Ученые улучшили метод переработки соломы пшеницы в ценное медицинское сырье
Улучшенную методику сульфатирования лигнина, позволяющую расширить возможности его применения в фармацевтике и медицине разработали ученые Института химии и химической технологии (ИХХТ) ФИЦ Красноярского научного центра СО РАН, 7 октября сообщает издание «Наука в Сибири».
Добавка твердых катализаторов увеличила количество сульфатных групп в составе вещества, что потенциально расширяет сферу его применения, поскольку сульфатированные производные лигнина позволяют использовать его как новый класс противовирусных препаратов и антикоагулянтов.
Результаты исследования методики ученые представили в статье «Сульфатирование содового лигнина соломы пшеницы сульфаминовой кислотой на твердых катализаторах», опубликованной в журнале Polymers.
Лигнин из древесной биомассы, напоминают исследователи, «представляет собой ароматический полимер, состоящий из фенилпропановых звеньев, построенных из органических заместителей, включая эфирные, карбоксильные и спиртовые группы, состав и количество которых зависит от исходной биомассы и используемого метода выделения».
Эта его уникальная структура делает лигнин хорошим источником для химической переработки в ценные продукты, такие как фенольные и ароматические химикаты и жидкое «зеленое» топливо.
Расширяя возможности химической переработки возобновляемого растительного сырья, красноярские ученые ранее разработали эффективную, простую и безопасную методику сульфатирования лигнина с помощью сульфаминовой кислоты и мочевины.
Но такая технология не дает возможности повторного использования активаторов процесса, поэтому дальнейшие исследования международного коллектива российских, турецких, китайских и тунисских ученых под руководством красноярских исследователей привели к созданию способа сульфатирования содового лигнина соломы пшеницы при помощи сульфаминовой кислоты и твердых катализаторов.
Такими катализаторами могут служить модифицированные углеродные катализаторы, а также оксиды титана и алюминия. Ученые исследовали эффективность воздействия твердых катализаторов на степень сульфатирования, состав и строение конечного продукта и установили преимущества углеродных модифицированных катализаторов.
Новый метод сульфатирования позволил получить лигнин с повышенным содержанием сульфатных групп, что повысило его антикоагулянтную способность по сравнению с известными сульфатами лигнина.
Один из авторов исследования, старший научный сотрудник ИХХТ, доцент Сибирского федерального университета кандидат химических наук Александр Казаченко рассказал:
«Лигнин является побочным продуктом содового процесса получения целлюлозы из травянистого сырья. Поскольку метод промышленной переработки лигнина такого типа до сих пор отсутствует, мы попытались решить эту проблему и предложили проводить реакцию сульфатирования лигнина сульфаминовой кислотой в среде 1,4-диоксана с добавлением твердых катализаторов».
Полученный в результате сульфатированный лигнин содержал больше серы по сравнению с известным, то есть в нем было больше сульфатных функциональных групп, что подтвердили проведенные физико-химические исследования.
«Разработанный нами метод, — пояснил Казаченко, — позволяет, во-первых, снизить стоимость проведения процесса, благодаря регенерации катализатора, во-вторых, в перспективе масштабировать процесс от колб до опытных, в том числе промышленных, установок».
