크라프트 리그닌의 염기 촉매 분해(BCD)에 의한 부산물의 조성 분석

Abstract

본 연구는 크라프트 리그닌의 염기 촉매 분해(Based Catalyst Depolymerization, BCD)반응에서 생성되는 반응물의 화학적 특성을 조사하였다. 초임계 메탄올을 용매로 하고 염기 촉매로 사용한 NaOH의 농도를 7.5, 3.25, 6.13%로 변화를 주었다. BCD 반응물에서 불용성 고형 부산물, 수용성 부산물과 각 부산물에서 diethyl ether로 추출하여 DEE-1, DEE-2를 얻었고 그 화학적 조성을 분석하였다. 실험 결과 염기의 농도가 높아질수록 불용성 고형 부산물이 많이 생성된 반면 수용성 분액분의 수율은 낮아졌으나 DEE 추출분의 수율은 차이가 없었다. 불용성 부산물에서 추출한 DEE-1은 GC/MS 분석 결과 BHT외에 페놀성 화합물은 검출되지 않았다. 대부분의 저분자 리그닌 분해 산물은 DEE-2에서 GC/MS를 사용하여 30개 이상의 피크가 관찰되었고 21개 성분이 확인되었다. 7.5와 3.25%의 NaOH를 사용한 반응의 DEE-2 주성분은 catechol (20.3, 17.7%), 4-methylcatechol (18.2, 15.6%), 3-methoxycatechol (9.6, 14.5%), syringol (8.9, 10.9%)등으로 주로 catechol 계열의 화합물이었다. 1.63%의 NaOH를 사용한 반응의 DEE-2 주성분은 syringol (22.3%), isovanillic acid (12.6%), 3-methoxycatechol(12.1%), 4-methylcatechol (11.7) 등으로 나타났다. 염기의 농도가 저분자 페놀성 화합물들의 전체적인 수율에는 영향이 없었지만 3.25와 1.63%의 농도를 경계로 성분 조성에 큰 영향을 주는 것을 관찰할 수 있었다. The based-catalyzed depolymerization (BCD) of kraft lignin isolated from black liquor which the chemical pulping of a mixture of various Southeast Asia hardwood chips was carried out in a batch reactor in the presence of different NaOH concentrations with supercritical methanol. The S:G ratio of the kraft lignin determined by pyrolysis-GC/MS analysis turned out roughly 1.4:1 and main products were vanillic acid, syringol and 3-methoxy catechol. The diethyl ether extracts as phenolic monomers from BCD reaction were produced similar yield among different NaOH concentrations. The 21 compounds were identified by GC/MS analysis in all experiments and major products were catechol, 3-methoxycatechol, 4-methylcatechol, syringol and isovanillic acid. However, it had been shown to be different monomer contents depending on the dosage of NaOH. Catechol, 4-methylcatechol and 3-methoxycatechol were shown to be the dominant monomer from BCD reaction using 7.5 and 3.25% of NaOH concentration whereas syringol, isovanillic acid, 3-methoxycatechol and 4-methylcatechol were determined to be the most typical products under the condition of 1.63% NaOH.