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

Arbeidet ble finansiert av EU (Marie Curie ITN 'SuBiCat' PITN-GA-2013-607044, PJD, KB og JGdV), i tillegg til økonomisk støtte fra forskning Europarådet, ERC starter Grant 2015 (CatASus) 638076 (annonser og KB) og forskningsprogram Talent Ordningen (Vidi) med prosjektnummeret 723.015.005 (KB), som er delvis finansiert av Netherlands Organisation for vitenskapelig forskning (NWO).

1. forbehandling av valnøtt råstoff før Lignin utvinning
<ol><li>Produksjon av kutt valnøtt skall<ol>
<li>Feed valnøttskall til en hammer kutter til brudd skjellene. Utstyre hammer kutteren med en 5 mm sil på utsalgsstedet. Samle i fractured valnøttskall i en 1 liters glass kanne.</li>
		<li>Feed i fractured skjell til en mikro hammer kutter å få bakken skjell. Utstyre mikro hammer kutteren med en 2 mm sil på utsalgsstedet. Samle bakken valnøtt skjellene i en 1 liters glass kanne.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utvinning av fettsyrer fra bakken valnøtt skall<ol>
<li>150 g kuttet valnøttskall innlegge en 500 mL runde bunn kolbe. Legge til 200 mL av toluen og gripende bar runde bunn kolbe.</li>
		<li>Fest en reflux kondensator runde bunn kolbe. Varme blandingen reflux temperatur (111 grader) med et bad av olje for 2t med energisk røre.</li>
		<li>Stopp oppvarming etter 2 timer og Avkjøl blandingen til romtemperatur ved å fjerne den fra olje bad.</li>
		<li>Fjern av toluen ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse). Kast toluen filtratet.</li>
		<li>Fjern toluen rester av oppvarming valnøttskall overnatting i et vakuum ovnen ved 80 grader og 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fresing av pre-utdraget valnøttskall<ol>
<li>Sted 7 ZrO2 slipe baller med en 20 mm diameter til en 250 mL sliping bolle laget av ZrO2.</li>
		<li>Fyll bollen med 40 g valnøtt partikler. Legg til 60 mL isopropanol sliping bollen.</li>
		<li>Utføre sliping av valnøttskall med en roterende ball mill. Grind i 4 sykluser av 2 min sliping på 27 x g etterfulgt av en 4 min pause. Holde temperaturen på bollen under 80 grader når som helst. Utfør ikke mer enn 3 grupper og Avkjøl bolle ned etterpå.</li>
		<li>Samle det fint bakken valnøttskall i en 500 mL runde bunn kolbe. Fjern isopropanol ved roterende fordampning på 40 grader og 125 mbar.</li>
		<li>Tørr valnøttskall overnatting i et vakuum ovn ved 50 grader og 50 mbar.</li>
		<li>Sil det fint bakken valnøttskall gjennom en sil for 1 mm. Bakken partikler som er for store igjen med roterende ball møllen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. forberedelse av de tre Feedstocks
<ol><li>Skjæring av plankene<ol>
<li>Plass planker under en drill, som er utstyrt med en flat tre hastighet borekronen. Samle de tre barberingene i et glass beaker.</li>
		<li>Sett de tre spon i en kaffe jeksel til å kutte dem i mindre biter.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utvinning av fettsyrer fra tre<ol>
<li>Utføre utvinning av fettsyrer fra tre på nøyaktig samme måte som valnøttskall i trinn 1.2. Merk: Ingen fresing av tre utføres i ballen mill, som forholdene beskrevet i trinn 1.3 ikke resulterte i en reduksjon av partikkel.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. utvinning av høy β-O-4 Ethanosolv Lignin
<ol><li>Mild etanol utvinning (metode A)<ol>
<li>25 g av råstoff innlegge en 500 mL runde bunn kolbe. Legge til en 80:20 etanol/vann blanding (200 mL), 4 mL 37% HCl løsning (0,24 M) og en magnetisk gripende bar å runde bunn kolbe.</li>
		<li>Fest en reflux kondensator runde bunn kolbe. Varme blanding atreflux temperaturen med et bad av olje for 5 h med energisk røre.</li>
		<li>La blandingen til å avkjøles til romtemperatur ved å fjerne den fra olje bad. Filtrere blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten med 4 ganger 25 mL av etanol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Arbeidet opp og isolasjon av lignin<ol>
<li>Samle brennevin i en 500 mL runde bunn kolbe. Konsentrere brennevin av roterende fordampning på 40 grader og 150 mbar.</li>
		<li>Oppløse innhentet solid i 30 mL aceton. Bruk ultralydbad hvis solid ikke løses helt.</li>
		<li>Utløse av lignin ved å legge til blandingen 600 mL vann. Hvis ingen nedbør, Legg til litt mettet vandig Na2så4 løsning på flocculate av lignin.</li>
		<li>Samle av lignin ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse). Vask av lignin med 25 mL vann 4 ganger. Kast filtratet hvis ingen analyse av den hemicellulose fraksjon. Hvis filtratet er veldig grumset, legge den til en sentrifugeringsrøret og samle (solid) bunn brøken med sentrifugering.</li>
		<li>Tillate av lignin til luft tørr over natten. Tørk av lignin videre i vakuum ovn (overnatting på 50 grader og 50 mbar).</li>
		<li>Bestemme avkastningen etter av lignin er tørket over natten i et vakuum ovn.</li>
		<li>Bestemme lignin utvinning effektiviteten ved å dele den med total lignin innholdet som bestemmes av Klason metoden24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Høyere temperatur etanol utvinning (metoden B)<ol>
<li>15 g av råstoff innlegge en 250 mL autoclave. Legge til en 80:20 etanol/vann blanding (120 mL), 2,4 mL HCl (0,24 M) og en magnetisk gripende bar.</li>
		<li>Varme blandingen på 120 grader for 5 h med en omrøring hastigheten på 5,2 x g. avkjøle blandingen etterpå i en isbadet.</li>
		<li>Filtrere blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten 4 ganger med 15 mL av etanol.</li>
		<li>Utføre ytterligere utredning og isolasjon nøyaktig som beskrevet i trinn 3.2.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Større skala høyere temperatur etanol utvinning av valnøtt skallet (metoden C *)<ol>
<li>90 g av fint bakken valnøtt skall innlegge en 1 L høytrykk autoclave. Legge til en 80:20 etanol/vann blanding (750 mL) og 6,25 mL H2SO4 (0,12 M).</li>
		<li>Varme blandingen på 120 grader for 5 h med en omrøring hastigheten på 35,8 x g. avkjøle blandingen til romtemperatur ved å slå på reaktorene kjølesystem etter 5t reaksjonstid.</li>
		<li>Filtrere blandingen (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vaske resten 4 ganger med 75 mL av etanol. Merk: Ved å bruke flere filtre sparer mye tid.</li>
		<li>Samle brennevin i 2 like grupper. Utføre arbeidet opp og isolasjon som beskrevet i trinn 3.2 med dobbel mengde løsemidlene for begge grupper.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kontroll eksperimenter av trinn 3.1. (Metode A *) og trinn 3.3. (Metode B *) (valgfritt)<ol>
<li>Sette nøyaktig noen materialer som beskrevet i trinn 3.1.1 men erstatt HCl løsning med 1,67 mL H2SO4 (0.12M). Resten av trinn 3.1-3.2 er identisk med metode A.</li>
		<li>Sette nøyaktig noen materialer som beskrevet i trinn 3.3.1 men erstatt HCl løsning med 1.0 mL H2SO4 (0.12M). Resten av trinn 3.3 er identisk med Metode B.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. de etherification av Lignin (valgfritt)
<ol><li>Oppløse 1000 mg av lignin i en 24 mL 1:1 1,4-dioxane/vann-blanding i en 100 mL runde bunn kolbe. Legge 1 mL av en 37% HCl løsning til blandingen.</li>
	<li>Legge til en gripende bar og fest en reflux kondensator til runde bunn kolbe. Varme blandingen til 100 grader med et bad av olje for 5 h med energisk røre.</li>
	<li>La blandingen avkjølt til romtemperatur ved å fjerne den fra olje bad. Legg blandingen til 160 mL vann for å utløse av lignin.</li>
	<li>Samle av lignin ved filtrering (185 mm diameter, 10 µm porestørrelse) og vask av lignin med 25 mL vann 2 ganger. Tillate av lignin til luft tørr over natten. Tørk av lignin videre i vakuum ovn (overnatting på 50 grader og 50 mbar).</li>
</ol>5. analyse av Lignin
<ol><li>Todimensjonal kjernefysiske magnetisk resonans (2D-NRM) analyse<ol>
<li>Oppløse 60 mg tørket lignin i 0,7 mL d6-aceton. Legg noen dråper D2O hvis av lignin ikke fullt løses. Sett blandingen i en NMR-rør og ta et 2D proton heteronuclear enkelt quantum sammenheng spectra (HSQC) med en NMR spectrometer med følgende parametere: (11, -1) (160, -10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>Analysere til innhentet HSQC spectra. Justere til spectra ved manuell fase rettelser på begge aksen til alle signaler er positiv, dette er spesielt viktig langs (f2) aksen. Utføre noen planlagte rettelser. Plasseringen av alle koplingene er gitt i trinn 5.1.3 og 5.1.6.</li>
		<li>Integrere signaler i regionen aromatiske som tilsvarer de tre ulike aromatiske enhetene (proton nummerering som Figur 4). Disse signalene er i regionen [(Proton range) (karbon område)]: S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Skondensert: [(6.35-6.65)(106-109)] G2: [(6.78-7.14)(111.5-116)] G-5: [(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)] Merk: H3/5 overlapper med G5 signalet, og det antas at H2/6 har den samme intensiteten som H3/5. Signalet for kondensert G overlapper G5. Hvis ingen (eller knapt) G2 og G6 signaler er til stede, betyr det at full kondens g har oppstått.</li>
		<li>Beregn mengden av aromatiske enheter med formelen: Totale aromatiske = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Skondensert) + ((G2 + G5 + G6- H2/6) / 3) + (H2/6 / 2)</li>
		<li>Beregning av G og H S enheter med følgende formler: Forholdet S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed): totalt aromatiske x 100% Forholdet G = ((G2+ G5+ G6- H2/6) / 3): totalt aromatiske x 100% Forholdet H = (H2/6 / 2): totalt aromatiske x 100%</li>
		<li>Integrere signalene i alifatisk regionen signaler som svarer til β-O-4, β-β og β-5 sammenhengene og Hibbert ketoner. Disse er i regionen [(proton range) (karbon område)]: Β-O-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] Β-O-4β og β' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] Β-O-4γ og 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)] og [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] Merk: Β-protoner β-O-4 og β' - O - 4 sammenhengene overlapping. De strukturelle motivene av disse sammenhengene gis i figur 1.</li>
		<li>Totalt antall koblinger per 100 C9 enheter er basert på signalet fra α proton av sammenhengen. Beregn antall sammenhengene med følgende formler: Β-O-4 sammenhengene = (β-O-4α + β' - O - 4α) / totalt aromatiske x 100 # Β-5 sammenhengene = β-5α / totalt aromatiske x 100 Β-βsammenhengene = β-βα / totalt aromatiske x 100</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gel gjennomtrengning kromatografi (GPC) analyse<ol>
<li>Oppløse 10 mg tørket lignin i 1 mL av tetrahydrofuran (THF) (med en dråpe toluen som interne standard). Filtrere denne blandingen gjennom et 0,45 µm sprøyte filter i en autosampler hetteglass med en redusert volum vik 0,3 ml. Lukk autosampler ampullen med en cap.</li>
		<li>Injisere 20 µL av utvalget i en THF GPC. Behandle innhentet data.</li>
		<li>Korrigere innhentet signalet for referanse signal (toluen). Velg elueringsrør volumet gyldig intervall (~ 200-10000 Da). Beregne masse distribusjon av programvaren.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. depolymerization av Ligniner til fenoliske 2-Arylmethyl-1,3-Dioxolanes (måter)
<ol><li>Sted 50 mg tørket lignin i 20 mL mikrobølgeovn ampuller som reaksjon fartøyet utstyrt med en magnetisk rørestang. Legge til 0,85 mL av 1,4-dioxane, 50 µL av etylenglykol i 1,4-dioxane (0.54 mL/mL) og 50 µL av octadecane (intern standard) i 1,4-dioxane (26 mg/mL).</li>
	<li>Lukk reaksjonen fartøyet og varme løsningen til 140 ° C under omrøring 3,8 x g.</li>
	<li>Når reaksjonen fartøyet når 140 ° C, kan du legge 50 µL av Fe (III) OTf3 i 1,4-dioxane (0,1 g/mL).</li>
	<li>Rør reaktoren i 15 min.</li>
	<li>Cool reaktoren til romtemperatur og fjern depolymerization væske som beskrevet i trinn 7.1.</li>
</ol>7. arbeid opp og analyse av Depolymerization blandinger
<ol><li>Filter væsken over Celite (permeabilitet: 2,60-6-50 darcy, partikkelstørrelse: 150 mesh Tyler, sil beholde (140 M U.S.): 2.0-25.0%) og samle i et 2 mL sentrifuge rør.</li>
	<li>Konsentrere seg flytende overnatting på 35 ° C i en roterende vakuum konsentrator.</li>
	<li>Pakk ut den siste olje/solid med følgende fremgangsmåte:<ol>
<li>Suspendert og hovne opp rester i 0,15 mL diklormetan (DCM) med omfattende blanding (av vortex), 15 min av sonication og 30 min i automatisk hjulet.</li>
		<li>Sentrifuge prøvene for opptil 10 s med en minispin tabletop sentrifuge for å sikre at væsken er på bunnen av røret (sentrifugering hastighet: 671 x g).</li>
		<li>Legge til 0,75 mL av toluen og bland mye (ved vortex og 10 min sonication).</li>
		<li>Sentrifuge prøvene for opptil 10 s med en minispin tabletop sentrifuge (sentrifugering hastighet: 671 x g) å sikre at væsken er på bunnen av røret.</li>
		<li>Skille lys organisk væsken fra den faste eller tykk fettrester og filtrere denne væsken over en plugg av Celite og samle i et hetteglass. Merk: Denne fremgangsmåten for suspensjon/vask gjentas tre ganger, og i siste utvinning, 0,5 mL av toluen brukes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Konsentrere kombinert organisk fasene av roterende fordampning (40 grader, 20 mbar).</li>
	<li>Oppløse fettrester i 1 mL av DCM for gass kromatografi flamme ionisering detektor (GC-FID) analyse.</li>
	<li>Utføre GC-FID bruker en GC utstyrt med en FID detektor og bruk helium som bærer gassen. Standardinnstillinger: 1 µL injeksjon, en delt rasjon av 50:1, en helium flyt av 0,95 mL/min. Equip GC apparater med HP5 kolonne (30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) og kjøre med en temperatur profil som starter med en 5 min 60 ° C isotherm. Oppfølging av en 10 ° C/min rampe for 20 min til 260 ° C. Hold denne temperaturen for 20 min.</li>
	<li>Integrere toppene i spectra manuelt. Tid av toppene er som følgende: octadecane (21.4 min), H-acetal (19,5 min), G-acetal (20,8 min), S-acetal (23,4 min). Bruke innhentet verdier i trinn 7,8 utføre kvantifiseringen.</li>
	<li>Utføre kvantifisering av G acetal, som er basert på en kalibreringskurven med en standard sammensatte isolert med en intern standard (octadecane). Merk: Kalibreringskurven: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R-2= 0,9991) Gi G-acetal:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> Basert på tidligere resultater9,21,23 en svar faktor er beregnet for H og S acetal til 2.19 og 1.82, henholdsvis.</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>

Forfatterne rapporterer noen interessekonflikt

Resultatene fra utdrag på ulike forhold og ulike biomasse kilder avslører hvordan optimale forhold for lignin utvinning med relativt høyt innhold av β-O-4 sammenhengene kan variere avhengig av kilden. For eksempel, valnøtt utvinning på strengere betingelser (metode B) gir en tre-fold økning i avkastningen med en nær oppbevaring av β-O-4 enheter, mens bøk og sedertre avkastningen øker men er ledsaget av en betydelig nedgang i mengden av β-O-4 enheter. På den annen side, for furu, strengere utvinning betingelsene gir lite fordel i yield og også føre til en lignin med en svært lav mengde β-O-4 enheter. Dette betyr at vanligvis noen form for optimalisering må være involvert for å få den riktige balansen mellom lignin avkastning og kvalitet i form av oppbevaring av β-O-4 enheter i innhentet lignin materiale.
Den store økningen i Mw av lignin materiale fra hardere utvinning forhold viser at under disse forholdene større fragmenter kan hentes gir høyere avkastning. Imidlertid oppstår disse forholdene, ekstra fragmentering, gir tilleggsmateriale lavere molekylvekt og dermed øker polydispersity som kan tydelig ses i GPC grafer av valnøtt (figur 5a) og sedertre (figur 5 d) i form av signalet på ~ 500 Da.
HSQC NMR er viktig informativ for å gi sammenlignbare data om kvaliteten på forskjellige Ligniner. Det bør bemerkes at i denne prosedyren en standard HSQC eksperimentet utføres, dette er flott for å få komparative data men er ikke nødvendigvis kvantitative skyldes forskjeller i avslapning ganger. Det høye antallet koblinger vises for noen Ligniner i tabell 1 er overvurdert. Kvantitativ HSQC eksperimenter gir bedre resultater, men koster betydelig mer NMR tid, selv om alternativer finnes29. I vår erfaring, skal tallene i tabell 1 deles med en faktor på en 1,3 til bedre reflekterer det faktiske beløpet av β-O-4 enheter per 100 aromatiske enheter.
Som tidligere nevnt, rapporterte resultatene påpeke hvordan finne optimale vilkår kan variere avhengig av kilden for å oppnå maksimal monomer avkastningen. For eksempel når valnøtt som utgangsmaterialet, gi de samlede totale måter øker rundt to ganger hvis strengere betingelser (metode B) er ansatt for lignin utvinning. Men er dette hovedsakelig på grunn av den store forskjellen i lignin utvinning avkastning, uten å påvirke β-O-4 innholdet. Annerledes, når furu er mildere utvinning forhold (metode A) å foretrekke. Faktisk forårsake lignin utvinning resultatene ligner gir i to tilfeller men strengere betingelser en nedgang i β-O-4 enheter (spesielt ikke-etherified β-O-4 koblinger) som kan være årsaken til slike lave monomer avkastning, som angitt i forrige avsnitt. Betydelig tap av ikke-etherified β-O-4 sammenhengene kan observeres også i tilfeller av bøk og sedertre Hvis betingelsene (metode B) brukes for utvinning som muligens fører til en lavere monomerer avkastning. Imidlertid avvike generelle acetal avkastningen ikke så mye avhengig av utvinning forholdene. Faktisk er en omtrentlig to-fold økning i lignin utvinning avkastning observert for begge biomasse kilder bytter fra metodene A til B som kompenserer for omtrent todelt nedgangen i monomer avkastning.

Kjemisk industri å bli bærekraftig, bør fornybar feedstocks som lignocellulosic biomasse brukes som alternativ til dagens dominerende fossile de1. Men for å gjøre bruk av slike feedstocks økonomisk, må høy verdi programmer innhentes for alt innholdet. Lignocellulosic biomasse kan inneholde ca 30 wt % av lignin som en aromatiske Research som for øyeblikket bare noen programmer er utviklet utover bruken som lav verdi drivstoff2. Derfor er metodikken mot potensielt økt verdi aromatiske komponenter av stor interesse for lykkes med fremtidige biorefineries.
Nyere forskning har fokusert sterkt på utvikling av nye metoder for selektiv spalting av rikeste β-O-4 sammenhengen (figur 1a) i lignin hente bestemte aromatisk, vanligvis fenoliske, monomerer3,4 ,5,6. For eksempel bruk av syrer 80 ° c til 180 ° C er svært effektiv i cleaving β-O-4 sammenhengen danner aldehyd og keton fragmenter7,8. Våre og andre har nylig vist at acidolysis kombinert med metodikkene å stabilisere og felle reaktive fragmenter er svært potente å få fenoliske monomerer med bestemte kjemiske motiver9,10 , 11 , 12., spesielt acetal fangst av reaktive aldehyder med alkoholer hente fenoliske 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes (måter) viste kraftig på grunn av dens relativt enkelt program og oppbevaring av svært functionalized natur den lignin monomerer (figur 1b)13,14. Disse måter hentes fra depolymerization i et forhold som er relatert til distribusjon av H, G og S monomerer presentere i den overordnede lignin råstoff.
Syre katalysert depolymerization, som mange av de mest elegante metodikkene utviklet, er relativt mild og ikke holde seg sterkere C-C obligasjoner som forekommer i lignin15. Men bli C-C obligasjoner spesielt rikelig når harde lignocellulose fraksjoneres betingelser brukes på grunn av kondens av reaktive fragmenter fra spalting av svakere C-O obligasjoner16,17. Tap av β-O-4 innhold fra biomasse behandling metoden er klart demonstrert analyse av en rekke tekniske Ligniner, som ble vist bare beholde opptil 6 β-O-4 koblinger per 100 aromatiske enheter18, mens lignocellulose disse tallene varierer fra 45 til 90 sammenhengene per 100 aromatiske enheter avhengig av kilden16. Snu mildere utvinning forhold, kan Ligniner fås med den sammenheng distribusjonen som bedre gjenspeiler den naturlige lignin. Likevel, dette krever en avveining mellom utvinning effektiviteten og kvaliteten på innhentet lignin materiale17. Dette har også prioritet i organosolv utvinning av lignin, som er en populær metode å smuldre vekk lignin. Mange varianter av denne prosessen eksisterer, med metodene ansette forskjellige temperaturer, syre innhold, utvinning ganger og løsemidler. Her har utvinning alvorlighetsgraden en direkte innvirkning på innhentet lignin strukturen og dermed sin egnethet for ytterligere valorization19,20,21. For eksempel hadde organosolv lignin produsert av etanol basert Alcell prosessen, operert for 5 år på demonstrasjon skala, relativt lav mengde β-O-4 sammenhengene igjen som det ble operert på relativt høy temperatur å sikre effektiv delignification i for å oppnå høy kvalitet karbohydrater for bioetanol production. Likevel biobaserte løsemidler med liten miljøkonsekvensene som etanol foretrekkes og dermed utvinning metodene som resulterer i Ligniner av høyere verdi er av interesse. Alkoholholdige løsemidler er spesielt interessert i tillegg til å være utvinning mediet de også innlemme i lignin strukturen, for eksempel β' - O - 4 (figur 1a)22, som delvis "beskytter" strukturen fra uønskede cleavage. En egnet metode ville potensielt være først hente lignin inneholder en stor β-O-4 og i sekvensielle trinn å fjerne resten av lignin til høy verdi cellulose.
I dette manuskriptet beskrive vi en likefrem og svært reproduserbar prosedyre for utvinning av høy β-O-4 lignin av mild etanol utvinning. Avhengig av biomasse kilden, kan dette føre til relativt høy utvinning effektivitet og kapasitet. Prosedyrer for karakterisering av de innhentet lignin tilbys samt hvordan å "deprotect" den etherified β' - O - 420. I tillegg vises en prosedyre for potensialet i disse Ligniner i selektiv depolymerization prosedyrer som bruker selektiv spalting av β-O-4 sammenhengen. Denne vurderingen utføres med iron(III) triflate catalyzed depolymerization i nærvær av etylenglykol hente fenoliske 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes23 som viser sammenhengen mellom β-O-4 innhold i lignin materialet og monomer gir21. Resultatene viser balansen mellom høy lignin utvinning effektivitet og potensialet i den fått lignin skal depolymerized til bestemte aromatiske monomerer.

<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

Lignin valorization strategier er en viktig faktor for å oppnå mer økonomisk konkurrerende biorefineries basert på lignocellulosic biomasse. De fleste nye elegante fremgangsmåtene å få spesifikke aromatiske produkter, er avhengige av lignin underlaget har et høyt innhold av lett cleavable β-O-4 koblingen som finnes i den opprinnelige lignin strukturen. Dette gir en miss-match typisk tekniske Ligniner som er sterkt forringet, og derfor er lav i β-O-4 sammenhengene. Derfor er utvinning avkastningen og kvaliteten på innhentet lignin av største betydning til nye lignin valorization veier. I dette manuskriptet presenteres en enkel protokoll for å få Ligniner med høy β-O-4 innhold av relativt mild etanol utvinning som kan brukes til forskjellige lignocellulose kilder. Videre presenteres analyse prosedyrene for å bestemme kvaliteten på Ligniner sammen med en depolymerization protokoll som gir bestemte fenoliske 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, som kan brukes til å evaluere de fått Ligniner. Presentert resultatene viser koblingen mellom lignin kvalitet og potensial for Ligniner å være depolymerized i bestemte monomerisk aromatiske kjemikalier. Samlet demonstrerer utvinning og depolymerization en avveining mellom lignin utvinning avkastningen og oppbevaring av innfødte aryl-Eter struktur og dermed potensialet i av lignin som skal brukes som underlaget for produksjon av kjemikalier for høyere verdi programmer.

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

Her presenterer vi en protokoll for å utføre etanol utvinning av lignin fra flere kilder av biomasse. Effekten av utvinning på lignin avkastning og β-O-4 innholdet presenteres. Selektive depolymerization utføres på de innhentet Ligniner å få høy aromatiske monomer produkter.

Utvinning av Lignin med høy β-O-4 innhold av Mild etanol utvinning og dens effekt på Depolymerization avkastningen

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

Denne metoden besvarer noen viktige spørsmål i utnyttelsesfeltet for fornyelsesressurser om lignin, en viktig komponent i lignocellulosisk biomasse. Den største fordelen med denne teknikken er at den lar deg få lignin av god strukturell kvalitet fra forskjellige biomassekilder. Denne noterte metodikken retter seg spesielt mot beta 04-koblingen.Samtidig forhindrer det at recondensation prosesser skjer. Dette er svært viktig da det forhindrer røyedannelse. Ved hjelp av denne metoden kan relasjoner etableres mellom ligninekstraksjonsprosedyren og avpolymeriseringseffektiviteten.Vanligvis, noen av oss nye til disse metodene, sliter vi med treningsprosedyrene samt analysen av de fire ligninene, og de-polymeriseringsproduktblandingen. For å produsere kutte valnøttskall, utstyr en hammerkutter med en fem millimeter siv ved uttaket, og mate valnøttskallene inn i hammerkutteren, samle de brukket skjellene i et en liters glassbeger. For å produsere de små valnøttskallfragmentene som kreves for fresing, mate de brukket skjellene inn i en mikrohammerkutter utstyrt med en 2 millimeter siv ved uttaket, samle bakken skjell i en ny en liter glassbeger.For å fjerne ekstraherende fra bakken valnøtt skjell, tilsett 150 gram av skallet prøven i en 500 millimeter rund bunn kolbe som inneholder en røre bar, og tilsett 200 milliliter toluen til kolben. Fest en reflekskondensator til kolben, og varm blandingen til en reflukstemperatur på 111 grader celsius i et oljebad med kraftig omrøring. Etter to timer, fjern kolben fra badet for å la blandingen avkjøles til romtemperatur, og spenne blandingen gjennom en 185 millimeter diameter, ti mikrometer pore størrelse filter for å fjerne toluen.Etter overnatting oppvarming i en vakuumovn på 80 grader celsius og 50 millibar trykk, tilsett 40 gram toluen behandlet valnøtt skall partikler til en 250 milliliter zirkoniumdioksid sliping bolle som inneholder syv 20 millimeter diameter zirkoniumdioksid sliping baller. 60 millimeter isopropanol tilsettes i slipebollen. Legg slipebollen i den roterende bollemøllen.Grind skallpartiklene i fire sykluser på to minutter sliping på 27 ganger g etterfulgt av fire minutters hvile per syklus. Etter den fjerde slipesyklusen, overfør de finkvernede valnøttskallene til en 500 milliliter rund bunnkolbe og fjern isopropanol ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 125 millibar trykk. Tørk deretter valnøttskallene i en vakuumovn over natten ved 50 grader celsius og 50 millibar trykk.For å få etanosolv lignin med det høyeste beta 04-innholdet, tilsett 25 gram råstoff i en ny 500 milliliter rund bunnkolbe og tilsett 200 milliliter av en 80 til 20 etanol til vannoppløsning, fire milliliter med 37% hydrokloridløsning og en magnetisk rørestang til kolben. Fest en reflukskondensator til kolben og varm blandingen i et oljebad ved 80 grader celsius i fem timer med kraftig omrøring. Etter at blandingen er avkjølt til romtemperatur, filtrerer du løsningen gjennom en 185 millimeter diameter ti mikrometer pore størrelse sil i en ny 500 milliliter rund bunnkolbe, vaske rester fire ganger med 25 milliliter etanol per vask.Konsentrer den oppsamlede brennevinet ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 150 millibar trykk, etterfulgt av oppløsning av det oppnådde faste i 30 milliliter aceton. For å utløse lignin, tilsett blandingen til 600 milliliter vann og samle utfelt lignin i en 185 millimeter diameter, ti mikrometer pore størrelse sil, vaske lignin fire ganger med 25 milliliter vann per vask. Airdry lignin over natten ved romtemperatur i filteret, etterfulgt av overnatting tørking i en vakuumovn ved 50 grader celsius og 50 millibar trykk i et hetteglass.Deretter bestemme utbyttet av ekstrahert lignin på en balanse. For analyse av lignin strukturen ved todimensjonal kjernefysisk magnetisk resonans eller NMR analyse, oppløse 60 milligram tørket lignin i 0,7 milliliter av deuterated aceton, og legge denne blandingen til en NMR rør. Legg til dette NMR-røret i et NMR-spektrofotometer og angi de ønskede parametrene for å få et passende 2D-proton-hetero-kjernefysisk enkelt kvantesammenhengspektrum.For lignin de-polymerisering, tilsett 50 milligram tørket lignin i et 20 milliliter mikrobølgereaksjons hetteglass utstyrt med magnetisk rører og tilsett 0,85 milliliter 1, 4 dioksan, 50 mikroliter etylenglykol i 1, 4 dioksan og 50 mikroliter okadekanin i 1, 4 dioksan til hetteglasset. Etter å ha lukket fartøyet, varm opp løsningen til 140 grader celsius under omrøring. Når reaksjonsbeholderen når måltemperaturen, tilsett 50 mikroliter jern tre trifluorometanesulfat i 1, 4 dioksan til fartøyet, og rør reaksjonen i ytterligere 15 minutter.Etter kjøling av reaksjonen på romtemperatur, filtrer væsken over celite i et to milliliter sentrifugerør. Konsentrer deretter den oppsamlede væsken over natten ved 35 grader celsius i en rotasjonsvakuumkonsentrator. For å trekke ut de lave molekylære vektproduktene, suspendere og hovne opp rester i 0,15 milliliter diklormetan ved vortexing, 15 minutter sonikering og 30 minutter i et automatisk hjul.For å utføre en effektiv monomer ekstraksjon, er det avgjørende å først skikkelig hovne opp den oppnådde oljen i klormetan. Da er det viktig å legge til riktig mengde toluen for å selektivt utløse undersiden oligomers. Utfell oligomerene med 0,75 milliliter toluen etterfulgt av vortexing og ti minutter sonikering.Centrifugate prøvene i ti sekunder ved 5000 RPM og skille den lette organiske væsken fra den faste tykke fete rester og filtrere væsken over en plugg av celite i et hetteglass med glass. Konsentrer deretter kombinerer organiske faser ved roterende fordampning ved 40 grader celsius og 20 millibar trykk. Og oppløs de oljete rester i en milliliter diklormetan for analyse av gasskromatografi.Ligninene oppnådd etter hver ekstraksjon viser et bredt spekter av farger og partikkelstørrelser, med polymerer hentet fra milde behandlinger som viser en typisk rødrosa farge og små flak av materiale. Når strengere forhold påføres, viser de oppnådde ligninene en brun til brungul farge, med en generell økning i utbyttet av materiale, en effekt som var mye mer dyp for valnøtt, bøk og sedertre, sammenlignet med furu. NMR analyse av de forskjellige lignins bestemmer SGH forholdet og mengden av linkav de ekstraherte polymerer, spesielt mengden av beta 04 linker.For eksempel, lignins ekstrahert ved mildere forhold vanligvis gi høyere mengder link. Acetolyse reaksjoner med jern tre trifluorometanesulfat i nærvær av etylenglykol gir tre forskjellige fenoliske acetaler som er relatert til S, G og H enheter tilstede i lignins, med høyere kombinert fenolisk acetal utbytter observert for lignins ekstrahert under milde forhold. En klar trend er synlig når det totale beta 04-innholdet vurderes hvor det høyere beta 04-innholdet vanligvis resulterer i et høyere acetalutbytte.Når ligninutvinningsutbyttet og påfølgende depolymeriseringsutbytte kombineres, oppnås et samlet acetalutbytte fra biomassekilden som viser klare forskjeller mellom de forskjellige biomassekildene. Mens du utfører lignin utvinninger, Det er viktig å balansere utvinning utbytte med den strukturelle kvaliteten på den oppnådde lignin. Så hvis du følger den rapporterte de-polymeriseringsmetoden, kan du faktisk få verdiskapende aromatika i høy selektivitet.Disse teknikkene vil hjelpe andre forskere få tilgang til verdiøkende produkter fra lignin brøkdelen av lignin cellulosic biomasse i gode utbytter.

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

Undersøkelser på Ga (III) Kompleks av EOB-DTPA og dens<sup&gt; 68</sup&gt; Ga Radiomerket Analog

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) ...

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

En grei metode for glucosinolate Utvinning og analyse med høyt trykk væskekromatografi (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

Ekstraksjon og rensing av polyfenoler fra frysetørket bærpulver til behandling av vaskulære glatte muskelceller<em&gt; I 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 Ekstraksjon av flyktige organiske forbindelser kombinert med atmosfærisk trykk kjemisk ionisering Quadrupole massespektrometri

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

En praktisk metode for utvinning og analyse med høyt trykk væske kromatografi katekolaminer nevrotransmittere og deres metabolitter

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

Utvinning av Rami Fiber i lut hydrogenperoksid systemet støttes av kontrollert-release Alkali kilde

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

Fabrikasjon og Testing av katalytiske Aerogels forberedes Via raske superkritisk ekstraksjon

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

Separasjon av aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger bruker en Bisulfite utvinning protokoll

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

Ansette trykksatt varmtvann utvinning (PHWE) for utforske naturprodukter kjemi i Undergraduate laboratoriet

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

En Rhodopsin Transport analysen av høyt innhold Imaging analyse

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