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

Il lavoro è stato finanziato dall'Unione europea (Marie Curie ITN 'SuBiCat' PITN-GA-2013-607044, PJD, KB e JGdV), oltre al sostegno finanziario dal Consiglio europeo della ricerca, ERC a partire Grant 2015 (CatASus) 638076 (annunci e KB) e il programma di ricerca talenti Schema (Vidi) con numero di progetto 723.015.005 (KB), che è finanziata in parte dell'organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO).

1. pretrattamento delle materie prime in noce prima dell'estrazione di lignina
<ol><li>Produzione di gusci di noce di taglio<ol>
<li>Nutrire i gusci di noce a una fresa di martello alla frattura i gusci. Dotare la taglierina di martello con un setaccio 5 mm all'uscita. Raccogliere i gusci di noce fratturato in un becher di vetro 1L.</li>
		<li>Nutrire le conchiglie fratturate a una fresa di martello micro per ottenere gusci. Dotare la taglierina micro martello con un setaccio di 2 mm all'uscita. Raccogliere i gusci di noce in un becher di vetro 1L.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Estrazione degli acidi grassi da gusci di noce<ol>
<li>Mettere 150 g dei gusci di noce tagliato in un pallone da 500 mL. Aggiungere 200 mL di toluene e una barra di agitazione per il pallone.</li>
		<li>Collegare il pallone un refrigerante a ricadere. Calore la miscela a temperatura di riflusso (111 ˚ c) con un bagno di olio per 2 h con vigorosa agitazione.</li>
		<li>Interrompere il riscaldamento dopo 2 h e lasciate raffreddare a temperatura ambiente rimuovendolo dal bagno d'olio.</li>
		<li>Rimuovere il toluene per filtrazione (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm). Scartare il filtrato di toluene.</li>
		<li>Rimuovere il toluene residui riscaldando i gusci di noce durante la notte in un forno sottovuoto a 80 ˚ c e 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fresatura di gusci di noce pre-estratti<ol>
<li>Posto 7 ZrO2 rettifica sfere con un diametro di 20 mm in un 250ml ciotola di macinazione è costituito da ZrO2.</li>
		<li>Riempire la ciotola con 40 g di particelle di noce. Aggiungere 60 mL di isopropanolo nella ciotola di macinazione.</li>
		<li>La smerigliatura di gusci di noce con un laminatoio di sfera rotante. Macinare in 4 cicli di 2 min rettifica a 27 x g, seguita da una pausa di 4 min. Mantenere la temperatura della vasca sotto 80 ˚ c in qualsiasi momento. Eseguire non più di 3 lotti e lasciare raffreddare la ciotola verso il basso in seguito.</li>
		<li>Raccogliere il macinato finemente gusci di noce in un pallone da 500 mL. Rimuovere l'isopropanolo evaporazione rotativa a 40 ˚ c e 125 mbar.</li>
		<li>Secca i gusci di noce durante la notte in un forno sottovuoto a 50 ˚ c e 50 mbar.</li>
		<li>Passare al setaccio il macinato finemente gusci di noce attraverso un setaccio di 1 mm. Terra le particelle che sono troppo grandi, nuovamente con il laminatoio di sfera rotante.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparazione delle materie prime legno
<ol><li>Taglio delle plance di legno<ol>
<li>Posizionare le assi di legno sotto un trapano, che è dotato di una punta piatta legno velocità. Raccogliere i trucioli di legno in un bicchiere di vetro.</li>
		<li>Posizionare i trucioli di legno in un macinino da caffè di tagliarli in pezzi più piccoli.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Estrazione degli acidi grassi dal legno<ol>
<li>Eseguire l'estrazione degli acidi grassi dal legno proprio allo stesso modo come descritto per gusci di noce nel punto 1.2. Nota: Nessun fresatura del legno è eseguita nel laminatoio di sfera, come le condizioni descritte al passaggio 1.3 non hanno provocato una riduzione delle dimensioni delle particelle.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. estrazione di alta β-O-4 Ethanosolv lignina
<ol><li>Estrazione dell'etanolo lieve (metodo A)<ol>
<li>Mettere 25 g di materia prima in un pallone da 500 mL. Aggiungere una miscela di etanolo/acqua 80: 20 (200 mL), 4 mL di soluzione di HCl 37% (0,24 M) e una barra magnetica di agitazione per il pallone.</li>
		<li>Collegare il pallone un refrigerante a ricadere. Calore alla temperatura di atreflux miscela con bagno d'olio per 5 h con vigorosa agitazione.</li>
		<li>Lasciar raffreddare a temperatura ambiente rimuovendolo dal bagno d'olio. Filtrare la miscela (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm) e lavare il residuo con 4 volte 25 mL di etanolo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Il work-up e l'isolamento della lignina<ol>
<li>Raccogliere il liquore in un pallone da 500 mL. Concentrare il liquore mediante evaporazione rotativa a 40 ˚ c e 150 mbar.</li>
		<li>Sciogliere il solido ottenuto in 30 mL di acetone. Se il solido non si scioglie completamente, utilizzare un bagno ad ultrasuoni.</li>
		<li>Precipitare la lignina aggiungendo la miscela a 600 mL di acqua. In caso di nessuna precipitazione, aggiungere una piccola quantità di saturi acquosa Na2così4 soluzione a flocculare la lignina.</li>
		<li>Raccogliere la lignina per filtrazione (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm). Lavare la lignina con 25 mL di acqua 4 volte. Scartare il filtrato se nessuna analisi della frazione di emicellulosa è necessaria. Se il filtrato è molto torbido, aggiungerlo a un tubo di centrifugazione e raccogliere la frazione di fondo (solido) mediante centrifugazione.</li>
		<li>La lignina all'aria lasciare asciugare durante la notte. Asciugare la lignina ulteriormente in un forno sottovuoto (durante la notte a 50 ˚ c e 50 mbar).</li>
		<li>Determinare il rendimento dopo la lignina è asciugata durante la notte in un forno sottovuoto.</li>
		<li>Determinare l'efficienza di estrazione di lignina dividendo con il contenuto di lignina totale come determinato dal metodo Klason24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Estrazione di più alta temperatura dell'etanolo (metodo B)<ol>
<li>Mettere 15 g di materia prima in un'autoclave di 250 mL. Aggiungere una miscela di etanolo/acqua 80: 20 (120 mL), 2,4 mL di HCl (0,24 M) e una barra di agitazione magnetica.</li>
		<li>Calore la miscela a 120 ˚ c per 5 h con una velocità dell'agitatore di 5,2 x g. raffreddare la miscela in seguito in un bagno di ghiaccio.</li>
		<li>Filtrare la miscela (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm) e lavare il residuo 4 volte con 15 mL di etanolo.</li>
		<li>Eseguire esattamente come descritto nel passo 3.2 ulteriore work-up e l'isolamento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Estrazione dell'etanolo più grande scala più alta temperatura di guscio di noce (metodo C *)<ol>
<li>Mettere 90 g delle coperture della terra in noce finemente in autoclave ad alta pressione a 1 L. Aggiungere una miscela di etanolo/acqua 80: 20 (750 mL) e 6,25 mL di H2SO4 (0,12 M).</li>
		<li>Calore la miscela a 120 ˚ c per 5 h con una velocità dell'agitatore di 35,8 x g. raffreddare la miscela a temperatura ambiente attivando i reattori, sistema di raffreddamento dopo il tempo di reazione di 5h.</li>
		<li>Filtrare la miscela (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm) e lavare il residuo 4 volte con 75 mL di etanolo. Nota: Utilizzando più filtri consente di risparmiare un sacco di tempo.</li>
		<li>Raccogliere i liquori in 2 lotti uguali. Eseguire il work-up e isolamento come descritto come in passo 3.2 con pari al doppio dei solventi per entrambi i batch.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Esperimenti di controllo di passo 3.1. (Metodo A *) e fase 3.3. (Metodo B *) (opzionale)<ol>
<li>Mettere l'esatto alcuni materiali come descritto al punto 3.1.1 ma sostituire la soluzione di HCl con 1,67 mL di H2SO4 (0.12M). Il resto del passaggio 3.1-3.2 è identico al Metodo A.</li>
		<li>Mettere l'esatto alcuni materiali come descritto al punto 3.3.1 ma sostituire la soluzione di HCl con 1,0 mL di H2SO4 (0.12M). Il resto del passo 3.3 è identico al Metodo B.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. de-eterificazione della lignina (opzionale)
<ol><li>Sciogliere 1000 mg di lignina in un 24 mL di miscela di 1,4-diossano/acqua di 1:1 in un pallone da 100 mL. Aggiungere 1 mL di una soluzione di HCl 37% alla miscela.</li>
	<li>Aggiungere una barra di agitazione e collegare un condensatore a riflusso per il pallone. Calore alla miscela di 100 ˚ c con un bagno di olio per 5 h con vigorosa agitazione.</li>
	<li>Lasciar raffreddare a temperatura ambiente rimuovendolo dal bagno d'olio. Aggiungere la miscela a 160 mL di acqua per far precipitare la lignina.</li>
	<li>Raccogliere la lignina per filtrazione (diametro 185 mm, diametro dei pori 10 µm) e lavare la lignina con 25 mL di acqua 2 volte. La lignina all'aria lasciare asciugare durante la notte. Asciugare la lignina ulteriormente in un forno sottovuoto (durante la notte a 50 ˚ c e 50 mbar).</li>
</ol>5. analisi della lignina
<ol><li>Analisi a risonanza magnetica nucleare di bidimensionale (2D-NMR)<ol>
<li>Sciogliere 60 mg di lignina secco in 0,7 mL di d6-acetone. Aggiungere poche gocce di D2O se la lignina non si scioglie completamente. Mettere il composto in un tubo di NMR e prendere un protone 2D spettri di eteronucleari singolo quantum coerenza (HSQC) con uno spettrometro NMR con i seguenti parametri: (11, -1), (160, -10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>Analizzare gli spettri HSQC ottenuti. Regolare gli spettri di correzioni di fase manuale su entrambi gli assi fino a quando tutti i segnali sono positivi, come questo è soprattutto importante lungo l'asse orizzontale (f2). Non eseguire nessuna correzione della linea di base. Le posizioni di tutti i collegamenti vengono fornite al punto 5.1.3 e 5.1.6.</li>
		<li>Integrare i segnali della regione aromatico che corrispondono alle tre diverse unità aromatiche (protone numerazione secondo la Figura 4). Questi segnali sono in [(Proton range) la regione (gamma carbonio)]: S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Scondensato: [(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)] Nota: H3/5 si sovrappone con il segnale di5 G, e si presume che H2/6 ha la stessa intensità H3/5. Il segnale per condensato G si sovrappone con G5. Se nessuna (o scarsa) G2 e G6 segnali sono presenti, questo indica che si è verificato piena condensazione di G.</li>
		<li>Calcolare la quantità di unità aromatiche con la formula: Aromatico totale = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensata) + ((G2 + G5 + G6- H2/6) / 3) + (H2/6 / 2)</li>
		<li>Calcolare la percentuale di unità G, H e S con le seguenti formule: Rapporto S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed): totale aromatico x 100% Rapporto G = ((G2+ G5+ G6- H2/6) / 3): totale aromatico x 100% Rapporto H = (H2/6 / 2): totale aromatico x 100%</li>
		<li>Integrare i segnali nei segnali alifatici regione che corrispondono alla β-O-4, legami β-β e β-5 e chetoni Hibbert. Queste sono in [(proton range) la regione (gamma carbonio)]: Β-O-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] 4-O-ββ e β' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] 4-O-βγ e 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)] Β-5γ [(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)] e [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] Nota: I β-protoni del β-O-4 e β' si sovrappongono - O - 4 collegamenti. I motivi strutturali di questi collegamenti sono riportati nella Figura 1.</li>
		<li>Il numero totale di collegamenti per ogni 100 unità di C9 è tutti basato sul segnale del protone α dei legami. Calcolare il numero totale di collegamenti con le seguenti formule: Β-O-4 collegamenti = (β-O-4α + β' - O - 4α) / totale aromatico x 100 Legami β-5 # = β-5α / totale aromatico x 100 Collegamenti di β-β = β-βα / totale aromatico x 100</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analisi del gel permeazione Cromatografia (GPC)<ol>
<li>Sciogliere 10 mg di lignina secco in 1 mL di tetraidrofurano (THF) (con una goccia di toluene come standard interno). Filtrare la miscela attraverso un filtro da 0,45 µm a siringa in una fiala di autocampionatore con un ingresso di volume ridotto di 0,3 mL. Chiudere la fiala di autocampionatore con un tappo.</li>
		<li>Iniettare 20 µ l del campione in un THF GPC. Elaborare i dati ottenuti.</li>
		<li>Correggere il segnale ottenuto per il segnale di riferimento (toluene). Selezionare il volume di eluizione per l'intervallo corretto (~ 200-10000 Da). Il software per calcolare la distribuzione di massa.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. depolimerizzazione di lignine a fenolici 2-Arylmethyl-1,3-Dioxolanes (acetali)
<ol><li>Mettere 50 mg di lignina secco in un flaconcino di forno a microonde da 20 mL come il recipiente di reazione con un agitatore magnetico. Aggiungere 0,85 mL di 1,4-diossano, 50 µ l di glicole etilenico in 1,4-diossano (0,54 mL/mL) e 50 µ l di ha (standard interno) a 1,4-diossano (26 mg/mL).</li>
	<li>Chiudere il recipiente di reazione e riscaldare la soluzione a 140 ° C mescolando a 3,8 x g.</li>
	<li>Quando il recipiente di reazione raggiunge i 140 ° C, aggiungere 50 µ l di Fe (III) OTf3 a 1,4-diossano (0,1 g/mL).</li>
	<li>Mescolare il reattore per 15 min.</li>
	<li>Raffreddare il reattore a temperatura ambiente e rimuovere il liquido di depolimerizzazione come descritto al punto 7.1.</li>
</ol>7. lavoro up e analisi di miscele di depolimerizzazione
<ol><li>Filtrare il liquido sopra Celite (permeabilità: 2,60-6-50 darcy; dimensione delle particelle: 150 mesh Tyler; setaccio conservare (140 M U.S.): 2.0-25.0%) e raccogliere in una provetta da centrifuga da 2 mL.</li>
	<li>Concentrare il liquida durante la notte a 35 ° C in un concentratore a vuoto rotazionale.</li>
	<li>Estrarre il petrolio/solido finale con la seguente procedura:<ol>
<li>Sospeso e si gonfiano il residuo in 0,15 mL di diclorometano (DCM) mescolando vasto (Vortex), 15 min di sonicazione e 30 min in automatico ruota.</li>
		<li>Centrifugare i campioni per 10 s utilizzando una centrifuga da tavolo minispin per garantire che il liquido sia nella parte inferiore del tubo (velocità di centrifugazione: 671 x g).</li>
		<li>Aggiungere 0,75 mL di toluene e mix estesamente (mediante sonicazione vortice e 10 min).</li>
		<li>Centrifugare i campioni per 10 s utilizzando una centrifuga da tavolo minispin (velocità di centrifugazione: 671 x g) per garantire che il liquido sia nella parte inferiore del tubo.</li>
		<li>Separare il liquido organico luce dal residuo oleoso solido o spesso e filtrare questo liquido sopra una spina di Celite e raccogliere in un flaconcino di vetro. Nota: Questa procedura per sospensione/lavaggio viene ripetuta tre volte, e nell'ultima estrazione, 0,5 mL di toluene viene utilizzato.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Concentrare le fasi organiche combinate mediante evaporazione rotativa (40 ˚ c, 20 mbar).</li>
	<li>Sciogliere il residuo oleoso in 1 mL di DCM per analisi di gas cromatografia fiamma ionizzazione rivelatore (GC-FID).</li>
	<li>Eseguire GC-FID utilizzando un GC equipaggiati con un FID rivelatore e uso elio come gas di trasporto. Impostazioni standard: 1 µ l iniezione, una razione di Spalato di 50: 1, un flusso di elio di 0,95 mL/min Equip GC apparato con una colonna HP5 (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) e gestito con un profilo di temperatura che inizia con un'isoterma di 60 ° C 5 min. Follow-up di una rampa di 10 ° C/min per 20 minuti a 260 ° C. Mantenere questa temperatura per 20 min.</li>
	<li>Integrare i picchi negli spettri manualmente. I tempi di ritenzione dei picchi sono come segue: ha (21,4 min), H-acetale (19,5 min), G-acetale (20,8 min), S-acetale (23,4 min). Utilizzare i valori ottenuti nel passaggio 7,8 per eseguire la quantificazione.</li>
	<li>Eseguire la quantificazione dell'acetale di G, che si basa su una curva di calibrazione con un standard composto isolato utilizzando uno standard interno (ha). Nota: Curva di taratura: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) Rendimento G-acetale:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> Basato su precedenti risultati9,21,23 che un fattore di risposta è stato stimato per acetalica H e S come 2.19 e 1.82, rispettivamente.</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>

Gli autori non segnalano alcun conflitto di interessi

I risultati dalle estrazioni alle diverse condizioni e dalle fonti di biomassa diversi rivelano come le condizioni ottimali per l'estrazione della lignina con un contenuto relativamente elevato di β-O-4 collegamenti possono variare a seconda della fonte. Ad esempio, estrazione di noce a condizioni più severe (metodo B) fornisce un triplice aumento della resa con una ritenzione nei pressi della quantità di unità di β-O-4, mentre per faggio e cedro, il rendimento aumenta ma è accompagnata da un calo significativo nella quantità di β-O-4 unità. D'altra parte, per Pino, le più severe condizioni di estrazione offrono molto poco beneficio nel rendimento e anche portano a una lignina con una quantità molto bassa di β-O-4 unità. Ciò significa che in genere qualche forma di ottimizzazione deve essere coinvolti per ottenere il giusto equilibrio tra la lignina resa e qualità sotto forma di conservazione della quantità di β-O-4 unità nel materiale ottenuti lignina.
L'aumento grande nella Mw del materiale lignina ottenuto da più severe condizioni di estrazione dimostra che in queste condizioni frammenti più grandi possono essere estratti fornire rendimenti più elevati. Tuttavia, a queste condizioni, ulteriore frammentazione si verifica, fornendo materiale di peso molecolare inferiore supplementare e aumentando così la polidispersione può essere visto chiaramente nei grafici GPC di noce (Figura 5a) e cedro (Figura 5D) in la forma del segnale di ~ 500 Da.
HSQC NMR è un importante strumento informativo per fornire dati comparativi sulla qualità dei diverse lignine. Dovrebbe essere notato che in questa procedura che viene eseguito un esperimento HSQC standard, questo è grande per l'ottenimento di dati comparativi ma non è necessariamente quantitativo dovuto le differenze nei tempi di rilassamento. L'elevata quantità di collegamenti visualizzati per alcuni lignine nella tabella 1 sono sopravvalutati. Quantitativa HSQC esperimenti forniscono risultati migliori ma costano significativamente più tempo NMR, anche se esistono alternative29. Nella nostra esperienza, i numeri nella tabella 1 dovrebbero essere diviso per un fattore di un 1.3 per meglio riflettere la quantità effettiva di β-O-4 unità per 100 unità aromatiche.
Come accennato in precedenza, i risultati riferiti sottolineano come trovare condizioni ottimali può variare a seconda della fonte al fine di ottenere i rendimenti massimi monomero. Per esempio, quando la noce è utilizzato come materiale di partenza, i totali complessivo acetali producono aumenti circa due volte se le condizioni più severe (metodo B) sono impiegate per l'estrazione di lignina. Tuttavia, questo è principalmente dovuto la grande differenza di resa di estrazione di lignina, senza incidere sul contenuto di β-O-4. Diversamente, quando viene utilizzato il pino più delicate condizioni di estrazione (metodo A) sono preferibili. Infatti, risultati di estrazione di lignina in rendimenti molto simili in due casi, ma più severe condizioni causano un calo della β-O-4 unità (soprattutto non esterificato legami β-O-4) che può essere il motivo per tale un rendimento basso monomero, come indicato nel paragrafo precedente. Una perdita significativa di non esterificato legami β-O-4 può essere osservata anche nei casi di faggio e cedro, se vengono applicate condizioni (metodo B) per l'estrazione che eventualmente porta ad una minore resa di monomeri. Tuttavia, la resa dell'acetale non differisce molto a seconda delle condizioni di estrazione. Infatti, un aumento approssimativo di due volte nella resa di estrazione di lignina è osservato per entrambe le fonti di biomassa passaggio da metodi A B che compensa la diminuzione di circa due volte nella resa di monomero.

Per l'industria chimica a diventare sostenibile, materie prime rinnovabili come la biomassa lignocellulosica dovrebbero essere utilizzati come alternativa alla corrente dominante fossili quelli1. Tuttavia, per rendere economicamente conveniente l'uso di tali materie prime, le applicazioni ad alto valore dovrebbero essere cercate per tutto il suo contenuto. Coltura da biomassa lignocellulosica può contenere circa 30% in peso della lignina che è un biopolimero aromatico per cui attualmente soltanto alcune applicazioni sono state sviluppate oltre all'utilizzo come combustibile di basso-valore2. Pertanto, la metodologia verso componenti aromatiche potenzialmente aumentato-valore è di maggiore interesse per garantire il successo delle bioraffinerie futuri.
La ricerca recente ha fortemente incentrato sullo sviluppo di nuove metodologie per il taglio selettivo del sollevatore più abbondante di β-O-4 (Figura 1a) in lignina ottenere specifici monomeri aromatico, tipicamente fenolici,3,4 ,5,6. Ad esempio, l'applicazione di acidi tra 80 ° C a 180 ° C è molto efficace nel fendendo il sollevatore di β-O-4 formando aldeide e chetone frammenti7,8. I nostri gruppi e altri hanno recentemente dimostrato che acidolysis combinato con le metodologie per stabilizzare e frammenti reattivi trappola è estremamente potente per ottenere monomeri fenolici con specifici motivi chimici9,10 , 11 , 12. di questi, in particolare dell'intrappolamento dell'acetale di aldeidi reattive con alcoli per ottenere fenolici 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes (acetali) dimostrato potente a causa della sua relativa applicazione semplice e la conservazione della natura altamente funzionalizzata della lignina monomeri (Figura 1b)13,14. Questi acetali sono ottenuti dalla depolimerizzazione in un rapporto che riguarda la distribuzione della H, G e S monomeri presentano nel feedstock di lignina del padre.
Acido catalizzata depolimerizzazione, come molte delle metodologie più eleganti sviluppato, sono relativamente lievi e non unirà più forti legami C-C che si verificano in lignina15. Tuttavia, legami C-C diventano particolarmente abbondante quando vengono applicate condizioni di frazionamento lignocellulosa duro a causa della condensazione del vapore reattive frammenti rilasciati dal clivaggio di16,più deboli legami di C-O17. La perdita di contenuto di β-O-4 dalla biomassa metodo di lavorazione è chiaramente dimostrata da analisi di una gamma di tecniche lignine, che ci ha mostrate solo conservare fino a 6 β-O-4 collegamenti per 100 unità aromatiche18, mentre in ligno-cellulosica questi numeri vanno da 45 a 90 collegamenti per 100 unità aromatiche a seconda della fonte16. Passando alle condizioni di estrazione più miti, lignine sono ottenibili con le distribuzioni di sollevatore che meglio riflettono la naturale della lignina. Tuttavia, ciò richiede un compromesso tra l'efficienza di estrazione e la qualità del materiale ottenuto lignina17. Anche questo ha la precedenza in organosolv estrazione della lignina, che è un metodo popolare per frazionare la lignina. Molte varianti di questo esistere di processo, con i metodi che impiegano diverse temperature, contenuto acido, tempi di estrazione e solventi. Qui, la severità di estrazione ha un impatto diretto sulla struttura della lignina ottenuti e quindi la sua idoneità per ulteriore valorizzazione19,20,21. Ad esempio, organosolv lignina prodotta dal processo di Alcell base di etanolo, operato per 5 anni a scala di dimostrazione, era relativamente bassa quantità di legami β-O-4 lasciato come e ' stato operato a relativamente alta temperatura per garantire delignification efficiente in al fine di ottenere i carboidrati di alta qualità per la produzione di bioetanolo. Tuttavia, biobased solventi con scarso impatto ambientale come l'etanolo sono comodo e così i metodi di estrazione che si traducono in lignine di valore superiore sono di interesse. Solventi alcolici sono di particolare interesse come oltre ad essere il mezzo di estrazione che essi incorporano anche nella struttura della lignina, ad esempio, β' - O - 4 (Figura 1a)22, che in parte "protegge" la struttura da indesiderati fenditura. Un metodo adatto potenzialmente sarebbe in primo luogo ottenere lignina con un alto contenuto di β-O-4 e in un passaggio sequenza per rimuovere il resto della lignina per accedere cellulosa di alto valore.
In questo manoscritto, descriviamo una procedura altamente riproducibile e dritto in avanti per l'estrazione della lignina β-O-4 alta mediante estrazione con etanolo mite. A seconda della fonte di biomassa, questo può portare a efficienza di estrazione relativamente alto e rendimento. Sono disponibili procedure per la caratterizzazione della lignina ottenuta nonché come "deprotect" l'eterificato β' - O - 420. Inoltre, una procedura di valutazione è presentata per il potenziale di questi lignine nelle procedure di depolimerizzazione selettiva che si basano sulla fenditura selettiva dei legami β-O-4. Questa valutazione viene eseguita utilizzando la depolimerizzazione catalizzata triflato di ferro (III) in presenza di glicole etilenico per ottenere fenolici 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes23 che dimostra il legame tra β-O-4 contenuto nel materiale di lignina e il monomero produce21. I risultati mostrano l'equilibrio tra efficienza di estrazione alta lignina e il potenziale della lignina ottenuto per essere depolimerizzata ai monomeri aromatici specifici.

<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

Strategie di valorizzazione di lignina sono un fattore chiave per il raggiungimento di bioraffinerie più economicamente competitive basate sulla biomassa lignocellulosica. La maggior parte delle procedure emergenti elegante per ottenere prodotti aromatici specifici si basano sul substrato di lignina avendo un alto contenuto del sollevatore di β-O-4 facilmente liberabili come presenti nella struttura nativa lignina. Questo fornisce un miss-match con le lignine tecniche tipiche che sono altamente degradate e quindi sono a basso contenuto di β-O-4 collegamenti. Di conseguenza, le rese di estrazione e la qualità della lignina ottenuta sono della massima importanza per accedere a nuovi percorsi di valorizzazione di lignina. In questo manoscritto, un semplice protocollo è presentato per ottenere le lignine con alto contenuto di β-O-4 mediante estrazione con etanolo relativamente mite che possa essere applicati alle fonti differenti ligno-cellulosica. Inoltre, le procedure di analisi per determinare la qualità delle lignine sono presentate insieme ad un protocollo di depolimerizzazione che produce specifiche fenolici 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, che può essere utilizzato per valutare le lignine ottenute. I risultati presentati dimostrano il legame tra qualità di lignina e potenziale per le lignine essere depolimerizzato in specifiche sostanze chimiche aromatiche monomerici. Nel complesso, l'estrazione e la depolimerizzazione dimostra un trade-off tra la resa di estrazione della lignina e la conservazione della struttura nativa aril-etere e così il potenziale della lignina per essere utilizzato come substrato per la produzione di prodotti chimici per applicazioni di valore superiore.

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

Qui, presentiamo un protocollo per eseguire l'estrazione di etanolo di lignina da diverse fonti di biomassa. L'effetto delle condizioni di estrazione sul rendimento di lignina e contenuto di β-O-4 sono presentati. Depolimerizzazione selettiva viene eseguita sulle lignine ottenute per ottenere prodotti di alta monomero aromatico.

Estrazione della lignina con alto contenuto di β-O-4 da etanolo lieve estrazione ed il relativo effetto sul rendimento depolimerizzazione

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

Questo metodo risponde ad alcune domande chiave nel campo dell'utilizzo delle risorse di rinnovo sulla lignina, un componente chiave della biomassa lignocellulosica. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente di ottenere lignina di buona qualità strutturale da diverse fonti di biomassa. Questa metodologia notata si rivolge specificamente al collegamento beta 04.Allo stesso tempo, impedisce l'esecuzione di processi di ricondensazione. Questo è molto importante in quanto impedisce la formazione di carbone. Utilizzando questo metodo, è possibile stabilire relazioni tra la procedura di estrazione della lignina e l'efficienza di depoli polimerizzazione.In generale, qualcunoi con questi metodi, lottiamo con le procedure di allenamento, nonché con l'analisi delle quattro lignine e la miscela di prodotti di depoli polimerizzazione. Per produrre gusci di noce tagliati, equipaggiare un martello con un siv di cinque millimetri all'uscita e alimentare i gusci di noce nella fresa a martello, raccogliendo i gusci fratturati in un bicchiere da un litro. Per produrre i piccoli frammenti di guscio di noce necessari per la fresatura, alimentare i gusci fratturati in una micro fresa a martello dotata di un siv di 2 millimetri all'uscita, raccogliendo i gusci di terra in un nuovo bicchiere da un litro.Per rimuovere gli estratti dai gusci di noce macinati, aggiungere 150 grammi del campione di guscio in un pallone inferiore rotondo di 500 millimetri contenente una barra di agitazione e aggiungere 200 millilitri di toluene al pallone. Attaccare un condensatore riflesso al pallone e riscaldare la miscela a una temperatura di reflusso di 111 gradi Celsius in un bagno d'olio con agitazione vigorosa. Dopo due ore, rimuovere il pallone dal bagno per consentire alla miscela di raffreddarsi a temperatura ambiente e filtrare la miscela attraverso un diametro di 185 millimetri, un filtro delle dimensioni di dieci micrometri per rimuovere il toluene.Dopo il riscaldamento notturno in un forno sottovuoto a 80 gradi Celsius e 50 millibar di pressione, aggiungere 40 grammi di particelle di guscio di noce trattate con toluene a una ciotola di rettifica di biossido di zirconio da 250 millilitri contenente sette sfere di macinazione di biossido di zirconio di 20 millimetri di diametro. 60 millimetri di isopropanolo vengono aggiunti alla ciotola di macinazione. Posizionare la ciotola nel mulino a ciotola rotante.Macinare le particelle del guscio in quattro cicli di due minuti di macinazione a 27 volte g seguiti da quattro minuti di riposo per ciclo. Dopo il quarto ciclo di macinazione, trasferire i gusci di noce finemente macinati in un pallone inferiore rotondo da 500 millilitri e rimuovere l'isopropanolo per evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 125 millibar di pressione. Quindi asciugare i gusci di noce in un forno sottovuoto durante la notte a 50 gradi celsius e 50 millibar di pressione.Per ottenere lignina ethanosolv con il più alto contenuto di beta 04, aggiungere 25 grammi di materia prima in un nuovo pallone inferiore rotondo da 500 millilitri e aggiungere 200 millilitri di una soluzione di 80-20 etanolo all'acqua, quattro millilitri di soluzione di cloridrato al 37% e una barra di agitazione magnetica al pallone. Attaccare un condensatore a reflusso al pallone e scaldare la miscela in un bagno d'olio a 80 gradi Celsius per cinque ore con agitazione vigorosa. Dopo che la miscela si è raffreddata a temperatura ambiente, filtrare la soluzione attraverso un colino di dieci micrometri di diametro di dieci micrometri di diametro in un nuovo pallone inferiore rotondo da 500 millilitri, lavando il residuo quattro volte con 25 millilitri di etanolo per lavaggio.Concentrare il liquore raccolto per evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 150 millibar di pressione, seguito dalla dissoluzione del solido ottenuto in 30 millilitri di acetone. Per far precipitare la lignina, aggiungere la miscela a 600 millilitri di acqua e raccogliere la lignina precipitata in un diametro di 185 millimetri, un colino delle dimensioni di dieci micrometri dei pori, lavando la lignina quattro volte con 25 millilitri di acqua per lavaggio. Ariettare la lignina durante la notte a temperatura ambiente nel filtro, seguita da essiccazione notturna in un forno sottovuoto a 50 gradi celsius e 50 millibar di pressione in una fiala di vetro.Quindi determinare la resa della lignina estratta su un saldo. Per l'analisi della struttura della lignina mediante risonanza magnetica nucleare bidimensionale o analisi NMR, sciogliere 60 milligrammi di lignina essiccata in 0,7 millilitri di acetone deuterato e aggiungere questa miscela a un tubo NMR. Aggiungere questo tubo NMR a uno spettrofotometro NMR e impostare i parametri desiderati per ottenere un adeguato spettro di coerenza quantistica singolo eteronucleare protone 2D.Per la depoli polimerizzazione della lignina, aggiungere 50 milligrammi di lignina essiccata in una fiala di reazione microonde da 20 millilitri dotata di agitatore magnetico e aggiungere 0,85 millilitri di 1, 4 diossano, 50 microlitri di glicole etilenico in 1, 4 diossano e 50 microlitri di ottadecano in 1, 4 diossano al flaconcino. Dopo aver chiuso il recipiente, riscaldare la soluzione a 140 gradi celsius mescolando. Quando il recipiente di reazione raggiunge la temperatura target, aggiungere 50 microlitri di ferro tre trifluorometanolfato in 1, 4 diossano al recipiente e mescolare la reazione per altri 15 minuti.Dopo aver raffreddato la reazione a temperatura ambiente, filtrare il liquido su celite in un tubo di centrifuga a due millilitri. Quindi concentrare il liquido raccolto durante la notte a 35 gradi Celsius in un concentratore a vuoto rotazionale. Per estrarre i prodotti a basso peso molecolare, sospendere e gonfiare il residuo in 0,15 millilitri di diclorometano mediante vortice, 15 minuti di sonicazione e 30 minuti in una ruota automatica.Per eseguire un'efficiente estrazione del monomero, è fondamentale prima gonfiare correttamente l'olio ottenuto nel clorometano. Quindi è importante aggiungere la giusta quantità di toluene per far precipitare selettivamente gli oligomeri della parte inferiore. Precipitare gli oligomeri con 0,75 millilitri di toluene seguiti da vortice e dieci minuti di sonicazione.Centrifugare i campioni per dieci secondi a 5000 giri/min e separare il liquido organico leggero dal residuo oleoso denso solido e filtrare il liquido su un tappo di celite in una fiala di vetro. Quindi concentrare le fasi organiche mediante evaporazione rotativa a 40 gradi celsius e 20 millibar di pressione. E sciogliere il residuo oleoso in un millilitro di diclorometano per l'analisi mediante gascromatografia.Le lignine ottenute dopo ogni estrazione presentano una vasta gamma di colori e dimensioni delle particelle, con i polimeri ottenuti da trattamenti delicati che dimostrano un colore tipicamente rosso-rosa e piccoli fiocchi di materiale. Quando vengono applicate condizioni più dure, le lignine ottenute presentano un colore da marrone a giallo-brunastro, con un aumento complessivo della resa del materiale, un effetto che era molto più profondo per legni di noce, faggio e cedro, rispetto alla pineta. L'analisi NMR delle diverse lignine determina il rapporto SGH e la quantità di collegamenti dei polimeri estratti, in particolare la quantità di collegamenti beta 04.Ad esempio, le lignine estratte in condizioni più miti in genere danno quantità più elevate di collegamenti. Reazioni di acetolisi con ferro tre trifluorometanolfato in presenza di glicole etilenico produce tre diversi acetali fenolici che si riferiscono alle unità S, G e H presenti all'interno delle lignine, con rese acetali fenoliche più elevate osservate per le lignine estratte in condizioni lievi. Una chiara tendenza è visibile quando il contenuto totale beta 04 è considerato in cui il contenuto beta 04 più elevato generalmente si traduce in una maggiore resa acetale.Quando la resa di estrazione della lignina e la successiva resa di depoli polimerizzazione sono combinate, dalla fonte di biomassa si ottiene una resa acetale complessiva che mostra chiare differenze tra le diverse fonti di biomassa. Durante l'esecuzione di estrazioni di lignina, è importante bilanciare la resa di estrazione con la qualità strutturale della lignina ottenuta. Quindi se seguite il metodo di depoli polimerizzazione riportato, potete ottenere aromatici a valore aggiunto in alta selettività.Queste tecniche aiuteranno altri ricercatori ad accedere ai prodotti a valore aggiunto dalla frazione di lignina della biomassa cellulosica di lignina in buone rese.

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

Indagini su GA (III) Complesso di EOB-DTPA e la sua<sup&gt; 68</sup&gt; Ga marcata radioattivamente analogico

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) ...

Ricerca

Chimica

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

Un metodo semplice per glucosinolati estrazione e l&#39;analisi con alta pressione cromatografia liquida (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

Estrazione e purificazione di polifenoli da polvere di bacche congelata per il trattamento di cellule muscolari lisce vascolari<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

Estrazione frizzante di composti organici volatili combinati con pressioni atmosferiche Ionizzazione chimica quadrupole spettrometria di massa

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

Un metodo pratico per estrazione ed analisi con cromatografia liquida dei neurotrasmettitori della catecolamina e loro metaboliti

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

Estrazione della fibra Ramie nel sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato dall'origine di rilascio controllato alcali

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

Fabbricazione e collaudo di aerogel catalitico preparato tramite rapida estrazione supercritica

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

Separazione di aldeidi e chetoni reattive da miscele utilizzando un protocollo di estrazione di bisolfito

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

Impiegando l'estrazione con acqua calda pressurizzata (PHWE) per esplorare la chimica di prodotti naturali in laboratorio dello studente non laureato

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 saggio di trasporto Rhodopsin dall'analisi di Imaging ad alto contenuto

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