Новый метод сульфатирования лигнина позволит перерабатывать солому пшеницы в ценное сырье

Ученые улучшили методику сульфатирования лигнина, добавив твердые катализаторы. Это увеличило количество сульфатных групп в составе вещества, что потенциально расширяет возможности его применения. Полученные соединения могут быть востребованы в фармацевтике и медицине. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

Сульфатированные производные лигнина могут не только заменить распространенные продукты химической модификации полисахаридов, но и найти применение в фармацевтике в качестве потенциального нового класса противовирусных препаратов и антикоагулянтов. Поэтому перед учеными стоит задача расширения возможностей химической переработки возобновляемого растительного сырья. Ранее красноярские исследователи предложили наиболее эффективную, простую и безопасную методику сульфатирования лигнина при помощи сульфаминовой кислоты и мочевины. Однако серьезным недостатком этой методики является невозможность рециркуляции и повторного использования активаторов процесса.

В новом исследовании международный коллектив ученых из России, Турции, Туниса и Китая под руководством исследователей ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработал способ сульфатирования содового лигнина соломы пшеницы при помощи сульфаминовой кислоты и твердых катализаторов. В частности, модифицированных углеродных катализаторов и оксидов титана и алюминия. Специалисты оценивали влияние катализатора на степень сульфатирования, состав и строение полученных веществ. По результатам работ наиболее результативным оказалось использование углеродных модифицированных катализаторов. В результате получен лигнин с повышенным содержанием сульфатных групп, который потенциально может иметь большую антикоагулянтную активность по сравнению с известными сульфатами лигнина.

«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. В результате нами был получен сульфатированный лигнин с более высоким, по сравнению с известным, содержанием серы, а, следовательно, и большим содержанием сульфатных функциональных групп. Наличие сульфатной группы в структуре лигнина было подтверждено комплексом физико-химических исследований. Разработанный нами метод 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», — рассказал один из авторов исследования старший научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН, доцент Сибирского федерального университета кандидат химических наук Александр Сергеевич Казаченко.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Красноярского краевого фонда науки (проект № 20-43-242906).

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН