木質(zhì)素（英語：Lignin）是一種廣泛存在于植物體中的無定形的、分子結(jié)構(gòu)中含有氧代苯丙醇或其衍生物結(jié)構(gòu)單元的芳香性高聚物。植物的木質(zhì)部（一種負責運水和礦物質(zhì)的構(gòu)造）含有大量木質(zhì)素，使木質(zhì)部維持極高的硬度以承拓整株植物的重量。

木質(zhì)素是三種苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵相互連接形成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生物高分子 ，存在于木質(zhì)組織中，主要作用是通過形成交織網(wǎng)來硬化細胞壁，為次生壁主要成分。木質(zhì)素主要位于纖維素纖維之間， 起抗壓作用。

在木本植物中，木質(zhì)素占25%，是世界上第二位最豐富的有機物（纖維素是位）。由于自然界中木質(zhì)素與纖維素、半纖維素等往往相互連接，形成木質(zhì)素-碳水化合物復合體（Lignin-Carbohydrate Complex），故目前沒有辦法分離得到結(jié)構(gòu)完全不受破壞的原本木質(zhì)素。

用途

隨著人類對環(huán)境污染和資源危機等問題的認識不斷深入，天然高分子所具有的可再生、可降解等性質(zhì)日益受到重視。為了能打造一個可再生的碳循環(huán)系統(tǒng)，作為植物重要組成部分的木質(zhì)纖維素，就被視為化石燃料的替代品。

木質(zhì)纖維素常見于草、木材、秸稈秸稈及由其產(chǎn)生的固體廢棄物，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種成分組成。其中前兩者占50-70%且結(jié)構(gòu)相對簡單，分解纖維素和半纖維素可以得到葡萄糖和木糖，然后可再通過生物發(fā)酵或者化工催化的方式轉(zhuǎn)化為燃料乙醇、汽油、二醇等。剩下15-30%則是結(jié)構(gòu)復雜的木質(zhì)素。它是由三種單體聚合而成的天然高分子，這三種單體含有9個碳原子，非常適合作為汽油替代品；同時因為它們具有芳香族化合物的結(jié)構(gòu)，又可用于替代苯酚生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品，例如酚醛樹脂等。

木質(zhì)素用處廣泛，前途光明，但是難就難在如何有效分解木質(zhì)素。在植物中，木質(zhì)素單體以多種形式聚合成木質(zhì)素，再像膠黏劑一樣將纖維素粘合起來，給予植物一定的機械強度和抵御外界環(huán)境侵襲的能力。其中一種碳碳聚合方式，使得木質(zhì)素結(jié)構(gòu)非常堅固，在分解時難以被破壞。這不僅影響人們對木質(zhì)素進行分離提取，也嚴重影響木質(zhì)素分解產(chǎn)物的產(chǎn)量。木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團，因此可以進行氧化、還原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、光解、酞化、磺化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚或接枝共聚等許多化學反應。簡單一句話總結(jié)就是，分子太復雜，反應太多變，很難搞出想要的產(chǎn)物。

ECCL

一般通過非常規(guī)方法，如催化轉(zhuǎn)移氫化，機械催化和溶劑設(shè)計，對木質(zhì)素和纖維素的催化增值進行高風險/高收益的研究。這個研究是通過木質(zhì)素的早期催化轉(zhuǎn)化（ECCL）解構(gòu)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，稱為“木質(zhì)素”方法。 ECCL構(gòu)成了一個新興的多學科研究領(lǐng)域，旨在限度地利用廢木質(zhì)纖維素材料（例如作物殘留物）的價值。它涉及在一鍋法中同時提取和催化轉(zhuǎn)化從植物生物質(zhì)中釋放的木質(zhì)素片段。以這種方式，ECCL受益于木質(zhì)素低聚物的固有高反應性，導致進一步解聚（通過醚鍵的氫解），并且最重要的是，通過中間體的鈍化（通過醛和酮基團的加氫脫氧），從而保護木質(zhì)素片段不僅來自再凝結(jié)而且還沉積在纖維素纖維上。簡而言之，這種新方法使單芳烴產(chǎn)品（> 60％）和高脫木素紙漿的產(chǎn)率高，可以充分利用木質(zhì)纖維素。

原創(chuàng)：湯先森77