Введение к работе
Актуальность проблемы. Лигнин является одним из наиболее распространенных природных полимеров и представляет собой ценное возобновляемое органическое сырье для химической промышленности. В перспективе лигнин может стать одним из основных источников как низкомолекулярных, так и полимерных ценных органических продуктов. Дальнейшее совершенствование существующих технологий химической переработки древесины и лигнина требует изучения не только функционального состава, химических свойств, типов химических связей, но и углубления знаний о топологической структуре и конформациях макромолекул лигнина. Полимерные свойства лигнинов (полидисперсность, размер и конформация макромолекул) освещены в литературе неполно, отсутствует таюке единая точка зрения на топологическую структуру макромолекул лигнина.
Наиболее перспективным подходом к углублению представлений о структуре макромолекул лигнина являются сравнительные исследования гидродинамических свойств природного лигнина и его искусственных био-сшггетических аналогов - дегндрополнмеров, синтезированных из мономерных модельных соединений лигнина
Успехи в решении проблемы рационального использования природного растительного сырья во многом определяются прогрессом в области изучения структурной организации основных компонентов древесины, одним из которых является лигнин, что обусловливает актуальность исследования гидродинамических и макромолекулярных свойств природного лигнина и его биосшггетнческих полимерных аналогов.
Диссертационная работа выполнена в Институте химии Коми НЦ УрО РАН по теме: "Разработка новых методов сшгтеза модельных соединений протолигнина и экспериментальных технологий модификации промышленных видов лигнина. Раздел 2. Синтез и исследование физико-химических свойств полимеров, полученных методом энзиматической дегидрополиме-ризащш гваяцил-, сирингил- и пчжсифенилпропановых структур". 2.14. Задание программы фундаментальных исследований РАН "Химия новых веществ и материалов".
Цель работы. Целью работы является исследование топологической структуры макромолекул лигнина и его полимерных биссинтетических аналогов - дегидрополимеров. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
изучение гидродинамических свойств разбавленных растворов лигнина;
синтез дегидрополимеров и изучение гидродинамических свойств их разбавленных растворов;
- оценка разветвленное макромолекул лигнина и дегидрополимеров
на основании анализа их гидродинамических характеристик.
Научная новизна. Впервые проведены систематические исследования гидродинамических свойств разбавленных растворов полимерных биосинтетических аналогов природного лигнина - дегидрополимеров, синтезированных из феруловой кислоты способами bulk- и end-wise ферментативной полимеризации. Получены параметры уравнения Куна-Марка-Хаувинка, связывающего гидродинамические характеристики дегидрополимеров с молекулярной массой, рассчитаны значения гидродинамических инвариантов Цветкова-Кленина и Флори-Манделькерна. Показано, что макромолекулы bulk-дегидрополимера являются хаотически разветвленными, в то время как end-wise-дегидрополимер представляет собой полимер с линейной топологией макромолекул. Получены новые экспериментальные данные, подтверждающие гипотезу о разветвленное макромолекул природного лигнина, и дана количественная оценка параметров разветвленное. Показано, что макромолекула прігродного лигнина является компактной хаотически разветвленной структурой с малым гидродинамическим объемом.
Практическая ценность работы. Полученные гидродинамические и макромолекулярные параметры могут быть использованы в научно-исследовательской практике для определения молекулярных характеристик природных и технических растворимых лигнинов.
Апробация работы. Результаты работы обсуждались на VIII Международном симпозиуме по химии древесины и варочных процессов (Хельсинки, 1995г.), I и II Всероссийских совещаниях " Лесохимия и органический синтез " (Сыктывкар, 1994г., 1996г. ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей и 3 тезисов докладов.
Структура работы. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 24 рисунка, состоит из введения, литературного обзора, методической части, обсуждения результатов и выводов. Список литературы включает 114 наименований.
