Изучение суперактивного катализа кислородно-щелочной делигнификации древесины комплексами металлов переменной валентности с использованием в качестве модели 1,10-фенантролината меди (II). 3. Пути реализации катализа и его механизм

УДК

630*86

DOI:

Аннотация

Установлено, что суперактивный катализ окислительных процессов делигнификации может быть реализован за счет усиления активности металлов переменной валентности в составе комплекса, образования дополнительного количества лабильных активных центров в макромолекуле лигнина, а также транспорта электронов как внутри полисопряженной системы макромолекулы лигнина, так и, возможно, через токопроводящую среду, в качестве которой может выступать щелок, используемый для делигнификации. Предложена 5-ступенчатая реакционная схема, по которой реализуется суперактивный катализ окислительной (кислородной) делигнификации лигноцеллюлозного сырья.

Сведения об авторах

Гермер Эмиль Исаакович родился в 1937 г., окончил в 1962 г. Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности, доктор химических наук, директор по новой технике, технологии и науке Северо-Западной лесопромышленной компании. Имеет свыше 160 научных трудов в области химии и технологии варки целлюлозы, в настоящее время занимается технологией, химией и катализом новых и традиционных способов делигнификации древесины.

Ключевые слова

окислительная делигнификация, катализ, комплексы, механизм катализа

Литература

Белькова, Л.П. К характеристике системы полисопряженных связей, образующихся при термообработке лигнина [Текст] / Л.П. Белькова, Т.Н. Скрипченко, Г.Э. Домбург // Химия древесины. – 1984. – № 2. – С. 39–41.

Гермер, Э.И. Интенсификация кислородно-щелочной делигнификации лигноцеллюлозных материалов с помощью о-фенантролина. 4. Влияние рН вароч-ного процесса на кинетику делигнификации [Текст] / Э.И. Гермер // Химия древеси-ны. – 1992. – № 4. – 5. – С. 46–55.

Гермер, Э.И. Кинетика делигнификации при кислородно-щелочной варке с наиболее эффективными катализаторами [Текст] / Э.И.Гермер, А.А. Сиротенко // 2-я Междунар. науч.-техн. конф. “Pap-For’ 93 ”: информ. сообщения. – СПб., 1993. – С. 12 – 13, 69–70 (in Engl.).

Гермер, Э.И. Кислородная делигнификация древесины с добавкой супер-катализатора при необычно низких значения рН [Текст] / Э.И. Гермер // 4-я Между-нар. науч.-техн. конф. “Pap-For’ 96”: информ. сообщения. – СПб., 1996. – С. 14 – 15, 60 – 61 (in Engl.).

Гермер, Э.И. Химизм и катализ кислородно-щелочной делигнификации древесины [Текст]: дис…д-ра хим. наук / Гермер Эмиль Исаакович – С.-Петербург, 1999. – 130 с.

Гермер, Э.И. Изучение суперактивного катализа кислородно-щелочной делигнификации древесины комплексами металлов переменной валентности с ис-пользованием в качестве модели 1,10-фенантролината меди (II). 1. Подход к изуче-нию проблемы. Эффективность действия 1,10-фенантролината меди (II) // Лесн. журн. – 2006. – № 3. – С. 70 – 82. – (Изв. высш. учеб. заведений).

Гермер, Э.И. Изучение суперактивного катализа кислородно-щелочной делигнификации древесины комплексами металлов переменной валентности с ис-пользованием в качестве модели 1,10-фенантролината меди (II). 2.Основные фак-торы, характеризующие комплексное соединение и его способность быть катализа-тором редокс-процессов // Лесн. журн. – 2006. – № 3. – С. 82 – 89. – (Изв. высш. учеб. заведений).

Горбунова, Н.В. Одно-, двухэлектронные реакции ионов меди в процес-сах окисления: автореф. дис.…канд. хим. наук [Текст] / Горбунова Н.В. – М., 1976. – 25 с.

Козлова, Н.В. Активация кислорода металлоферментами и их моделями [Текст] / Н.В. Козлова, Ю.Н. Скурлатов // Успехи химии. – 1989. – Т. 58, № 2. – С. 234–249.

Метелица, Д.И. Активация кислорода ферментными системами [Текст] / Д.И. Метелица. – М.: Наука, 1982. – 256 с.

Рогинский, В.А. Фенольные антиоксиданты: реакционная способность и эффективность [Текст] / В.А. Рогинский. – М.: Наука, 1988. – 247 с.

Сайкс, П. Механизмы реакций в органической химии [Текст] / П. Сайкс; пер. англ. – М.: Химия, 1977. – 319 с.

Скибида, И.П. Каталитические системы на основе CuI и CuII как модели оксидаз и оксигеназ в реакциях окисления молекулярным кислородом [Текст] / И.П. Скибида, А.М. Сахаров // Российский химический журнал. – 1995. – Т. 39, № 1. – С. 14–31.

Скурлатов, Ю.И. Элементарные механизмы активации кислорода [Текст]: автореф. дис…. докт. хим. наук. / Скурлатов Ю.И. – М., 1981. – 48 с.

Сычев, А.Я. Каталитические реакции и охрана окружающей среды [Текст] / А.Я. Сычев [и др.]. – Кишинев: Штиинца, 1983. – 272 с.

Чупка, Э.И. Автокаталитические процессы при окислении лигнина в щелочных средах [Текст] / Э.И. Чупка [и др.] // Химия природных соединений. – 1988. – № 3. – С. 426–433.

Яцимирский, К.Б. Биологические аспекты координационной химии [Текст] / К.Б. Яцимирский [и др.]. – К.: Наук. думка, 1979. – 266 с.

Germer, E.I. Chemistry and Mechanism of catalysis of Oxygen-Alkaline De-lignification by Some Complex Compounds [Text] / E.I. Germer // 5th European Work-shop on Lignocellulosics and Pulp: Poster Presentation. – Aveiro, Portugal, 1998. – P. 33 – 38.

Germer, E.I. Effective catalysis of oxygen-alkaline wood delignification by the transition metals complexes [Text] / E.I. Germer // Intern. Conference “Cellucon’ 98”. Pulp for Papermaking-Fibre and Surfase Properties: book of abstracts. – Turky, Finland, 1998. – P. 15.

Germer, E.I. Oxygen-alkaline delignification catalysis [Text] / E.I. Germer // Ligno-cellulosiсs – Science, Technology, Development and Use. – Ed.: J.F. Kennedy, G.O. Phillips, P.A. Williams; Ellis Hoorwood Ltd., 1992. – P. 227 – 237.

Germer, E.I. The catalytic oxygen pulping [Text] / E.I. Germer // Fourth Eu-ropean Workshop on Lignocellulosics and Pulp: рroceedings. – Stresa, Italy, 1996. – Part 2, topic B. – P. 412 – 416.

Gierer, J. The chemistry of TCF bleaching [Text] / J. Gierer // 8-th Intern. Symp. of Wood and Pulping Chemistry. – Helsinki, Finland, 1995. – Vol. I. – P.285 – 291.

Germer, E.I. The essence of catalysis by transition metal complexes of the oxygen-alkali wood delignification [Text] / E.I. Germer // 9th Intern. Symp. on Homoge-neous Catalysis: аbstracts. – Jerusalem, Israel, 1994. – P. 228 – 229.

Ссылка на английскую версию:

Study of Superactive Catalysis of Acid-Alkaline Delignification of Wood by Complexes of Variable Valency Metals by Using 1,10-Phenanthrolinate Copper (II) as a Model. 3. Ways of Catalysis Realization and its Mechanism

E.I. Germer
Study of Superactive Catalysis of Acid-Alkaline Delignification of Wood by Complexes of Variable Valency Metals by Using 1,10-Phenanthrolinate Copper (II) as a Model. 3. Ways of Catalysis Realization and its Mechanism

It is established that superactive catalysis of delignification oxidation processes could be realized thanks to activity intensification of variable valency metals, formation of additional number of labile active centers in lignin macromolecule, as well as transportation of electrons both inside polyconjugate system of lignin macromolecule and, possibly, through conductivity medium, alkaline solution being used for delignification. Five-stage reaction scheme is proposed according to which superactive catalysis of oxidative (oxygen) delignification of lignocellulose raw material is realized.