Figure 2, matière première obtenue après un prétraitement sont divulgués (colonne de gauche). Toutes les matières premières a été obtenue que les petites puces présents en dehors du bois de hêtre, qui fut acquis en copeaux de granulométrie appropriée pour l’extraction. Les lignines obtient après le spectacle de l’extraction une large gamme de couleurs et de tailles de particules. Les lignines obtenus à partir des traitements douces (méthode A et la deuxième colonne de la Figure 2) sont généralement rouge/rose en couleur et acquis comme petits flocons. Quand des conditions plus sévères sont appliquées (méthodes B et C *), les lignines obtenus ont une couleur brun/jaune brunâtre (troisième et quatrième colonne de la Figure 2). Le rendement a augmenté pour tous les extractions effectuées dans des conditions plus sévères (méthodes B et C*) par rapport à des conditions plus clémentes (schéma réactionnel à la Figure 1, les résultats dans le tableau 1). Cet effet est beaucoup plus profond pour le noyer (augmentation de 10,2 %), hêtre (augmentation de 8,5 %) et bois de cèdre (hausse de 5,1 %) par rapport au bois de pin (augmentation de 0,5 % seulement). Selon la teneur en lignine de la biomasse avant extraction (40,3 % pour les noix, 28,6 % de pin25, 18,8 % de hêtre25 et 35,1 % pour cedar25), l’efficacité d’extraction de la lignine de bois de hêtre est particulièrement élevée (73,9 %), alors que pour la autres sources de rendement d’extraction plus faible a été obtenu. Méthodes A * et B *, des expériences de contrôle avec l’acide sulfurique pour les méthodes A et B, a montré que quelques claires différences dans le rendement d’extraction. Extraction douce des coquilles de noix avec de l’acide sulfurique (méthode A *) a donné seulement un très faible rendement de 2,6 %, ce qui est nettement inférieur à l’extraction avec de l’acide chlorhydrique (méthode A) (2,6 % et 5,0 %). Cependant, avec les plus sévères conditions d’extraction, l’extraction avec de l’acide sulfurique (méthode B *) présente un rendement supérieur par rapport à l’acide chlorhydrique (méthode B) (19,3 % et 15,2 %), mais il est à noter que des traces de sucre sont présents dans le produit obtenu par extraction avec l’acide sulfurique.
De l’analyse NMR de lignines différents (exemple illustré à la Figure 4), on a déterminé le rapport H/G/S et la quantité des liens (tableau 1). En raison du chevauchement des β et γ-protons de la β-O-4 et β' - O - 4 linkage, la quantité de liens est quantifiée à l’aide de le α-protons. En outre, le G5/6 et H3/5 signaux chevauchement, mais celles-ci peuvent être corrigées en ajustant les ratios en conséquence en utilisant les signaux de2/6 H. En outre, un signal correspondant aux γ-protons des cétones Hibbert et un signal pour les unités S oxydés, probablement causés par la lignine fin-groupes, sont identifiés.
Les ratios obtenus à partir de NMR montrent qu’extractions avec la méthode B en général fournit la lignine enrichie en S par rapport à ceux qui ont procédé A dans le cas que le matériel natif contienne des unités de S. En outre, les extractions avec la méthode B fournissent lignine un montant inférieur de totales liaisons β-O-4 par rapport à la méthode A, indiquant la dégradation accrue sur l’augmentation de la température. Une exception est la lignine noyer obtenue à partir des méthodes A et B pour lesquels le montant du totales liaisons β-O-4 était très similaire. Le nombre de liaisons β-β et β-5 diminue-t-elle lorsque des conditions plus sévères sont appliquées, quoique dans une moindre mesure. Par ailleurs, NMR a révélé que tous les lignines obtient après que extraction de l’éthanol a montré une certaine modification structurale de la liaison β-O-4. Celles-ci ont au moins environ 50 % substitution au groupe α-OH, aboutissant à le α-éthoxylé β' - O - 4 linkage. L’extraction de la lignine montre la reproductibilité élevée, ce qui a été prouvée en effectuant l’extraction douce de coquille de noix (méthode A) 4 fois. En particulier, la déviation du nombre total de liaisons β-O-4 est remarquablement faible. Lorsque l’extraction a été réalisée dans des conditions plus sévères (méthodes B et C *), le pourcentage de α-éthoxylation a augmenté. Dans le HSQC spectres de lignine de hêtre extraites dans des conditions plus sévères (méthode B), un signal pour S condensée est visible, qui s’accorde parfaitement avec l’importante diminution d’un montant de liaisons β-O-4. L’extraction de noyer effectuée à grande échelle (méthode C *) montre une diminution significative pour tous les liens et un signal pour S condensée est visible dans les spectres HSQC. Le rendement relativement élevé pour l’extraction du cèdre à des conditions douces (méthode A) est causé par la présence d’une quantité importante d’acides gras. Des expériences de contrôle avec l’acide sulfurique a donné un bon aperçu dans l’effet de l’acide sur la composition de la lignine obtenue. Conditions d’extraction doux (methodA *), on obtient une lignine très pure qui est semblable en composition par rapport aux autres extractions douces (methodA). Le montant un peu inférieur des liaisons β-O-4 peut être attribué à une incorporation moins efficace d’éthanol dans le cadre de la lignine, ce qui entraîne un nombre inférieur de β' - O - 4 liens. Au plus sévères conditions d’extraction (méthode B *), les différences avec la lignine obtenue est beaucoup plus profond par rapport à la lignine provenant de coquille de noix extraite en présence d’acide chlorhydrique (méthode B). Le nombre total de liaisons β-O-4 montre une forte baisse (35 et 74, respectivement) et la lignine obtenue avec l’acide sulfurique montre une grande quantité de condensation dans la région aromatique (48 %), qui a été déterminée par l’intégration des signaux correspondant à la S condensée et Gcondensée (étape 5.1.3). Cette grande quantité de condensation peut être attribuée entièrement à l’acide sulfurique, comme le produit obtenu par l’extraction de même avec l’acide chlorhydrique a montré aucune condensation dans la région aromatique. La composition du produit obtenu à l’extraction dure à échelle plus grande (méthode C *) ne montre aucun grande différence avec le produit obtenu à une échelle plus petite (méthode B *). La seule grande différence est la plus faible quantité de condensation dans la région aromatique dans l’extraction à grande échelle (9 %) et par la suite un montant plus élevé des liaisons β-O-4. Cette différence pourrait être causée par la différence dans le profil de chauffage entre les autoclaves différents.
Les lignines ont été également analysées par GPC (Figure 5) pour donner un aperçu dans le poids moléculaire (tableau 2). Celles-ci révèlent que, lorsque les conditions d’extraction plus sévères (méthode B) sont appliquées, la masse moléculaire moyenne en poids (Mw) tant la polydispersité augmentent pour toutes les sources. Le numéro poidsmoléculairemoyenentre (n) les conditions d’extraction sont comparables pour chaque source. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que les conditions d’extraction plus sévères ont un double effet, et plus grands fragments sont extraits en plus de la ventilation supplémentaire de ces fragments.
Pour certaines applications, la formation de β' - O - 4 lien est indésirable, par exemple, lors de l’application des méthodes de dépolymérisation qui s’appuient sur l’oxydation du benzylique (α) hydroxyle groupe26,27,28. La transformation de β' - O - 4 liens de lignine ethanosolv régulières liaisons β-O-4 a été précédemment rapporté20 et a été réalisée avec un lot de lignine provenant de coquille de noix qui est comparable à la lignine provenant de coquille de noix, rapportés dans ce papier (Figure 6). Cette lignine se composait de 30 liens natifs de β-O-4 et 39-éthoxylé α β' - O - 4 liens (liens 34 et 38, respectivement pour la lignine dans cet article). Dé-éthérification converti presque tous les liens de le α-éthoxylé à la structure native comme la lignine obtenue comprenait 57 β-O-4 liens et seulement 3 α-éthoxylé β' - O - 4 liens, montrant une petite perte du nombre total d’unités β-O-4. La masse de la lignine a été de 72 % de la lignine originale, qui est principalement causée par la perte du groupe éthyle.
Pour démontrer le potentiel de la lignine pour la production de monomères aromatiques par dépolymérisation douce, réactions d’acidolysis avec Fe(OTf)3 en présence de l’éthylène glycol ont été effectuées (Figure 7). Cette réaction conduit à trois différents phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals) qui se rapportent à l’H, unités G et S présent dans la lignine. Le tableau 3 montre le rendement des acétals S, G et H, et le rendement total est indiqué à la Figure 8. Il est visible que la méthode d’extraction de la lignine a un effet majeur étant le rendement des acétals. Des rendements plus faibles sont obtenus pour la lignine extraite à l’aide des conditions plus rudes (méthode B). Ceci est probablement dû à un plus mis à jour le (pourcentage plus élevé de α-éthoxylation) condensés structure tel que décrit dans le paragraphe précédent.
L’importance des unités β-O-4 est reflétée en fournissant des corrélations au rendement de monomère dans la dépolymérisation tels que présentés dans le protocole (Figure 9). Une tendance nette est visible compte tenu de la teneur totale en β-O-4 ainsi que les liens non-éthérifiés β-O-4, où une teneur plus élevée en β-O-4 donne généralement lieu à un rendement plus élevé de phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals) qui est conforme aux résultats antérieurs21 . Lorsqu’on examine l’éthérifiés β' - O - 4 liens, la tendance est aussi claire, montrant que le rendement de dépolymérisation n’est pas lié au nombre de β' - O - 4 liens. Conditions de réaction, les liaisons β-O-4 éthérifiés peuvent être hors éthérifiés mais cette étape supplémentaire se traduit par la perte du matériel, comme décrit précédemment.
Dans l’ensemble, corrigeant le rendement de dépolymérisation de monomère pour le rendement d’extraction de la lignine, les résultats suivants peuvent être obtenus (tableau 4). Ceux-ci montrent qu’en comparant les méthodes A et B, généralement des quantités plus élevées d’acétal trouvera par extraction plus sévère offrant des rendements plus élevés de la lignine globale suivies d’une dépolymérisation (moins sélective). Néanmoins, les résultats pour pinède montrent également qu’il s’agit dépend de la source de biomasse puisque l’augmentation de la sévérité de l’extraction ne fournit pas un gain de rendement important. Conservation de la structure β-O-4 est préférable pour ce type de bois donner des rendements plus élevés globalement phénoliques 2-phénylméthyl-1, 3-dioxolane (acétals).

Figure 1 . Structures chimiques des produits obtenus. (a) communes motifs structurels comme présent dans la structure de la lignine. (b) l’acide catalyse la dépolymérisation de la lignine combinée avec piégeage d’acétal pour obtenir phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2 . La lignine provenant de matières premières différentes. Image des quatre matières de lignocellulose différents après un prétraitement (étapes 1 et 2) et les lignines obtenus après extraction organosolv à des conditions différentes (méthode A-étape 3.1, méthode B-étape 3.3 et méthode C *-étape 3.4). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3 . Plan de réaction pour l’extraction d’ethanosolv. Vue d’ensemble des liens obtenus : β-O-4 (R' = H), β' - O - 4 (R' = Et), β-β et β-5. Conditions : (A) 80 ˚C, 0,24 M HCl (étape 3.1), (B) 120 ° c, 0,24 M HCl (étape 3.3), (C *) 120 ˚C, 0,12 M H2donc4 (étape 3.4) et le contrôle experiment A * et B * (étape 3.5). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 . L’analyse de la lignine HSQC. Identification de tous les couplages de lignine mesurés avec 2D-HSQC de lignine provenant de coquille de noix à l’aide de traitement doux (étape 3.1). Les signaux pour HKγ et S'2/6 sont amplifiés pour qu’elles soient visibles. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 . Poids moléculaire de lignine. Graphiques GPC de lignines obtenus divisé par source (un = noyer, b = bois, pin c = bois de hêtre et d = bois de cèdre). Les lignes correspondent aux différents échantillons donnés par le tableau 2. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 6 . Dé-éthérification de lignine. Plan de réaction de la dé-éthérification de la lignine ethanosolv obtenus de coquille de noix (étape 4). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 7 . Dépolymérisation de la lignine d’acétals. Schéma de la réaction de la dépolymérisation de la lignine pour phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals). Unité H : R1 = R2 = H ; Unité G : R1 = OMe, R2 = H ; Unité S : R1 = R2 = OMe (étape 6). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 8 . Rendement d’acétal par source. Rendements de phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals) provenant de la dépolymérisation de la lignine provenant de différentes sources. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 9 . Influence des liaisons β-O-4 sur le rendement de l’acétal. Rendements de phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolannes (acétals) obtenus de dépolymérisation de lignine par rapport à la β-O-4 (bleu), total non-éthérifiés β-O-4 (orange) et éthérifiés β-O-4 (gris) contenu dans la matière première de la lignine. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
| Source | Conditions | Rendement (%) | Extraction de rendement (%)1
| Rapport S/G/H | Total des β-O-4 | Β-O-4 | Β ' - O - 4 | Β-Β | Β-5 |
| Noyer | A | 5,0 ± 0,7 | 12.4 | 45/46/9 | 75 ± 2,5 | 36 ± 2,6 | 39 ± 3.1 | 11 ± 0,7 | 5 ± 1,5 |
| Noyer | A * | 2.6 | 6.5 | 45/47/8 | 53 | 32 | 21 | 9 | 4 |
| Noyer | B | 15.2 | 37,7 | 59/37/4 | 74 | 20 | 54 | 9 | 6 |
| Noyer2 | B * | 19.3 | 47,9 | 75/25/0 | 35 | 5 | 30 | 7 | 3 |
| Noyer2 | C * | 16.2 | 40.2 | 65/33/2 | 45 | 10 | 35 | 8 | 3 |
| Pin | A | 3.5 | 12.2 | 0 / > 99 / < 1 | 59 | 22 | 37 | 0 | 14 |
| Pin | B | 4.0 | 14,0 | 0 / > 99 / < 1 | 46 | 7 | 39 | 0 | 8 |
| Hêtre | A | 5.4 | 28.7 | 63/37/0 | 82 | 43 | 39 | 12 | 5 |
| Hêtre3 | B | 13,9 | 73,9 | 83/17/0 | 45 | 11 | 35 | 9 | 2 |
| Cedar | A | 6.4 | 18.2 | 0 / > 99 / < 1 | 64 | 28 | 36 | 0 | 6 |
| Cedar | B | 11.5 | 32,8 | 0 / > 99 / < 1 | 41 | 7 | 34 | 0 | 7 |
Tableau 1. Résultats d’extraction Ethanosolv. Obtenu des rendements, distribution aromatique et des liens pour les extractions différentes effectuées sur la biomasse. * L’acide sulfurique est utilisé comme acide. 1 Rendement de la lignine (wt%)/Lignin contenu dans la matière première telle que déterminée par dosage de la lignine Klason. 2 Hémicellulose et condensés S présente dans le produit. 3, 32 % des S-unités sont condensés.
| Source | Conditions | Mn (g/mol) | Mw (g/mol) | Ð |
| Noyer | A | 1096 | 1805 | 1,65 |
| Noyer | B | 1174 | 2934 | 2,50 |
| Noyer | C * | 1248 | 2930 | 2.35 |
| Pin | A | 1331 | 3071 | 2.31 |
| Pin | B | 1319 | 3596 | 2.73 |
| Hêtre | A | 1645 | 3743 | 2.28 |
| Hêtre | B | 1368 | 4303 | 3.14 |
| Cedar | A | 860 | 1626 | 1.89 |
| Cedar | B | 1188 | 3292 | 2,77 |
Tableau 2 : poids moléculaires des lignines obtenus.
| Source | Conditions | Rendement (%) | Rapport S/G/H | Total des β-O-4 | Acétal de S (% poids) | Acétal G (% poids) | Acétal H (% poids) | Rendement total acétal (% poids) |
| Noyer | A | 5.0 | 45/46/9 | 72 | 4.5 | 5.9 | 2.1 | 12,5 |
| Noyer | B | 15.2 | 59/37/4 | 74 | 3.6 | 4.7 | 1.0 | 9.3 |
| Noyer | C * | 16.2 | 65/33/2 | 45 | 3.8 | 3.9 | 0,6 | 8.3 |
| Pin | A | 3.5 | 0 / > 99 / < 1 | 59 | 0 | 9,9 | 0,3 | 10.2 |
| Pin | B | 4.0 | 0 / > 99 / < 1 | 46 | 0 | 1.1 | 0 | 1.1 |
| Hêtre | A | 5.4 | 63/37/0 | 82 | 7.7 | 6.7 | 0 | 14.4 |
| Hêtre | B | 13,9 | 83/17/0 | 45 | 3.6 | 3.4 | 0 | 7.0 |
| Cedar | A | 6.4 | 0 / > 99 / < 1 | 64 | 0 | 8.1 | 0,1 | 8.2 |
| Cedar | B | 11.5 | 0 / > 99 / < 1 | 41 | 0 | 4.7 | 0 | 4.7 |
Tableau 3 : acétal donne de la dépolymérisation de la lignine. Rendements de phénoliques 2-arylméthyles-1, 3-dioxolones (acétals) provenant de la dépolymérisation de la lignine provenant de différentes sources. Conditions : lignine 50 mg, wt 60 % d’éthylène glycol, 10 % en poids de Fe(OTf)3, solvant : 1, 4-dioxane, 140 ° C (volume total de 1 mL), 15 minutes (étape 7).
| Source | Conditions | Rendement d’extraction de la lignine (%) | Β-O-4 | Β ' - O - 4 | Total des β-O-4 | Rendement total acétal (% poids) | Rendement global acétal corrigée pour la lignine extraction rendement (% poids)1
|
| Noyer | A | 5.0 | 34 | 38 | 72 | 12,5 | 0,63 |
| Noyer | B | 15.2 | 20 | 54 | 74 | 9.3 | 1.41 |
| Noyer | C * | 16.2 | 10 | 35 | 45 | 8.2 | 1.33 |
| Pin | A | 3.5 | 22 | 37 | 59 | 10.2 | 0,36 |
| Pin | B | 4.0 | 7 | 39 | 46 | 1.1 | 0,04 |
| Hêtre | A | 5.4 | 43 | 39 | 82 | 14.4 | 0,78 |
| Hêtre | B | 13,9 | 11 | 35 | 45 | 6.9 | 0,96 |
| Cedar | A | 6.4 | 28 | 36 | 64 | 8.2 | 0,52 |
| Cedar | B | 11.5 | 7 | 34 | 41 | 4.7 | 0,54 |
Tableau 4 : dans l’ensemble rendement acétal corrigé avec le rendement d’extraction. Rendements de phénoliques 2-arylméthyles-1.3-dioxolannes (acétals) obtenus de la dépolymérisation de la lignine provenant de différentes sources corrigées pour le rendement d’extraction de la lignine. 1 Calcul : 100 *(lignin yield/100) * (total acétal rendement/100). Conditions : lignine 50 mg, wt 60 % d’éthylène glycol, 10 % en poids de Fe(OTf)3, solvant : 1, 4-dioxane, 140 ° C, 15 min (réaction par l’intermédiaire d’étape 6) & marche à suivre par étape 7.