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

El trabajo fue financiado por la Unión Europea (ITN 'SuBiCat' PITN-GA-2013-607044, PJD, KB y JGdV), además de apoyo financiero del Consejo Europeo de investigación, a partir de ERC 2015 de Grant (CatASus) 638076 (anuncios y KB) y el programa de talento Esquema (Vidi) con número de proyecto 723.015.005 (KB), que es financiado en parte por la organización holandesa para la investigación científica (NWO).

1. pretratamiento de la materia prima nogal antes de la extracción de lignina
<ol><li>Producción de cáscaras de nuez de corte<ol>
<li>Alimenta las cáscaras de nuez a un cortador de martillo para fracturar las conchas. Equipar el cortador de martillo con un tamiz de 5 mm en la salida. Recoge las cáscaras de nuez fracturada en un vaso de precipitados de vidrio de 1 L.</li>
		<li>Alimentar las conchas fracturadas a un cortador de martillo micro para obtener depósitos de suelo. Equipar el cortador de martillo micro con un tamiz de 2 mm a la salida. Recoge las cáscaras de nuez de tierra en un vaso de precipitados de vidrio de 1 L.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extracción de ácidos grasos de cáscaras de nuez de tierra<ol>
<li>Poner 150 g de las cáscaras de nuez cortada en un matraz de fondo redondo de 500 mL. Añadir 200 mL de tolueno y una barra de agitación en el matraz de fondo redondo.</li>
		<li>Coloque un refrigerante de reflujo en el matraz de fondo redondo. Calor la mezcla a temperatura de reflujo (111 ° c) con un baño de aceite por 2 h con vigorosa agitación.</li>
		<li>Detener el calentamiento después de 2 h y dejar que el fresco de la mezcla a temperatura ambiente mediante la eliminación del baño del aceite.</li>
		<li>Eliminar el tolueno por filtración (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm). Deseche el filtrado de tolueno.</li>
		<li>Eliminar el tolueno residuos calentando las cáscaras de nueces durante la noche en un horno de vacío a 80 ° c y 50 mbar.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Molienda de cáscaras de nueces previamente extraídos<ol>
<li>Lugar 7 ZrO2 moler bolas con un diámetro de 20 mm en un 250 mL pulido tazón hecho de ZrO2.</li>
		<li>Llene el recipiente con 40 g de partículas de nuez. Añadir 60 mL de isopropanol para el tazón para moler.</li>
		<li>Realizar el pulido de las cáscaras de nuez con un molino de bolas rotatorio. Moler en 4 ciclos de 2 min de pulido en 27 g x seguido de una pausa de 4 minutos. Mantener la temperatura del recipiente por debajo de 80 ° c en cualquier momento. Realizar no más de 3 lotes y deje enfriar el recipiente hacia abajo luego.</li>
		<li>Recoger el molido finamente cáscaras de nueces en un matraz de fondo redondo de 500 mL. Remover el isopropanol por evaporación rotatorio a 40 ° c y 125 mbar.</li>
		<li>Seco las cáscaras de nueces durante la noche en un horno de vacío a 50 ° c y 50 mbar.</li>
		<li>Tamiz de molido finamente cáscaras de nuez a través de un tamiz de 1 mm. Las partículas que son demasiado grandes otra vez con el molino de bola rotatoria de la tierra.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. preparación de las materias primas de madera
<ol><li>Corte de las tablas de madera<ol>
<li>Coloque las tablas de madera con un taladro, que está equipada con una broca de taladro de velocidad plana de madera. Recoger las virutas de madera en un vaso de vidrio.</li>
		<li>Coloque las virutas de madera en un molinillo de café para cortar en trozos más pequeños.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extracción de los ácidos grasos de la madera<ol>
<li>Realizar la extracción de los ácidos grasos de la madera en precisamente la misma manera como se describe para las cáscaras de nuez en el paso 1.2. Nota: No fresado de la madera se realiza en el molino de bola, como las condiciones descritas en el paso 1.3 no produjo una reducción del tamaño de partícula.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. extracción de alta β-O-4 Ethanosolv lignina
<ol><li>Extracción de etanol suave (método A)<ol>
<li>Ponga 25 g de la materia prima en un matraz de fondo redondo de 500 mL. Añadir una mezcla de etanol/agua 80: 20 (200 mL), 4 mL de solución de HCl 37% (0,24 M) y una barra magnética de agitación en el matraz de fondo redondo.</li>
		<li>Coloque un refrigerante de reflujo en el matraz de fondo redondo. Calor la temperatura de mezcla atreflux con baño de aceite durante 5 h con vigorosa agitación.</li>
		<li>Deje que la mezcla se enfríe a temperatura ambiente mediante la eliminación del baño del aceite. Filtrar la mezcla (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm) y lavar el residuo con 25 mL 4 veces de etanol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>El work-up y el aislamiento de la lignina<ol>
<li>Recoger el licor en un matraz de fondo redondo de 500 mL. El licor se concentran por evaporación rotatorio a 40 ° c y 150 mbar.</li>
		<li>Disolver el sólido obtenido en 30 mL de acetona. Utilizar un baño ultrasónico si el sólido no se disuelve completamente.</li>
		<li>Precipitar la lignina mediante la adición de la mezcla a 600 mL de agua. Si no ocurre ninguna precipitación, añadir una pequeña cantidad de saturación acuosa de Na2tan4 solución a flocular la lignina.</li>
		<li>Recoger la lignina por filtración (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm). Lave la lignina con 25 mL de agua 4 veces. Deseche el filtrado si no análisis de la fracción de hemicelulosa. Si el filtrado es muy turbio, agregue a un tubo de centrifugación y recoger la fracción de fondo (sólido) por centrifugación.</li>
		<li>Seque la lignina al aire durante la noche. Secar más la lignina en una estufa de vacío (pernocte en 50 ° c y 50 mbar).</li>
		<li>Determinar el rendimiento después de la lignina se seque durante la noche en un horno de vacío.</li>
		<li>Determinar la eficiencia de la extracción de lignina dividiendo el contenido de lignina total determinado por el método Klason del24.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Extracción de etanol de mayor temperatura (método B)<ol>
<li>Ponga 15 g de la materia prima en un autoclave de 250 mL. Añadir una mezcla de etanol/agua 80: 20 (120 mL), 2,4 mL de HCl (0,24 M) y una barra de agitación magnética.</li>
		<li>Calor la mezcla a 120 ° c durante 5 h con una velocidad de agitación de 5.2 x g. enfríe la mezcla en un baño de hielo.</li>
		<li>Filtrar la mezcla (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm) y lavar el residuo 4 veces con 15 mL de etanol.</li>
		<li>Realizar exactamente como se describe en el paso 3.2 work-up adicional y el aislamiento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Mayor escala mayor temperatura etanol extracción de cáscara de nuez (método C *)<ol>
<li>Puesto 90 g de cáscara de nuez de tierra finamente en un autoclave de alta presión de 1 L. Añadir una mezcla de etanol/agua 80: 20 (750 mL) y 6,25 mL de H2SO4 (0,12 M).</li>
		<li>Calor la mezcla a 120 ° c durante 5 h con una velocidad de agitación de 35,8 x g. enfríe la mezcla a temperatura ambiente por encender los reactores sistema de enfriamiento después del tiempo de reacción de 5 h.</li>
		<li>Filtrar la mezcla (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm) y lavar el residuo 4 veces con 75 mL de etanol. Nota: Usando varios filtros ahorra mucho tiempo.</li>
		<li>Recoger los licores en 2 lotes iguales. Realizar el trabajo y el aislamiento como se describe en el paso 3.2 con doble cantidad de los solventes para ambos lotes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Experimentos de control de paso 3.1. (Método A *) y paso 3.3. (Método B *) (opcional)<ol>
<li>Poner el exacto algunos materiales como se describe en paso 3.1.1 pero reemplazar la solución de ácido clorhídrico con 1,67 mL de H2SO4 (0.12M). El resto del paso 3.1-3.2 es idéntico al método A.</li>
		<li>Poner el exacto algunos materiales como se describe en paso 3.3.1 pero reemplazar la solución de ácido clorhídrico con 1,0 mL de H2SO4 (0.12M). El resto de paso 3.3 es idéntico al Método B.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. la eterificación de la lignina (opcional)
<ol><li>1000 mg de lignina en 24 mL de mezcla de 1, 4-dioxano/agua 1:1 en un matraz de fondo redondo de 100 mL, disolver. Añadir 1 mL de una solución de HCl 37% a la mezcla.</li>
	<li>Agregar una barra de agitación y coloque un refrigerante de reflujo en el matraz de fondo redondo. Calor la mezcla a 100 ° c con un baño de aceite durante 5 h con vigorosa agitación.</li>
	<li>Deje que la mezcla se enfríe a temperatura ambiente mediante la eliminación del baño del aceite. Añadir la mezcla a 160 mL de agua para precipitar la lignina.</li>
	<li>Recoger la lignina por filtración (185 mm de diámetro, tamaño de poro de 10 μm) y la lignina con 25 mL de agua de lavado 2 veces. Seque la lignina al aire durante la noche. Secar más la lignina en una estufa de vacío (pernocte en 50 ° c y 50 mbar).</li>
</ol>5. Análisis de la lignina
<ol><li>Análisis bidimensional de resonancia magnética nuclear (NMR-2D)<ol>
<li>Disolver 60 mg de lignina seca en 0,7 mL de d6-acetona. Añadir unas gotas de D2O si la lignina no se disuelve completamente. Ponga la mezcla en un tubo NMR y tomar un protón 2D espectros de coherencia heteronuclear quantum sola (HSQC) con un espectrómetro de RMN con los siguientes parámetros: (11, -1), (160, -10), nt = 4, ni = 51220.</li>
		<li>Analizar los espectros obtenidos de HSQC. Ajustar correcciones de fase manual en ambos ejes los espectros hasta que todas las señales son positivas, ya que es especialmente importante en el eje horizontal (f2). No realizar correcciones de línea de base. Las posiciones de todos los vínculos se dan en el paso 5.1.3 y 5.1.6.</li>
		<li>Integrar las señales en la región aromática que corresponden a las tres distintas unidades aromáticas (protón numeración según figura 4). Estas señales son en la región [(Proton range) (gama carbono)]: S2/6: [(6.48-6.90)(104-109)] S'2/6: [(7.17-7.50)(105-109)] Scondensada: [(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 se traslapa con la señal de5 G, y se asume que H2/6 tiene la misma intensidad que H3/5. La señal para condensada G coincide con G5. Si no (o apenas) G2 y G6 señales están presentes, esto indica que se ha producido condensación completa de G.</li>
		<li>Calcular la cantidad de unidades aromáticas con la fórmula: Aromático total = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensada) + ((G2 + G5 G6- H2/6) / 3) + (H2/6 / 2)</li>
		<li>Calcular el porcentaje de unidades de G, H y S con las siguientes fórmulas: Relación S = (((S2/6 + S'2/6) / 2) + Scondensed): total aromático x 100% Relación G = ((G2+ G5G6- H2/6) / 3): total aromático x 100% Relación de H = (H2/6 / 2): total aromático x 100%</li>
		<li>Integrar las señales de las señales de región alifáticos que corresponden a la β-O-4, β-β y β-5 vínculos y cetonas Hibbert. Estos se encuentran en la región [(proton range) (gama carbono)]: Β-oh-4α [(4.76-5.10)(73-77.5)] Β ' - O - 4α [(4.44-4.84)(81.5-86)] Β-oh-4β y β' - O - 4β [(4.03-4.48)(85-90.5)] Β-oh-4γ y β' - O - 4γ [(3.10-4.00)(58.5-62)] 5 βα [(5.42-5.63)(88-92)] 5 ββ [(3.36-3.56)(53-54.5)] 5 βγ [(3.50-4.00)(62-64.5)] Β βα [(4.59-4.77)(86.5-89.5)] Β ββ [(2.98-3.20)(55.5-59)] Β-βγ [(3.75-3.96)(72.5-76)] y [(4.10-4.31)(72.5-76)] HKγ [(4.20-4.30)(66-68)] Nota: Los protones β de la β-O-4 y β' superposición de vínculos 4 - O-. Los motivos estructurales de estos vínculos se dan en la figura 1.</li>
		<li>El número total de vínculos por 100 unidades de C9 se basa en la señal del protón α de los vínculos. Calcular el número total de vínculos con las siguientes fórmulas: Enlaces β-O-4 = (4-O-βα + β' - O - 4α) / total de aromáticos x 100 Vínculos de # 5 β = β-5α / total x 100 aromáticos Vínculos de la β-β = β βα / total x 100 aromáticos</li>
	</ol>
</li>
	<li>Análisis de gel permeación (GPC) de la cromatografía<ol>
<li>Disolver 10 mg de lignina seca en 1 mL de tetrahidrofurano (THF) (con una gota de tolueno como estándar interno). Filtrar la mezcla a través de un filtro de jeringa de 0.45 μm en un frasco muestreador automático con una entrada de volumen reducido de 0,3 mL. Cerrar el frasco muestreador automático con una tapa.</li>
		<li>Inyectar 20 μl de la muestra en una GPC THF. Procesar los datos obtenidos.</li>
		<li>Corregir la señal obtenida para la señal de referencia (tolueno). Seleccione el volumen de elución para el rango correcto (~ 200-10000 Da). Calcular la distribución masiva por el software.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. despolimerización de lignina para fenólico 2-Arylmethyl-1, 3-Dioxolanes (acetales)
<ol><li>Lugar de 50 mg de lignina seca en un frasco de 20 mL microondas como el recipiente de la reacción equipado con un agitador magnético. Añadir 0,85 mL de 1, 4-dioxano, 50 μl de glicol de etileno en 1, 4-dioxano (0,54 mL/mL) y 50 μl del Octadecano (estándar interno) en 1, 4-dioxano (26 mg/mL).</li>
	<li>Cerrar el recipiente de la reacción y calentar la solución hasta 140 ° C mientras que revuelve a 3.8 x g.</li>
	<li>Cuando el recipiente de la reacción alcanza 140 ° C, añadir 50 μl de OTf de Fe (III)3 en 1, 4-dioxano (0,1 g/mL).</li>
	<li>Revuelva el reactor durante 15 minutos.</li>
	<li>Enfriar el reactor a la temperatura y extraer el líquido de despolimerización tal como se describe en el paso 7.1.</li>
</ol>7. el trabajo en marcha y análisis de mezclas de despolimerización
<ol><li>Filtrar el líquido sobre Celite (permeabilidad: 2,60-6-50 darcy, tamaño de partícula: 150 mallas Tyler; tamiz retener (140 M U.S.): 2.0-25.0%) y recoger en un tubo de centrífuga de 2 mL.</li>
	<li>Concentrar el líquido durante la noche a 35 ° C en un concentrador de vacío rotatorio.</li>
	<li>Extraer el aceite sólido final con el siguiente procedimiento:<ol>
<li>Suspendido y se hinchan el residuo en 0,15 mL de diclorometano (DCM) mezclando extensa (por vortex), 15 min de sonicación y 30 min en automático de la rueda.</li>
		<li>Centrifugar las muestras a 10 s, utilizando una centrífuga de mesa minispin para asegurar que el líquido está en la parte inferior del tubo (velocidad de centrifugación: 671 x g).</li>
		<li>Agregar 0,75 mL de tolueno y mezcla extensivamente (sonicación vortex y a 10 minutos).</li>
		<li>Centrifugar las muestras a 10 s utilizando una centrífuga de mesa minispin (velocidad de centrifugación: 671 x g) para asegurar que el líquido está en la parte inferior del tubo.</li>
		<li>Separar el líquido orgánico ligero el residuo aceitoso sólido o grueso y filtrar este líquido sobre un enchufe de Celite y recoger en un frasco de vidrio. Nota: Este procedimiento de suspensión/lavado se repite tres veces, y en la última extracción, se utiliza 0,5 mL de tolueno.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Las fases orgánicas combinadas se concentran por evaporación rotatoria (40 ° c, 20 mbar).</li>
	<li>Disolver el residuo aceitoso en 1 mL de DCM para análisis de cromatografía de gases llama ionización detector (GC-FID).</li>
	<li>Cabo GC-FID con un GC equipado con un helio FID detector y uso como el gas portador. Configuración estándar: 1 inyección de μl, una ración de la división de 50: 1, un flujo de helio de 0,95 mL/min aparato Equip la GC con columna HP5 (30 m x 0,25 mm x 0,25 μm) y funciona con un perfil de temperatura que se inicia con una isoterma de 60 ° C 5 minutos. Seguimiento por una rampa de 10 ° C/min por 20 min a 260 ° C. Mantener esa temperatura durante 20 minutos.</li>
	<li>Integración de los picos en los espectros manualmente. Los tiempos de retención de los picos son como siguientes: Octadecano (21,4 minuto), H-acetal (19,5 minutos), G-acetal (20,8 min), S-acetal (min 23,4). Utilizar los valores obtenidos en 7.8 paso para realizar la cuantificación.</li>
	<li>Realizar la cuantificación de acetal de G, que se basa en una curva de calibración con un estándar compuesto aislado utilizando un estándar interno (Octadecano). Nota: Curva de calibración: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq1.jpg"> (R2= 0,9991) Rendimiento G-acetal:<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58575/58575eq2.jpg"> Basado en los anteriores resultados9,21,23 que un factor de respuesta se estimó para acetal H y S 2.19 y 1.82, respectivamente.</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>

Los autores no divulgan a ningún conflicto de interés

Los resultados de las extracciones en diferentes condiciones y de fuentes de biomasa diferentes revelan cómo las condiciones óptimas para la extracción de lignina con un relativamente alto contenido de los enlaces β-O-4 pueden variar dependiendo de la fuente. Por ejemplo, la extracción de nuez en condiciones más duras (método B) proporciona un triple aumento en el rendimiento con una cerca de retención de la cantidad de unidades de β-O-4, mientras que para haya y cedro el rendimiento aumenta, pero es acompañado por un descenso en la cantidad de β-O-4 unidades. Por otro lado, pino, las más duras condiciones de extracción proporcionan muy poco beneficio en el rendimiento y también llevan a una lignina con una muy baja cantidad de unidades de β-O-4. Esto significa que por lo general algún tipo de optimización tiene que participar conseguir el equilibrio correcto entre el rendimiento de la lignina y la calidad en forma de retención de la cantidad de unidades de β-O-4 del material de lignina obtenidos.
El gran aumento en Mw del material de lignina Obtenido de las condiciones de extracción más demuestra que en estas condiciones fragmentos más grandes se pueden extraer ofreciendo rendimientos más altos. Sin embargo, en estas condiciones, fragmentación adicional ocurre, proporcionando material de peso molecular más bajo adicional y así aumentar la polidispersidad como puede verse claramente en las gráficas de la GPC de la nuez (figura 5a) y cedro (Figura 5D) en la forma de la señal en 500 ~ Da.
HSQC RMN es una herramienta informativa importante para proporcionar datos comparativos sobre la calidad de diferentes ligninas. Cabe señalar que en este procedimiento que se lleva a cabo un experimento estándar de HSQC, esto es ideal para obtener datos comparativos pero no es necesariamente cuantitativa debido a diferencias en los tiempos de relajación. La gran cantidad de vínculos que se muestran para algunos lignins en la tabla 1 se sobrestiman. Experimentos cuantitativos de HSQC proporcionan mejores resultados pero costo significativamente más tiempo NMR, aunque existen alternativas29. En nuestra experiencia, los números en la tabla 1 deben dividirse por un factor de 1.3 para mejor reflejar la cantidad real de unidades de β-O-4 por 100 unidades aromáticas.
Como se mencionó anteriormente, los resultados reportados señalan cómo encontrar condiciones óptimas puede variar dependiendo de la fuente para obtener el rendimiento máximo de monómero. Por ejemplo, cuando nuez se utiliza como material de partida, acetales total totales rendimiento aumenta alrededor de dos veces si las condiciones más duras (método B) se emplean para la extracción de lignina. Sin embargo, esto es principalmente debido a la gran diferencia en el rendimiento de la extracción de lignina, sin afectar el contenido de β-O-4. Diferentemente, cuando se utiliza pino condiciones más suaves de extracción (método A) están preferibles. De hecho, resultados de extracción de lignina en rendimientos muy similares en los dos casos pero endurecen condiciones provocan una disminución en β-O-4 unidades (especialmente no eterificado β-O-4 los vínculos) que pueden ser la razón de un rendimiento bajo monómero como se indica en el párrafo anterior. Una pérdida significativa de los enlaces β-O-4 no eterificado se observan también en los casos de la haya y cedro si condiciones (método B) se aplican para la extracción que conduce posiblemente a un menor rendimiento de monómeros. Sin embargo, el rendimiento total de acetal no difiere mucho dependiendo de las condiciones de extracción. De hecho, se observa un aumento aproximado de doble rendimiento de extracción de lignina para ambas fuentes de biomasa, cambio de métodos de A B que compensa la disminución de aproximadamente el doble en la producción de monómero.

Para que la industria química ser sostenible, deben utilizarse materias primas renovables como la biomasa lignocelulósica como alternativa a la corriente dominante fósiles unos1. Sin embargo, para hacer uso de tales materias primas económicamente viable, deben buscar aplicaciones de alto valor para todo su contenido. Biomasa lignocelulósica puede contener alrededor de 30% en peso de la lignina que es un biopolímero aromático que actualmente sólo unas cuantas aplicaciones se han desarrollado más allá de su uso como combustible de bajo valor2. Por lo tanto, la metodología hacia componentes aromáticos potencialmente valor aumentado es de gran interés para asegurar el éxito de futuras biorefinerías.
La investigación reciente se ha centrado pesadamente en el desarrollo de nuevas metodologías para la hendidura selectiva del enlace β-O-4 más abundante (Figura 1a) en lignina para obtener monómeros aromáticos, típicamente fenólicos, específicos3,4 ,5,6. Por ejemplo, la aplicación de ácidos entre 80 ° C a 180 ° C es muy eficaz en hiende el enlace β-O-4 formando aldehído y cetona fragmentos7,8. Nuestros grupos y otros han demostrado recientemente que acidolysis combinado con las metodologías para estabilizar y fragmentos reactivos trampa es extremadamente potente para obtener monómeros fenólicos con motivos químicos específicos9,10 , 11 , 12. de estos, en particular captura de acetal de aldehídos reactivos con alcoholes para obtener fenólico 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes (acetales) resultó potente debido a su relativa sencilla aplicación y la conservación de la naturaleza altamente funcionalizada de la lignina monómeros (Figura 1b)13,14. Estos acetales se obtienen del despolimerización en la proporción que se relaciona con la distribución de la H, G y S monómeros presentan en la materia prima de lignina de los padres.
Ácido catalizado despolimerización, como muchas de las metodologías más elegantes desarrollan, son relativamente leves y no allegarse más fuerte enlaces C-C que se producen en lignina15. Sin embargo, C-C enlaces se convierten en especialmente abundantes cuando se aplican las condiciones de fraccionamiento de lignocelulosa áspero debido a la condensación de fragmentos reactivos liberados de la ruptura de más débiles O C bonos16,17. La pérdida de β-O-4 contenido de la biomasa método de proceso se demuestra claramente por el análisis de una gama de técnicas ligninas, que fueron demostrados solamente retener hasta 6 enlaces β-O-4 por 100 unidades aromáticas18, mientras que en lignocelulosa estos rango de números de 45 a 90 vínculos por 100 unidades aromáticas dependiendo de la fuente16. En cuanto a condiciones más suaves de extracción, lignina puede obtenerse con las distribuciones de vinculación que reflejan mejor la lignina natural. Sin embargo, esto exige una relación inversa entre la eficiencia de la extracción y la calidad del material de lignina obtenida17. Esto también tiene prioridad en organosolv extracción de lignina, que es un método popular para fraccionar la lignina. Muchas variaciones de esta existencia del proceso, con los métodos que emplean diferentes temperaturas, acidez, tiempos de extracción y disolventes. Aquí, la gravedad de la extracción tiene un impacto directo sobre la estructura de la lignina obtenida y así su idoneidad para la mayor valorización19,20,21. Por ejemplo, lignina organosolv producido por el proceso de etanol basado en Alcell, operado por 5 años a escala de demostración, tenía poca cantidad de los enlaces β-O-4 como fue funcionado en la temperatura relativamente alta para la deslignificación eficiente en orden a obtener carbohidratos de alta calidad para la producción de bioetanol. Sin embargo, se prefieren los disolventes de base biológica con poco impacto ambiental como el etanol y por lo tanto los métodos de extracción que resultan en ligninas de mayor valor son de interés. Disolventes alcohólicos son de particular interés como además de ser el medio de extracción también incorporan a la estructura de la lignina, por ejemplo, β' - O - 4 (Figura 1a)22, que "protege" en parte la estructura de indeseadas escote. Un adecuado método potencialmente sería primero obtener lignina con un alto contenido de β-O-4 y en un paso secuencial para eliminar el resto de la lignina a celulosa de alto valor.
En este manuscrito, se describe un procedimiento sencillo y altamente reproducible para la extracción de lignina altos de β-O-4 por la extracción de etanol suave. Dependiendo de la fuente de biomasa, esto puede conducir a la eficiencia relativamente alta de extracción y producción. Procedimientos para la caracterización de la lignina obtenida se proporcionan y cómo "desprotejera" β eterificado ' - O - 420. Además, se presenta un procedimiento de evaluación del potencial de estas ligninas en procedimientos de despolimerización selectiva que se basan en la separación selectiva de los enlaces β-O-4. Esta evaluación se realiza utilizando el hierro (III) triflate despolimerización catalizada en presencia de glicol de etileno para obtener fenólico de 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes23 que demuestra el vínculo entre el contenido de β-O-4 del material de lignina y el monómero obtiene21. Los resultados muestran el equilibrio entre la eficiencia de la extracción de lignina alto y el potencial de la lignina obtenida para ser depolimerizada a monómeros aromáticos específicos.

<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

Estrategias de valorización de lignina son un factor clave para el logro de biorefinerías más económicamente competitiva basada en la biomasa lignocelulósica. La mayoría de los procedimientos elegante emergentes para obtener productos aromáticos específicos dependen del sustrato lignina con un alto contenido del enlace β-O-4 fácilmente fisurables como presente en la estructura de la lignina nativa. Esto proporciona a un partido miss típico ligninas técnicas que son altamente degradados y por lo tanto son bajos en enlaces β-O-4. Por lo tanto, los rendimientos de extracción y la calidad de la lignina obtenida son de suma importancia para acceder a nuevas vías de valorización de la lignina. En este manuscrito, se presenta un protocolo simple para obtener ligninas con alto contenido de β-oh-4 por la extracción de etanol relativamente suave que puede ser aplicada a fuentes diferentes de la lignocelulosa. Además, procedimientos de análisis para determinar la calidad de la lignina se presentan junto con un protocolo de despolimerización que rendimientos específicos fenólico 2-arylmethyl-1, 3-dioxolanes, que puede utilizarse para evaluar la lignina obtenida. Los resultados presentados demuestran el vínculo entre calidad de lignina y el potencial de la lignina a ser despolimerizado en productos químicos aromáticos monoméricas específicas. En general, demuestra una relación inversa entre el rendimiento de extracción de la lignina y la retención de la estructura nativa aril-éter y, por tanto, el potencial de la lignina para ser utilizado como sustrato para la producción de productos químicos para la extracción y despolimerización aplicaciones de mayor valor.

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

Aquí, presentamos un protocolo para realizar la extracción de etanol de la lignina de varias fuentes de biomasa. El efecto de las condiciones de extracción sobre el rendimiento de lignina y contenido de β-O-4 se presentan. Despolimerización selectiva se realiza en la lignina obtenida para obtener productos de alta monómero aromático.

Extracción de la lignina con alto contenido de β-O-4 por la extracción de etanol suave y su efecto sobre el rendimiento de despolimerización

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

Este método responde a algunas preguntas clave en el campo de la utilización de recursos de renovación sobre la lignina, un componente clave de la biomasa lignocelulósica. La principal ventaja de esta técnica es que permite obtener lignina de buena calidad estructural de diferentes fuentes de biomasa. Esta metodología observada se dirige específicamente a la vinculación beta 04.Al mismo tiempo, evita que se realicen procesos de recondensación. Esto es muy importante, ya que evita la formación de carbón. Mediante este método, se pueden establecer relaciones entre el procedimiento de extracción de lignina y la eficiencia de despolimerización.Generalmente, cualquiera de nosotros nuevo en estos métodos, luchamos con los procedimientos de entrenamiento, así como el análisis de las cuatro ligninas, y la mezcla de productos de despolimerización. Para producir cáscaras de nogal cortadas, equipe un cortador de martillo con un siv de cinco milímetros en la salida, y alimente las cáscaras de nogal en el cortador de martillo, recogiendo las cáscaras fracturadas en un vaso de precipitados de vidrio de un litro. Para producir los pequeños fragmentos de cáscara de nogal necesarios para el fresado, alimente las conchas fracturadas en un cortador de micro martillo equipado con un siv de 2 milímetros en la salida, recogiendo las cáscaras de tierra en un nuevo vaso de precipitados de vidrio de un litro.Para eliminar los extractos de las cáscaras de nogal molido, agregue 150 gramos de la muestra de la cáscara en un matraz inferior redondo de 500 milímetros que contenga una barra de agitación, y agregue 200 mililitros de tolueno al matraz. Fije un condensador reflejo al matraz y caliente la mezcla a una temperatura de reflujo de 111 grados centígrados en un baño de aceite con agitación vigorosa. Después de dos horas, retire el matraz del baño para permitir que la mezcla se enfríe a temperatura ambiente, y colar la mezcla a través de un filtro de 185 milímetros de diámetro, de diez micrómetros de tamaño de poro para eliminar el tolueno.Después de calentar durante la noche en un horno de vacío a 80 grados centígrados y 50 milibares de presión, agregue 40 gramos de partículas de cáscara de nogal tratadas con tolueno a un recipiente de molienda de dióxido de circonio de 250 mililitros que contenga siete bolas de molienda de dióxido de circonio de 20 milímetros de diámetro. 60 milímetros de isopropanol se añade al recipiente de molienda. Coloque el recipiente de molienda en el molino de tazón rotativo.Moler las partículas de la cáscara en cuatro ciclos de dos minutos de molienda a 27 veces g seguido de cuatro minutos de descanso por ciclo. Después del cuarto ciclo de molienda, transfiera las cáscaras de nogal finamente molidas a un matraz de fondo redondo de 500 mililitros y retire el isopropanol por evaporación rotativa a 40 grados centígrados y 125 milibares de presión. Luego seque las cáscaras de nuez en un horno de vacío durante la noche a 50 grados centígrados y 50 milibares de presión.Para obtener lignina etanoxólv con el contenido beta 04 más alto, añada 25 gramos de materia prima en un nuevo matraz de fondo redondo de 500 mililitros y añada 200 mililitros de una solución de 80 a 20 etanol a agua, cuatro mililitros de solución de clorhidrato al 37% y una barra de agitación magnética al matraz. Fije un condensador de reflujo al matraz y caliente la mezcla en un baño de aceite a 80 grados centígrados durante cinco horas con agitación vigorosa. Después de que la mezcla se haya enfriado a temperatura ambiente, filtre la solución a través de un colador de 185 milímetros de diámetro de diez micrómetros de tamaño de poro en un nuevo matraz inferior redondo de 500 mililitros, lavando el residuo cuatro veces con 25 mililitros de etanol por lavado.Concentrar el licor recogido por evaporación rotativa a 40 grados centígrados y 150 milibares de presión, seguido de la disolución del sólido obtenido en 30 mililitros de acetona. Para precipitar la lignina, añadir la mezcla a 600 mililitros de agua y recoger la lignina precipitada en un 185 milímetros de diámetro, ten cmómetro de poro tamaño colador, lavar la lignina cuatro veces con 25 mililitros de agua por lavado. Airear la lignina durante la noche a temperatura ambiente en el filtro, seguido de secado durante la noche en un horno de vacío a 50 grados centígrados y 50 milibares de presión en un vial de vidrio.A continuación, determine el rendimiento de la lignina extraída en un equilibrio. Para el análisis de la estructura de lignina por resonancia magnética nuclear bidimensional o análisis de RMN, disolver 60 miligramos de lignina seca en 0,7 mililitros de acetona deuterated, y añadir esta mezcla a un tubo de RMN. Agregue este tubo de RMN a un espectrofotómetro de RMN y establezca los parámetros deseados para obtener un espectro de coherencia cuántica única heteronuclear de protones 2D adecuado.Para la despolimerización de lignina, agregue 50 miligramos de lignina seca en un vial de reacción microondas de 20 mililitros equipado con un agitador magnético y agregue 0,85 mililitros de 1, 4 dioxano, 50 microlitros de etilenglicol en 1, 4 dioxano y 50 microlitros de octadecana en 1, 4 dioxano al vial de vialano. Después de cerrar el recipiente, calentar la solución a 140 grados centígrados con agitación. Cuando el recipiente de reacción alcance la temperatura objetivo, añada 50 microlitros de hierro tres trifluorometanosulfato en 1, 4 dioxano al recipiente, y remueva la reacción durante 15 minutos adicionales.Después de enfriar la reacción a la temperatura ambiente, filtre el líquido sobre el celita en un tubo centrífugo de dos mililitros. Luego concentra el líquido recolectado durante la noche a 35 grados centígrados en un concentrador de vacío rotacional. Para extraer los productos de bajo peso molecular, suspenda y hinche el residuo en 0,15 mililitros de diclorometano por vórtice, 15 minutos de sonicación y 30 minutos en una rueda automática.Para realizar una extracción eficiente del monómero, es fundamental en qué hinchar adecuadamente el aceite obtenido en el clorometano. Entonces es importante añadir la cantidad correcta de tolueno con el fin de precipitar selectivamente los oligómeros inferiores. Precipitar los oligómeros con 0,75 mililitros de tolueno seguido de vórtice y diez minutos de sonicación.Centrifugar las muestras durante diez segundos a 5000 RPM y separar el líquido orgánico ligero del residuo aceitoso sólido y filtrar el líquido sobre un tapón de celita en un vial de vidrio. A continuación, concentrar las fases orgánicas por evaporación rotativa a 40 grados centígrados y 20 milibares de presión. Y disolver el residuo aceitoso en un mililitro de diclorometano para su análisis por cromatografía de gases.Las ligninas obtenidas después de cada extracción exhiben una amplia gama de colores y tamaños de partículas, con los polímeros obtenidos de tratamientos suaves que demuestran un color típicamente rojo-rosa y pequeñas escamas de material. Cuando se aplican condiciones más duras, las ligninas obtenidas exhiben un color marrón a marrón-amarillo, con un aumento general en el rendimiento del material, un efecto que fue mucho más profundo para las maderas de nogal, haya y cedro, en comparación con la madera de pino. El análisis de RMN de las diferentes ligninas determina la relación SGH y la cantidad de enlaces de los polímeros extraídos, específicamente la cantidad de enlaces beta 04.Por ejemplo, las ligninas extraídas en condiciones más leves suelen dar mayores cantidades de vínculos. Las reacciones de acetólisis con hierro tres trifluorometanosulfato en presencia de etilenglicol producen tres acetales fenólicos diferentes que se relacionan con las unidades S, G y H presentes dentro de las ligninas, con mayores rendimientos acetales fenólicos combinados observados para ligninas extraídas en condiciones leves. Una tendencia clara es visible cuando se considera el contenido total de beta 04 en el que el contenido beta 04 más alto generalmente resulta en un mayor rendimiento acetal.Cuando se combinan el rendimiento de extracción de lignina y el rendimiento posterior de despolimerización, se obtiene un rendimiento acetal global de la fuente de biomasa que muestra claras diferencias entre las diferentes fuentes de biomasa. Durante la realización de extracciones de lignina, es importante equilibrar el rendimiento de extracción con la calidad estructural de la lignina obtenida. Por lo tanto, si sigue el método de despolimerización notificado, puede obtener aromáticos de valor añadido en alta selectividad.Estas técnicas ayudarán a otros investigadores a obtener acceso a productos de valor añadido a partir de la fracción de lignina de la biomasa celulósica de lignina en buenos rendimientos.

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

Las investigaciones en el complejo Ga (III) de EOB-DTPA y su<sup&gt; 68</sup&gt; Ga radiomarcados analógica

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) ...

Investigación

Química

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 método sencillo para glucosinolatos Extracción y análisis de alta presión con cromatografía líquida (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

Extracción y purificación de polifenoles de polvo de baya liofilizado para el tratamiento de células musculares lisas vasculares<em&gt; In Vitro</em

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

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

Fizzy Extracción de Compuestos Orgánicos Volátiles Combinado con la Presión Atmosférica Ionización Química Espectrometría de Masa Cuadrupolar

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 método conveniente para la extracción y análisis con cromatografía líquida de alta presión de los neurotransmisores catecolaminas y sus metabolitos

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

Extracción de la fibra del ramio en el sistema de peróxido de hidrógeno alcalino por fuente de álcali de liberación controlada

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

Fabricación y pruebas de Aerogels catalíticos preparados vía rápida extracción supercrítica

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

Separación de aldehidos y cetonas reactivas de mezclas mediante un protocolo de extracción de bisulfito

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

Extracción de agua caliente a presión empleando (PHWE) para explorar la química de productos naturales en el laboratorio de pregrado

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 análisis de transporte de la rodopsina por análisis de la proyección de imagen de alto contenido

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