شناسایی گروه‌های عاملی و ساختار لیگنین اولیه و عامل‌دارشده با تیترکردن، تجزیه عنصری و فنون رزونانس مغناطیسی هسته پروتون و زیرقرمز تبدیل فوریه

لیگنین دومین پلیمر طبیعی فراوان پس از سلولوز در دنیاست. از این‌رو، شناسایی ساختار و گروه‌های عاملی لیگنین برای ارزیابی کاربردهای بالقوه آن در حوزه‌های مختلف فنی به ضرورت تبدیل شده است. از مشکلات عمده در شناسایی لیگنین، نبود پروتکل‌ها و استانداردهای مشخص است. در این مقاله سعی شده تا مطالعه‌ای نظام‌مند درباره شناسایی کمّی گروه‌های عاملی و ساختار لیگنین با استفاده از فنون مختلف مانند تیترکردن، تجریه عنصری و طیف‌سنجی‌های 1h nmr و ftir انجام شود. لیگنین به حالت مایع غلیظ سیاه‌رنگ از کارخانه کاغذسازی چوکا تهیه و خالص‌سازی شد. برای محاسبه مول گروه‌های هیدروکسیل، لیگنین با آلفابرموایزوبوتیریل برمید واکنش داده شد. با استفاده از طیف 1h nmr لیگنین آلفابرموایزوبوتیریل‌دار (bibl) در مجاورت مقدار مشخصی از n،nدی‌متیل فرمامید (dmf) به‌عنوان استاندارد داخلی، مول گروه‌های هیدروکسیل و متوکسیل به ازای g 1 لیگنین محاسبه و به ترتیب 44/6 و mmol/g 64/6 به‌دست آمد. به‌کمک تیترکردن آبی، مول گروه‌های هیدروکسیل فنولی و کربوکسیل به ازای g 1 از لیگنین محاسبه شد که به ترتیب مقدارهای 13/3 و mmol/g 84/2 به‌دست آمد. واحد فنیل پروپان لیگنین با فرمول ساختاری c9 به‌کمک نتایج طیف‌سنجی 1h nmr و تجزیه عنصری به صورتوhal3.84har2.19s0.2o0.8(oh)1.38(och3)1.42وc9 تعیین شد. برای تعیین وزن مولکولی لیگنین، به دلیل انحلال ضعیف لیگنین در تتراهیدروفوران، نمونه لیگنین استیل‌دار شده در آزمون رنگ‌نگاری ژل تراوایی (gpc) به‌کار گرفته شد و با انجام برخی محاسبات، وزن مولکولی لیگنین  محاسبه شد که مقدار g/mol 992 به‌دست آمد.

Functional Groups and Structural Characterization of Unmodified and Functionalized Lignin by Titration, Elemental Analysis, 1H NMR and FTIR Techniques

Lignin is the second most abundant polymer in the world after cellulose. Therefore, characterization of the structure and functional groups of lignin in order to assess its potential applications in various technical fields has become a necessity. One of the major problems related to the characterization of lignin is the lack of welldefined protocols and standards. In this paper, systematic studies have been done to characterize the structure and functional groups of lignin quantitatively using different techniques such as elemental analysis, titration and 1H NMR and FTIR techniques. Lignin as a black liquor was obtained from Choka Paper Factory and it was purified before any test. The lignin was reacted with αbromoisobutyryl bromide to calculate the number of hydroxyl and methoxyl moles. Using 1H NMR spectroscopic method on αbromoisobutyrylated lignin (BiBL) in the presence of a given amount of N,Ndimethylformamide (DMF) as an internal standard, the number of moles of hydroxyl and methoxyl groups per gram of lignin was found to be 6.44 mmol/g and 6.64 mmol/g, respectively. Using aqueous titration, the number of moles of phenolic hydroxyl groups and carboxyl groups of the lignin were calculated as 3.13 mmol/g and 2.84 mmol/g, respectively. The findings obtained by 1H NMR and elemental analysis indicated to phenyl propane unit of the lignin with C9 structural formula as C9 HAl3.84HAr2.19S0.2O0.8(OH)1.38(OCH3)1.42. Due to poor solubility of the lignin in tetrahydrofuran (THF), acetylated lignin was used in the GPC analysis, by which numberaverage molecular weight  of the lignin was calculated as 992 g/mol.