelles de phase sur les deux axes jusqu'à ce que tous les signaux sont positifs, comme cela est particulièrement important le long de l’axe horizontal (f2). N’effectuer aucune correction de la ligne de base. Les positions de tous les liens sont données à l’étape 5.1.3 et 5.1.6.</li>
		<li>Intégrer les signaux dans la région aromatique qui correspondent aux trois unités différentes aromatiques (proton numérotation selon la Figure 4). Ces signaux est dans la région [(Proton range) (gamme carbone)] : S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Scondensée: [(6.35-6.65)(106-109)] G2: [(6.78-7.14)(111.5-116)] G5: [(6.48-7.06)(115-120.5)] G6: [(6.65-6.96)(120.5-124.5)] H2/6: [(7.05-7.29)(128.5-133)] Remarque : H3/5 entre en conflit avec le signal de5 G, et il est supposé que H2/6 a la même intensité que H3/5. Le signal G condensée chevauche G5. Si aucun (ou presque pas) G2 et G6 signaux sont présents, cela indique que la condensation complète de G s’est produite.</li>
		<li>Calculez la quantité d’unités aromatiques avec la formule : Aromatique total = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensée) + ((G2 + G,5 G6- H2/6) / 3) + (H2/6 / 2)</li>
		<li>Calculer le pourcentage d’unités G, H et S avec les formules suivantes : Ratio S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed) : total aromatique x 100 % Rapport G = ((G2+ G,5G6- H2/6) / 3) : total aromatique x 100 % Rapport H = (H2/6 / 2) : total aromatique x 100 %</li>
		<li>Intégrer les signaux dans les signaux de région aliphatiques qui correspondent aux 4-O-β, β-β et β-5 liens et Hibbert cétones. Voici dans la région [(proton range) (gamme carbone)] : Β-O-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] Β-O-4β et β' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] 4-O-β,γ et β' - O - 4γ [(3.10-4.00)(58.5-62)] Β-5α [(5.42-5.63)(88-92)] Β-5β [(3.36-3.56)(53-54.5)] 5-βγ [(3.50-4.00)(62-64.5)] Β-βα [(4.59-4.77)(86.5-89.5)] Β-ββ [(2.98-3.20)(55.5-59)] Β-βγ [(3.75-3.96)(72.5-76)] et [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] Remarque : Les β-protons du β et β-O-4' chevauchement 4 liens - O-. Les motifs structurels de ces liens sont donnés à la Figure 1.</li>
		<li>Le nombre total de liens par 100 unités C9 est toutes basé sur le signal du proton α des liens. Calculer le nombre total de liens avec les formules suivantes : Les liaisons β-O-4 = (β-O-4α + β' - O - 4α) / total x 100 aromatiques Liens de β-5 # = β-5α / total x 100 aromatiques Liens de la β-β = β-βα / total x 100 aromatiques</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analyse de chromatographie (GPC) de perméation sur gel<ol>
<li>Dissoudre 10 mg de lignine séchée dans 1 mL de tétrahydrofurane (THF) (avec une goutte de toluène comme étalon interne). Filtrer ce mélange à travers un filtre de seringue de 0,45 µm dans un flacon pour échantillonneur automatique avec une entrée de volume réduit de 0,3 mL. Fermer l’auto-échantillonneur d’avec une casquette.</li>
		<li>Injecter 20 µL de l’échantillon dans un GPC THF. Traiter les données obtenues.</li>
		<li>Corriger le signal obtenu pour le signal de référence (toluène). Sélectionnez le volume d’élution pour la plage correcte (~ 200-10000 Da). Calculer la répartition des masses par le logiciel.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. la dépolymérisation des lignines de phénoliques 2-Arylméthyles-1, 3-Dioxolannes (acétals)
<ol><li>Place 50 mg de lignine séchée dans un flacon de 20 mL à micro-ondes comme le réacteur muni d’un agitateur magnétique. Ajouter 0,85 mL de 1, 4-dioxane, 50 µL de l’éthylène glycol en 1, 4-dioxane (0,54 mL/mL) et 50 µL d’octadécane (étalon interne) en 1, 4-dioxane (26 mg/mL).</li>
	<li>Fermer la cuve de réaction et de chauffer la solution à 140 ° C sous agitation à 3,8 x g.</li>
	<li>Lorsque la cuve de réaction atteint 140 ° C, ajouter 50 µL de la FTO de Fe (III)3 en 1, 4-dioxane (0,1 g/mL).</li>
	<li>Remuer le réacteur pendant 15 min.</li>
	<li>Refroidir le réacteur à la température ambiante et évacuer le liquide de la dépolymérisation, tel que décrit à l’étape 7.1.</li>
</ol>7. les travaux vers le haut et l’analyse des mélanges de dépolymérisation
<ol><li>Filtrer le liquide sur Célite (perméabilité : 2,60-6-50 darcy ; la taille des particules : 150 mesh Tyler ; tamis conserver (140 M US) : 2.0-25,0 %) et de recueillir dans un tube à centrifuger 2 mL.</li>
	<li>Concentrer la liquide pendant la nuit à 35 ° C dans une rotation pompe à vide.</li>
	<li>Extraire le pétrole/solide final avec la procédure suivante :<ol>
<li>Suspendu et gonfler le résidu dans 0,15 mL de dichlorométhane (DCM) en mélangeant une vaste (par vortex), 15 min de la sonication et 30 min de roue automatique.</li>
		<li>Centrifuger les échantillons de 10 s à l’aide d’une centrifugeuse de table minispin pour que le liquide soit au fond du tube (vitesse de centrifugation : 671 x g).</li>
		<li>Ajouter 0,75 mL de toluène et mélanger longuement (par sonication vortex et 10 min).</li>
		<li>Centrifuger les échantillons de 10 s à l’aide d’une centrifugeuse de table minispin (vitesse de centrifugation : 671 x g) pour que le liquide soit au fond du tube.</li>
		<li>Séparer le liquide organique léger le résidu huileux solid ou épais et filtrer ce liquide sur une fiche de Célite et recueillir dans un flacon en verre. Remarque : Cette procédure de suspension/lavage est répétée trois fois, et dans la dernière extraction, 0,5 mL de toluène est utilisée.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Concentrer les phases organiques combinées par évaporateur rotatif (40 ° c, 20 mbar).</li>
	<li>Dissoudre le résidu huileux dans 1 mL de DCM pour l’analyse de chromatographie en phase gazeuse flamme ionisation détecteur (GC-FID).</li>
	<li>Effectuer à l’aide d’un GC équipé d’un hélium FID de détecteur et l’utilisation comme gaz vecteur de GC-FID. Paramètres standard : 1 injection µL, une ration de split de 50 : 1, un flux d’hélium de 0,95 mL/min. Equip le GC appareil avec une colonne HP5 (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) et l’exécuter avec un profil de température qui commence avec un isotherme de 60 ° C 5 min. Suivi par une rampe de 10 ° C/min pendant 20 min à 260 ° C. Maintenir cette température pendant 20 min.</li>
	<li>Intégrer les pics dans les spectres manuellement. Les temps de rétention des pics sont comme suit : octadécane (21,4 min), H-acétal (19,5 min), G-acétal (20,8 min), S-acétal (23,4 min). Utiliser les valeurs obtenues en étape 7.8 pour effectuer la quantification.</li>
	<li>Effectuer la quantification d’acétal de G, qui est basé sur une courbe d’étalonnage avec un standard composé isolé en utilisant un étalon interne (octadécane). Remarque : Courbe d’étalonnage : <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) Le rendement de G-acétal :<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> Basé sur les précédents résultats de21,9,23 qu'un facteur de réponse a été estimé pour H et S acétal comme 2.19 et 1,82, respectivement.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Tuck, C. O., P&#233;rez, E., Horv&#225;th, I. T., Sheldon, R. A., Poliakoff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valorization+of+Biomass:+Deriving+More+Value+from+Waste.">Valorization of Biomass: Deriving More Value from Waste.</a> Science. 337, 695-699 (2012).</li><li>Ragauskas, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+Valorization:+Improving+Lignin+Processing+in+the+Biorefinery.">Lignin Valorization: Improving Lignin Processing in the Biorefinery.</a> Science. 344, 709-719 (2014).</li><li>Sun, Z., Fridrich, B., de Santi, A., Elangovan, S., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bright+Side+of+Lignin+Depolymerization:+Toward+New+Platform+Chemicals.">Bright Side of Lignin Depolymerization: Toward New Platform Chemicals.</a> Chemical Reviews. 118 (2), 614-678 (2018).</li><li>Schutyser, W., Renders, T., Van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemicals+from+lignin:+an+interplay+of+lignocellulose+fractionation,+depolymerization,+and+upgrading.">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li><li>K&#228;rk&#228;s, M. D., Matsuura, B. S., Monos, T. M., Magallanes, G., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transition-metal+catalyzed+valorization+of+lignin:+the+key+to+a+sustainable+carbon-neutral+future.">Transition-metal catalyzed valorization of lignin: the key to a sustainable carbon-neutral future.</a> Organic &amp; Biomolecular Chemistry. 14 (6), 1853-1914 (2016).</li><li>Deuss, P. J., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+models+to+lignin:+Transition+metal+catalysis+for+selective+bond+cleavage+reactions.">From models to lignin: Transition metal catalysis for selective bond cleavage reactions.</a> Coordination Chemistry Review. 306, 510-532 (2016).</li><li>Yokoyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+the+Mechanism+of+&#946;-O-4+Bond+Cleavage+During+Acidolysis+of+Lignin.+Part+6:+A+Review.">Revisiting the Mechanism of &#946;-O-4 Bond Cleavage During Acidolysis of Lignin. Part 6: A Review.</a> Journal of Wood Chemistry and Technology. 35 (1), 27-42 (2014).</li><li>Sturgeon, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mechanistic+Investigation+of+Acid-Catalyzed+Cleavage+of+Aryl-Ether+Linkages:+Implications+for+Lignin+Depolymerization+in+Acidic+Environments.">A Mechanistic Investigation of Acid-Catalyzed Cleavage of Aryl-Ether Linkages: Implications for Lignin Depolymerization in Acidic Environments.</a> ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2 (3), 472-485 (2014).</li><li>Deuss, P. J., Scott, M., Tran, F., Westwood, N. J., de Vries, J. G., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aromatic+monomers+by+in+situ+conversion+of+reactive+intermediates+in+the+acid-catalyzed+depolymerization+of+lignin.">Aromatic monomers by in situ conversion of reactive intermediates in the acid-catalyzed depolymerization of lignin.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (23), 7456-7467 (2015).</li><li>Jastrzebski, R., Constant, S., Lancefield, C. S., Westwood, N. J., Weckhuysen, B. M., Bruijnincx, P. C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tandem+Catalytic+Depolymerization+of+Lignin+by+Water-Tolerant+Lewis+Acids+and+Rhodium+Complexes.">Tandem Catalytic Depolymerization of Lignin by Water-Tolerant Lewis Acids and Rhodium Complexes.</a> ChemSusChem. 9 (16), 2074-2079 (2016).</li><li>Kaiho, A., Kogo, M., Sakai, R., Saito, K., Watanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+trapping+of+enol+intermediates+with+alcohol+during+acid-catalysed+de-polymerization+of+lignin+in+a+nonpolar+solvent.">In situ trapping of enol intermediates with alcohol during acid-catalysed de-polymerization of lignin in a nonpolar solvent.</a> Green Chemistry. 17 (5), 2780-2783 (2015).</li><li>Huang, X., Zhu, J., Kor&#225;nyi, T. I., Boot, D. B., Hensen, E. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+Release+of+Lignin+Fragments+from+Lignocellulose+by+Lewis+Acid+Metal+Triflates+in+the+Lignin-First+Approach.">Effective Release of Lignin Fragments from Lignocellulose by Lewis Acid Metal Triflates in the Lignin-First Approach.</a> ChemSusChem. 9 (23), 3262-3267 (2016).</li><li>Kaiho, A., Mazzarella, D., Satake, M., Kogo, M., Sakai, R., Watanabe, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+di(trimethylolpropane)+cross+linkage+and+phenylnaphthalene+structure+coupled+with+selective+&#946;-O-4+bond+cleavage+for+synthesizing+lignin-based+epoxy+resins+with+controlled+glass+transition+temperature.">Construction of di(trimethylolpropane) cross linkage and phenylnaphthalene structure coupled with selective &#946;-O-4 bond cleavage for synthesizing lignin-based epoxy resins with controlled glass transition temperature.</a> Green Chemistry. 18 (24), 6526-6535 (2016).</li><li>Lahive, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+model+compounds+for+understanding+acid-catalyzed+lignin+depolymerization:+Identification+of+renewable+aromatics+and+a+lignin-derived+solvent.">Advanced model compounds for understanding acid-catalyzed lignin depolymerization: Identification of renewable aromatics and a lignin-derived solvent.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (28), 8900-8911 (2016).</li><li>Shuai, L., Saha, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+high-yield+lignin+monomer+production.">Towards high-yield lignin monomer production.</a> Green Chemistry. 19 (16), 3752-3758 (2017).</li><li>Rinaldi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paving+the+Way+for+Lignin+Valorisation:+Recent+Advances+in+Bioengineering,+Biorefining+and+Catalysis.">Paving the Way for Lignin Valorisation: Recent Advances in Bioengineering, Biorefining and Catalysis.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (29), 8167-8215 (2016).</li><li>Schutyser, W., Renders, T., van den Bosch, S., Koelewijn, S. F., Beckham, G. T., Sels, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemicals+from+lignin:+an+interplay+of+lignocellulose+fractionation,+depolymerization,+and+upgrading.">Chemicals from lignin: an interplay of lignocellulose fractionation, depolymerization, and upgrading.</a> Chemical Society Reviews. 47 (3), 852-908 (2018).</li><li>Constant, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+the+structure+and+composition+of+technical+lignins:+a+comparative+characterization+study.">New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterization study.</a> Green Chemistry. 18 (9), 2651-2665 (2016).</li><li>Smit, A., Huijgen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+fractionation+of+lignocellulose+in+herbaceous+biomass+and+hardwood+using+a+mild+acetone+organosolv+process.">Effective fractionation of lignocellulose in herbaceous biomass and hardwood using a mild acetone organosolv process.</a> Green Chemistry. 19 (22), 5505-5514 (2017).</li><li>Lancefield, C. S., Panovic, I., Deuss, P. J., Barta, K., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-treatment+of+lignocellulosic+feedstocks+using+biorenewable+alcohols:+towards+complete+biomass+valorization.">Pre-treatment of lignocellulosic feedstocks using biorenewable alcohols: towards complete biomass valorization.</a> Green Chemistry. 19 (1), 202-214 (2017).</li><li>Deuss, P. J., Lancefield, C. S., Narani, A., de Vries, J. G., Westwood, N. J., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenolic+acetals+from+lignins+of+varying+compositions+via+iron+(III)+triflate+catalysed+depolymerization.">Phenolic acetals from lignins of varying compositions via iron (III) triflate catalysed depolymerization.</a> Green Chemistry. 19 (12), 2774-2782 (2017).</li><li>Bauer, S., Sorek, H., Mitchell, V. D., Ib&#225;&#241;ez, A. B., Wemmber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Miscanthus+giganteus+Lignin+Isolated+by+Ethanol+Organosolv+Process+under+Reflux+Condition.">Characterization of Miscanthus giganteus Lignin Isolated by Ethanol Organosolv Process under Reflux Condition.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60 (33), 8203-8212 (2012).</li><li>Deuss, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+triflates+for+the+production+of+aromatics+from+lignin.">Metal triflates for the production of aromatics from lignin.</a> ChemSusChem. 9 (2), 2974-2981 (2016).</li><li>Nicholson, D. J., Leavit, A. T., Francis, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-stage+Klason+method+for+more+accurate+determinations+of+hardwood+lignin+content.">A three-stage Klason method for more accurate determinations of hardwood lignin content.</a> Cellulose Chemistry and Technology. 48 (1-2), 53-59 (2014).</li><li>Sun, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+lignocellulose+conversion+with+integrated+catalyst+recycling+yielding+valuable+aromatics+and+fuels.">Complete lignocellulose conversion with integrated catalyst recycling yielding valuable aromatics and fuels.</a> Nature catalysis. 1, 82-92 (2018).</li><li>Lancefield, C. S., Ojo, O. S., Tran, F., Westwood, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+Functionalized+Phenolic+Monomers+through+Selective+Oxidation+and+C-O+Bond+Cleavage+of+the+&#946;-O-4+Linkages+in+Lignin.">Isolation of Functionalized Phenolic Monomers through Selective Oxidation and C-O Bond Cleavage of the &#946;-O-4 Linkages in Lignin.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (1), 258-262 (2015).</li><li>Rahimi, A., Ulbrich, A., Coon, J. J., Stahl, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formic-acid-induced+depolymerization+of+oxidized+lignin+to+aromatics.">Formic-acid-induced depolymerization of oxidized lignin to aromatics.</a> Nature. 515, 249-252 (2014).</li><li>Bosque, I., Magallanes, G., Rigoulet, M., K&#228;rk&#228;s, M. D., Stephenson, C. R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+Catalysis+Facilitates+Lignin+Depolymerization.">Redox Catalysis Facilitates Lignin Depolymerization.</a> ACS Central Science. 3 (6), 621-628 (2017).</li><li>Sette, M., Wechselberger, R., Crestini, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elucidation+of+Lignin+Structure+by+Quantitative+2D+NMR.">Elucidation of Lignin Structure by Quantitative 2D NMR.</a> Chemistry - A European Journal. 17 (34), 9529-9535 (2011).</li></ol>

Les auteurs ne rapportent aucun conflit d’intérêts

Les résultats proviennent les extractions à des conditions différentes et de sources de biomasse différents révèlent comment les conditions optimales pour l’extraction de la lignine avec une teneur relativement élevée des liaisons β-O-4 peuvent varier selon les sources. Par exemple, extraction de noyer à des conditions plus rudes (méthode B) fournit un triplé du rendement avec une rétention proche de la quantité d’unités β-O-4, tandis que pour le hêtre et le cèdre, le rendement augmente mais est accompagnée d’une baisse importante de la quantité de β-O-4 unités. En revanche, pour le pin, les plus sévères conditions d’extraction fournissent très peu d’avantages en rendement et aussi conduisent à une lignine avec une très faible quantité d’unités β-O-4. Cela signifie que généralement une forme quelconque d’optimisation doit être impliqué pour obtenir le juste équilibre entre le rendement de lignine et de la qualité sous la forme de conservation de la quantité d’unités β-O-4 dans le matériau obtenu la lignine.
La forte augmentation dans le Mw du matériau obtenu à partir des conditions plus rudes d’extraction lignine montre que dans ces conditions plus grands fragments peuvent être extraites offrant des rendements plus élevés. Cependant, dans ces conditions, fragmentation supplémentaire se produit, fournissant le matériel additionnel à poids moléculaire plus faible et en augmentant la polydispersité comme ressort clairement dans les graphiques GPC de noyer (Figure 5 a) et de cèdre (Figure 5D) dans la forme du signal à ~ 500 Da.
HSQC RMN est un outil informatif important de fournir des données comparatives sur la qualité des lignines différents. Il est à noter que dans cette procédure qu'une expérience HSQC standard est effectuée, c’est génial pour l’obtention de données comparatives mais n’est pas nécessairement quantitative en raison des différences dans les temps de relaxation. La grande quantité de liens affichés pour certains lignines dans le tableau 1 sont surestimées. Quantitatives HSQC expériences offrent de meilleurs résultats mais coûtent nettement plus de temps NMR, bien que des alternatives existent29. Dans notre expérience, les nombres dans le tableau 1 doivent être divisées par un facteur d’un 1.3 afin de mieux refléter le montant réel des β-O-4 unités par 100 unités aromatiques.
Tel que mentionné précédemment, les résultats soulignent comment trouver les conditions optimales peut varier selon les sources afin d’obtenir le rendement maximal de monomère. Par exemple, lors de noix est utilisé comme produit de départ, les acétals totales donnent des augmentations environ deux fois si des conditions plus rudes (méthode B) sont employées pour l’extraction de la lignine. Cependant, c’est principalement en raison de la grande différence de rendement d’extraction de la lignine, sans affecter la teneur en β-O-4. Autrement, lorsque pin sert plus douces conditions d’extraction (méthode A) sont préférables. En fait, résultats d’extraction lignine avec des rendements très similaire dans les deux cas, mais des conditions plus rudes causent une baisse en β-O-4 unités (surtout non-éthérifiés β-O-4 liens) qui peuvent être la raison de tel un rendement faible monomère, comme il est indiqué dans le paragraphe précédent. Une perte importante de non-éthérifiés des liaisons β-O-4 peut être observée aussi bien dans les cas de hêtre et de cèdre si les conditions (méthode B) sont appliquées pour l’extraction, ce qui conduit éventuellement à un rendement inférieur des monomères. Toutefois, le rendement global d’acétal ne diffère pas tant que ça selon les conditions d’extraction. En effet, une augmentation d’environ deux fois avec un rendement d’extraction lignine est observée pour les deux sources de biomasse, commutation de méthodes de A à B qui compense la diminution d’environ deux fois avec un rendement de monomère.

Pour l’industrie chimique devenir durable, des matières premières renouvelables comme la biomasse lignocellulosique doivent servir comme alternative au courant dominant fossiles ceux1. Cependant, pour rendre l’utilisation de ces matières premières économiquement viable, les applications à haute valeur doivent être recherchées pour tout son contenu. La biomasse lignocellulosique peut contenir environ 30 % en poids de la lignine qui est un biopolymère aromatique pour lequel actuellement seulement quelques applications ont été développées au-delà de son utilisation comme carburant de faible valeur2. Par conséquent, la méthodologie vers valeur potentiellement accru de composés aromatiques est d’un intérêt majeur pour assurer le succès des futures bioraffineries.
Des recherches récentes a concentré sur le développement de nouvelles méthodes pour le clivage sélectif de la tringlerie de la β-O-4 plus abondant (Figure 1 a) la lignine pour obtenir spécifiques monomères aromatiques et généralement phénolique,3,4 ,5,6. Par exemple, l’application d’acides entre 80 ° C à 180 ° C est très efficace en clivant la liaison β-O-4 formant aldéhyde et cétone fragments7,8. Nos groupes et autres ont récemment démontré qu’acidolysis combinée avec les méthodologies pour stabiliser et fragments réactive de piège est extrêmement puissant pour obtenir des monomères phénoliques avec motifs chimiques spécifiques9,10 , 11 , 12. parmi eux, en particulier piégeage d’acétal d’aldéhydes réactives avec les alcools pour obtenir phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals) s’est avéré puissant en raison de sa relative application simple et la conservation de la nature hautement fonctionnalisée la lignine monomères (Figure 1 b)13,14. Ces acétals sont obtenus à partir de la dépolymérisation dans un rapport qui a trait à la distribution de la H, G et S monomères présent dans la matière première la lignine parent.
L’acide catalyse dépolymérisation, comme bon nombre des méthodologies plus élégants développé, sont relativement bénins et clivent pas des liaisons C-C plus fortes qui se produisent dans la lignine15. Cependant, les liaisons C-C deviennent particulièrement abondants lorsque les conditions de fractionnement de lignocellulose sévères sont appliquées en raison de la condensation de réactifs fragments libérés par le clivage de plus faible C-O obligations16,17. La perte de la teneur en β-O-4 de la méthode de transformation de la biomasse est clairement démontrée par l’analyse d’un éventail de techniques lignines, lesquelles se sont seulement conserver jusqu'à 6 liaisons β-O-4 par 100 unités aromatiques18, tandis qu’en lignocellulose ces numéros vont de 45 à 90 liens par 100 unités aromatiques en fonction de la source16. S’agissant des conditions d’extraction plus clémentes, les lignines peuvent être obtenues avec les distributions de liaison qui reflètent mieux la lignine naturelle. Néanmoins, cela exige un compromis entre l’efficacité de l’extraction et la qualité de la matière lignine obtenu17. C’est également prioritaire organosolv d’extraction de la lignine, qui est une méthode populaire de fractionner la lignine. Nombreuses variantes de ce existent de processus, avec les méthodes employant différentes températures, acidité, temps d’extraction et des solvants. Ici, la gravité de l’extraction a un impact direct sur la structure de la lignine obtenue et donc qu’il est encore valorisation19,20,21. Par exemple, lignine organosolv produite par le processus Alcell éthanol basé, exploité depuis 5 ans à l’échelle de la manifestation, avait un montant relativement faible des liaisons β-O-4 gauche comme il a été opéré à une température relativement élevée pour assurer la délignification efficace dans afin d’obtenir des glucides de haute qualité pour la production de bioéthanol. Néanmoins, biobased solvants avec peu d’impact environnemental comme l’éthanol sont préférés et donc les méthodes d’extraction qui entraînent les lignines de valeur supérieure présentent un intérêt. Solvants alcooliques sont particulièrement intéressantes car en plus d’être le moyen d’extraction elles intègrent aussi dans la structure de la lignine, par exemple, β' - O - 4 (Figure 1 a)22, qui « protège » en partie la structure des indésirables clivage. Une méthode appropriée serait potentiellement tout d’abord d’obtenir la lignine à forte teneur en β-O-4 et dans un temps séquentiel pour enlever le reste de la lignine pour accéder aux cellulose de grande valeur.
Dans ce manuscrit, nous décrivons une procédure simple et hautement reproductible pour l’extraction de la lignine de β-O-4 haute par extraction à l’éthanol doux. Selon la source de biomasse, ceci peut conduire à l’efficacité d’extraction relativement élevé et rendement. Procédures pour la caractérisation de la lignine obtenue sont prévues et les moyens de « déprotéger » éthérifié β' - O - 420. Par ailleurs, une procédure d’évaluation est présentée pour le potentiel de ces lignines dans les procédures de dépolymérisation sélective qui s’appuient sur un clivage sélectif des liens β-O-4. Cette évaluation est effectuée en utilisant la dépolymérisation catalysée triflate de fer (iii) en présence de l’éthylène glycol pour obtenir phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes23 qui montre le lien entre la teneur en β-O-4 dans le matériau de la lignine et le monomère produit21. Les résultats montrent l’équilibre entre l’efficacité d’extraction lignine élevée et le potentiel de la lignine obtenu d’être dépolymérisée aux monomères aromatiques spécifiques.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:952px;" width="953">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Materials</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:423px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Iron (III) triflate</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>708801-1G</td>
			<td>purity: 90%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Octadecane</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>0652-100G</td>
			<td>purity: 99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Celite</td>
			<td style="width:164px;">Alfa Aesar</td>
			<td>H33152.0B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Silica Gel</td>
			<td style="width:164px;">SiliCycle</td>
			<td>R12030B-1KG</td>
			<td>P60 40-63 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>6779-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Walnut shells</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Pine wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Cedar wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Beech wood</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ethanol</td>
			<td style="width:164px;">JT Baker Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">00832000001</td>
			<td>Ethanol absolute</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>149320025</td>
			<td>99.5+% extra pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Acetone</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>2440-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:164px;">Boom B.V.</td>
			<td>164240025</td>
			<td>stabilized with BHT</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Toluene</td>
			<td style="width:164px;">Macron Fine Chemicals</td>
			<td>8608-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Water</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Demi water from the internal supply</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">1,4-Dioxane</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>408820010</td>
			<td>99+% extra pure</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>124620026</td>
			<td>37% solution in water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:164px;">Boom B.V.</td>
			<td>760519081000</td>
			<td>95-97%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Acetone-d6</td>
			<td style="width:164px;">Acros Organics</td>
			<td>325320500</td>
			<td>99.8 atom% D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Deuterium oxide</td>
			<td style="width:164px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">151882-100G</td>
			<td>99.9 atom% D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Filters</td>
			<td style="width:164px;">Munktell</td>
			<td style="width:119px;">400303185</td>
			<td>185 mm diameter, 10 &#956;m pore size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Magnetic stirring bars</td>
			<td style="width:164px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">442-4525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Syringe filter</td>
			<td style="width:164px;">Sartorius</td>
			<td style="width:119px;">17559-Q</td>
			<td>0.45 &#956;m filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler vial (2 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">151123</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Reduced volume inlet (0.3 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">150820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler caps (11 mm)</td>
			<td style="width:164px;">Brown</td>
			<td style="width:119px;">151216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Autosampler vial crimper</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Oil bath</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Syringes (1 mL)</td>
			<td style="width:164px;">Henke Sass Wolf</td>
			<td style="width:119px;">4010-200V0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Heating block-4 positions</td>
			<td style="width:164px;">IKA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Micro tubes 2 ml</td>
			<td style="width:164px;">Sarstedt</td>
			<td style="width:119px;">72691</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Crimp seals-20 mm</td>
			<td style="width:164px;">Brown Chromatography Supplies</td>
			<td style="width:119px;">151287</td>
			<td>with Silicone/PTFE septa</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Equipment</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Rotary Ball Mill</td>
			<td style="width:164px;">Fritsch</td>
			<td style="width:119px;">06.2000.00</td>
			<td>Laboratory Planetary Mono Mill PULVERISETTE 6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Hammer mill</td>
			<td style="width:164px;">Brabender</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Micro Hammer mill</td>
			<td style="width:164px;">Brabender</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:164px;">Heraeus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Heraeus Vacutherm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Reflux setup and other glassware</td>
			<td style="width:164px;">CBN Suppliers B.V.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Reflux condensor, Roundbottom flask, Beaker glass and funnels</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Rotary evaporator</td>
			<td style="width:164px;">IKA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">250 mL high pressure autoclave</td>
			<td style="width:164px;">Berghof</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">1 L high pressure autoclave</td>
			<td style="width:164px;">Medimex</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ultrasonic bath</td>
			<td style="width:164px;">Emerson</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>type Branson 3210</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">NMR instrument</td>
			<td style="width:164px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Ascend 600</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">THF-GPC</td>
			<td style="width:164px;">Hewlett Packard</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>1100 series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Magnetic stirring plate</td>
			<td style="width:164px;">SalmenKipp</td>
			<td>SK861492220263</td>
			<td>type x-1250</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Coffee grinder</td>
			<td style="width:164px;">Profi Cook</td>
			<td style="width:119px;">PC-KSW1021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Drilling machine</td>
			<td style="width:164px;">Solid</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>type TB 13 S</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">GC-FID</td>
			<td style="width:164px;">Shimadzu</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BUCHI Reveleris PREP purification system&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Buchi</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BUCHI C18 column&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Buchi</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>150 mm &#215; 21.2 mm &#215; 10 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">20 ml microwave vials</td>
			<td style="width:164px;">???</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Univapo 150 ECH rotational vacuum concentrator</td>
			<td style="width:164px;">UniEquip</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Eppendorf minispin tabletop centrifuge&#160;</td>
			<td style="width:164px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SB2 rotator</td>
			<td style="width:164px;">Stuart</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Vortex</td>
			<td style="width:164px;">Wilten</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Processing Software</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">WinGPC Unichrom</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">MestReNova</td>
			<td style="width:164px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extraction of lignin with high &#946;-o-4 content by mild ethanol extraction and its effect on the depolymerization yield

Stratégies de valorisation de la lignine sont un facteur clé pour la réalisation des bioraffineries plus économiquement compétitives basées sur la biomasse lignocellulosique. La plupart des procédures élégants émergents afin d’obtenir des produits aromatiques spécifiques s’appuient sur le substrat de la lignine, ayant une teneur élevée de la liaison β-O-4 facilement clivables comme présent dans la structure native de la lignine. Ceci fournit une miss-match avec les lignines techniques typiques qui sont fortement dégradées et par conséquent sont faibles dans les liaisons β-O-4. Par conséquent, les rendements d’extraction et de la qualité de la lignine obtenue sont de plus grande importance pour accéder aux nouvelles voies de valorisation de la lignine. Dans ce manuscrit, un protocole simple est présenté afin d’obtenir des lignines à forte teneur en β-O-4 par extraction d’éthanol bénins qui peut s’appliquer à des sources différentes de lignocellulose. En outre, des procédures d’analyse pour déterminer la qualité des lignines sont présentés ainsi qu’un protocole de dépolymérisation qui produit spécifique phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolanes, qui peut être utilisé pour évaluer les lignines obtenus. Les résultats présentés montrent le lien entre la qualité de la lignine et de potentiel de lignines à être dépolymérisé en produits chimiques aromatiques spécifiques de monomères. Dans l’ensemble, l’extraction et la dépolymérisation montre un compromis entre le rendement d’extraction de la lignine et de la conservation de la structure native aryl-éther et donc le potentiel de la lignine pour être utilisé comme substrat pour la production de produits chimiques pour applications à valeur ajoutée.

Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Lignin with High ÃŽÂ²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield at JoVE.com

Extraction of Lignin with High ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Nous présentons ici un protocole pour effectuer l’extraction de l’éthanol de la lignine provenant de plusieurs sources de biomasse. L’effet des conditions d’extraction sur le rendement de la lignine et de la teneur en β-O-4 sont présentés. Dépolymérisation sélective est effectuée sur lignines obtenus pour obtenir des produits de haute monomères aromatiques.

Extraction de la lignine à forte teneur en β-O-4 par l’Extraction de l’éthanol doux et son effet sur le rendement de la dépolymérisation

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Cette méthode répond à certaines questions clés dans le domaine de l’utilisation des ressources de renouvellement au sujet de la lignine, un élément clé de la biomasse lignocellulosique. Le principal avantage de cette technique est qu’elle vous permet d’obtenir de la lignine de bonne qualité structurelle à partir de différentes sources de biomasse. Cette méthodologie notée cible spécifiquement le lien bêta 04.Dans le même temps, il empêche les processus de recondensation de se produire. Ceci est très important car il empêche la formation d’ombles. À l’aide de cette méthode, des relations peuvent être établies entre la procédure d’extraction de la lignine et l’efficacité de la dé polymérisation.En général, l’un d’entre nous nouveau à ces méthodes, nous luttons avec les procédures d’entraînement ainsi que l’analyse des quatre lignines, et le mélange de produits de dé-polymérisation. Pour produire des coquilles de noix coupées, équipez un coupe-marteau d’un siv de cinq millimètres à la sortie et alimentez les coquilles de noix dans le coupe-marteau, en recueillant les coquilles fracturées dans un bécher en verre d’un litre. Pour produire les petits fragments de coquille de noix nécessaires à la mouture, alimentez les coquilles fracturées en un micro coupe-marteau équipé d’un siv de 2 millimètres à la sortie, recueillant les coquilles du sol dans un nouveau bécher en verre d’un litre.Pour enlever les extractifs des coquilles de noix moulues, ajouter 150 grammes de l’échantillon de coquille dans un flacon de fond rond de 500 millimètres contenant une barre de remue-remuer et ajouter 200 millilitres de toluène au flacon. Fixez un condenseur réflexe au flacon et chauffez le mélange à une température de reflux de 111 degrés Celsius dans un bain d’huile avec agitation vigoureuse. Après deux heures, retirer le flacon du bain pour permettre au mélange de refroidir à température ambiante, et filtrer le mélange à travers un diamètre de 185 millimètres, dix micromètres pore de taille filtre pour enlever le toluène.Après avoir passé la nuit à chauffer dans un four à vide à 80 degrés Celsius et 50 millibars de pression, ajouter 40 grammes de particules de coquille de noix traitées au toluène à un bol de broyage de dioxyde de zirconium de 250 millilitres contenant sept boules de broyage de dioxyde de zirconium de 20 millimètres de diamètre. 60 millimètres d’isopropanol sont ajoutés au bol de broyage. Placer le bol à broyer dans le moulin à bol rotatif.Moudre les particules de coquille en quatre cycles de deux minutes de broyage à 27 fois g suivie de quatre minutes de repos par cycle. Après le quatrième cycle de broyage, transférer les coquilles de noyer finement moulues dans un flacon de fond rond de 500 millilitres et enlever l’isopropanol par évaporation rotative à 40 degrés Celsius et 125 millibars de pression. Ensuite, séchez les coquilles de noix dans un four sous vide pendant la nuit à 50 degrés Celsius et 50 millibars de pression.Pour obtenir de la lignine éthanosolv avec la teneur bêta 04 la plus élevée, ajoutez 25 grammes de matière première dans une nouvelle fiole ronde de fond de 500 millilitres et ajoutez 200 millilitres d’un éthanol de 80 à 20 à la solution d’eau, quatre millilitres de solution d’hydrochlorure de 37 %, et une barre magnétique de remous à la fiole. Fixez un condenseur de reflux au flacon et chauffez le mélange dans un bain d’huile à 80 degrés Celsius pendant cinq heures avec agitation vigoureuse. Une fois le mélange refroidi à température ambiante, filtrer la solution à travers une passoire de 185 millimètres de diamètre de dix micromètres de taille pore dans un nouveau flacon rond de fond de 500 millilitres, lavant les résidus quatre fois avec 25 millilitres d’éthanol par lavage.Concentrez la liqueur recueillie par évaporation rotative à 40 degrés Celsius et 150 millibars de pression, suivie de la dissolution du solide obtenu en 30 millilitres d’acétone. Pour précipiter la lignine, ajouter le mélange à 600 millilitres d’eau et recueillir la lignine précipitée dans un diamètre de 185 millimètres, dix micromètres pore taille passoire, laver le lignine quatre fois avec 25 millilitres d’eau par lavage. Assécher le lignine pendant la nuit à température ambiante dans le filtre, suivi d’un séchage nocturne dans un four à vide à 50 degrés Celsius et 50 millibars de pression dans un flacon de verre.Déterminez ensuite le rendement de la lignine extraite sur un équilibre. Pour l’analyse de la structure de lignine par résonance magnétique nucléaire bidimensionnelle ou analyse de NMR, dissoudre 60 milligrammes de lignine séchée dans 0,7 millilitres d’acétone dérobé, et ajouter ce mélange à un tube NMR. Ajoutez ce tube NMR à un spectrophotomètre NMR et définissez les paramètres souhaités pour obtenir un spectre de cohérence quantique unique hétéronucléaire à protons 2D approprié.Pour la dé polymérisation de la lignine, ajouter 50 milligrammes de lignine séchée dans un flacon de réaction micro-ondes de 20 millilitres équipé d’un agitateur magnétique et ajouter 0,85 millilitres de 1, 4 dioxane, 50 microlitres d’éthylène glycol en 1, 4 dioxane et 50 microlitres d’octadecane en 1, 4 dioxane au flacon. Après avoir fermé le navire, chauffer la solution à 140 degrés Celsius en remuant. Lorsque le vaisseau de réaction atteint la température cible, ajouter 50 microlitres de fer trois trifluorométhanesulfate en 1, 4 dioxane au navire et remuer la réaction pendant 15 minutes supplémentaires.Après refroidissement de la réaction à la température ambiante, filtrer le liquide sur la celite dans un tube de centrifugeuse de deux millilitres. Ensuite, concentrez le liquide recueilli pendant la nuit à 35 degrés Celsius dans un concentrateur de vide rotationnel. Pour extraire les produits à faible poids moléculaire, suspendre et gonfler les résidus en 0,15 millilitres de dichloromethane par vortex, 15 minutes de sonication et 30 minutes dans une roue automatique.Pour effectuer une extraction efficace de monomère, il est essentiel d’abord gonfler correctement l’huile obtenue dans le chlorométhane. Ensuite, il est important d’ajouter la bonne quantité de toluène afin de précipiter sélectivement les oligomers dessous. Précipitez les oligomers avec 0,75 millilitres de toluène suivis d’un vortex et de dix minutes de sonication.Centrifugez les échantillons pendant dix secondes à 5000 RPM et séparez le liquide organique léger du résidu huileux épais solide et filtrez le liquide sur une prise de celite dans un flacon en verre. Ensuite, concentrez les phases organiques de la moissonneuse-batteuse par évaporation rotative à 40 degrés Celsius et 20 millibars de pression. Et dissoudre les résidus huileux en un millilitre de dichloromethane pour analyse par chromatographie gazeuse.Les lignines obtenues après chaque extraction présentent un large éventail de couleurs et de tailles de particules, les polymères obtenus à partir de traitements doux démontrant une couleur typiquement rouge-rose et de petits flocons de matériau. Lorsque des conditions plus dures sont appliquées, les lignines obtenues présentent une couleur brun-brun-jaune, avec une augmentation globale du rendement des matériaux, un effet beaucoup plus profond pour les bois de noyer, de hêtre et de cèdre, par rapport au bois de pin. L’analyse NMR des différents lignines détermine le rapport SGH et la quantité de liens des polymères extraits, en particulier la quantité de liaisons bêta 04.Par exemple, les lignines extraites dans des conditions plus douces donnent généralement des quantités plus élevées de liens. Les réactions d’acétolyse avec le fer trois trifluorométhanesulfate en présence de l’éthylène glycol donne trois acétales phénoliques différents qui se rapportent aux unités S, G et H présentes dans les lignines, avec des rendements phénoliques plus élevés observés pour les lignines extraites dans des conditions douces. Une tendance claire est visible lorsque le contenu total bêta 04 est considéré dans lequel le contenu bêta 04 plus élevé entraîne généralement un rendement acétal plus élevé.Lorsque le rendement d’extraction de la lignine et le rendement subséquent de dé polymérisation sont combinés, un rendement acétal global est obtenu à partir de la source de biomasse montrant des différences claires entre les différentes sources de biomasse. Tout en effectuant des extractions de lignine, il est important d’équilibrer le rendement d’extraction avec la qualité structurelle de la lignine obtenue. Donc, si vous suivez la méthode de dé-polymérisation signalée, vous pouvez effectivement obtenir des arômes à valeur ajoutée dans la sélectivité élevée.Ces techniques aideront d’autres chercheurs à avoir accès à des produits à valeur ajoutée de la fraction de lignine de la biomasse cellulosique de lignine à de bons rendements.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Chemical Quantities and Aqueous Reactions

SCIENTISTS IN ACTION

Investigations on the Ga(III) Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue

Investigations on the GaIII Complex of EOB-DTPA and Its 68Ga Radiolabeled Analogue

Enquêtes sur le complexe Ga (III) de EOB-DTPA et son<sup&gt; 68</sup&gt; Ga radiomarqué analogique

We demonstrate a method for the isolation of EOB-DTPA (3,6,9-triaza-3,6,9-tris(carboxymethyl)-4-(ethoxybenzyl)-undecanedioic acid) from its Gd(III) ...

Recherche

Chimie

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography (HPLC)

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography HPLC

Une méthode simple pour l&#39;extraction et l&#39;analyse glucosinolates avec haute pression chromatographie liquide (HPLC)

Glucosinolates are a well-studied and highly diverse class of natural plant compounds. They play important roles in plant resistance, rapeseed oil ...

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro

Extraction et purification des polyphénols à partir de la poudre de baies lyophilisée pour le traitement des cellules musculaires lisses vasculaires<em&gt; In Vitro</em

Epidemiological studies indicate that increased flavonoid intake correlates with decreased mortality due to cardiovascular diseases (CVD) in the United ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Fizzy Extraction de composés organiques volatils combinés avec la météorologie chimique à pression atmosphérique Spectrométrie de masse quadripolaire

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

A Convenient Method for Extraction and Analysis with High-Pressure Liquid Chromatography of Catecholamine Neurotransmitters and Their Metabolites

Une méthode pratique pour l’Extraction et analyse par chromatographie liquide à haute pression des neurotransmetteurs catécholamines et de leurs métabolites

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and ...

Extraction of Ramie Fiber in Alkali Hydrogen Peroxide System Supported by Controlled-release Alkali Source

Extraction de la fibre de Ramie dans système de peroxyde d’hydrogène alcalin pris en charge par la Source de libération contrôlée alcalins

This protocol demonstrates a method for ramie fiber extraction by scouring raw ramie in an alkali hydrogen peroxide system supported by a ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Fabrication et essai d’aérogels catalytiques préparés par Extraction supercritique rapide

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

Séparation des aldéhydes et des cétones réactives des mélanges à l’aide d’un protocole d’Extraction de Bisulfite

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer ...

Employing Pressurized Hot Water Extraction (PHWE) to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Employing Pressurized Hot Water Extraction PHWE to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Utilisant l’Extraction de l’eau chaude sous pression (PHWE) d’étudier la chimie des produits naturels dans le laboratoire d’études de premier cycle

A recently developed pressurized hot water extraction (PHWE) method which utilizes an unmodified household espresso machine to facilitate natural products ...

A Rhodopsin Transport Assay by High-Content Imaging Analysis

Un dosage de Transport rhodopsine par analyse de l’imagerie de haute teneur

Rhodopsin misfolding mutations lead to rod photoreceptor death that is manifested as autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP), a progressive blinding ...