RU2819669C1 - Способ нитрозирования сульфатного лигнина - Google Patents

Способ нитрозирования сульфатного лигнина Download PDF

Info

Publication number
RU2819669C1
RU2819669C1 RU2023119957A RU2023119957A RU2819669C1 RU 2819669 C1 RU2819669 C1 RU 2819669C1 RU 2023119957 A RU2023119957 A RU 2023119957A RU 2023119957 A RU2023119957 A RU 2023119957A RU 2819669 C1 RU2819669 C1 RU 2819669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lignin
nitrosation
solution
reaction
sulphate
Prior art date
Application number
RU2023119957A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Германович Хабаров
Евгений Александрович Скрипников
Вячеслав Александрович Вешняков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2819669C1 publication Critical patent/RU2819669C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к способу модификации лигнина и касается нитрозирования сульфатного лигнина, что расширяет возможности для его практического использования, например, в качестве усилителя синтетического каучука при производстве керамики, пластических масс, диметилсульфида. Способ нитрозирования сульфатного лигнина заключается в смешении водного раствора нитрита натрия, раствора сульфатного лигнина в органическом растворителе и добавлении кислотного реагента с последующей выдержкой реакционной смеси, при этом в качестве органического растворителя используют диметилсульфоксид, а в качестве кислотного реагента используют катионообменную смолу. Технический результат изобретения заключается в получении нитрозированного сульфатного лигнина, не содержащего примесей катионов, и проведении реакции в гомогенных условиях с высокой эффективностью процесса. 1 ил., 4 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к способам модификации лигнина и касается нитрозирования сульфатного лигнина, что расширяет возможности для его практического использования, например, в качестве усилителя синтетического каучука; при производстве керамики, пластических масс; диметилсульфида [1].
Реакция нитрозирования относится к реакциям электрофильного замещения атомов водорода бензольного ядра на нитрозогруппу. Она является широко применяемой в органическом синтезе и в аналитической химии. Электрофильным реагентом при нитрозировании является катион нитрозония, который образуется из азотистой кислоты. Так как азотистая кислота является неустойчивым соединением, то ее генерируют из устойчивых солей прямо в реакционной смеси путем подкисления. То есть нитрозирование проводится в кислой среде.
Благодаря высокой химической активности, мягким условиям проведения реакций с помощью азотистой кислоты и ее производных получают различные классы соединений [2], [3], [4].
Каталитические свойства азотистой кислоты ускоряют проведение некоторых органических реакций [5], [6].
В качестве аналитического реагента азотистая кислота используется для определения огромного числа органических соединений [7].
В химии древесины азотистая кислота и нитриты также нашли разнообразное применение. Известны предложения использовать нитритные обработки в схемах отбелки целлюлозы [8], модификации лигносульфоновых кислот с целью получения комплексонатов с катионами биогенных металлов [9], [10], [11], [12].
Сульфатный лигнин (СЛ) является одним из видов технических лигнинов. Он образуется в процессе сульфатной варки целлюлозы. В отличие от лигносульфоновых кислот сульфатный лигнин не растворяется в воде и водных растворах кислот. То есть при нитрозировании реакция будет проходить в гетерогенных условиях.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ нитрозирования сульфатного лигнина путем смешения нитрита натрия и сульфатного лигнина и последующей выдержки реакционной смеси [13]. Нитрозирование проводится гомогенных условиях в водно-диоксановом растворе. Для подкисления используются водные растворы кислотных реагентов [прототип] Недостатком способа является то, что после проведения реакции реакционная смесь содержит примеси неорганических солей, образующихся в результате реакции образования азотистой кислоты, выступающей в роли нитрозирующего реагента:
NaNO2 + HX = NaX + HNO2
где X – анион кислотного реагента.
Задача изобретения заключается в получении нитрозированного сульфатного лигнина, не содержащего примесей катионов и проведение реакции в гомогенных условиях с высокой эффективностью процесса.
Это достигается тем, что модификация сульфатного лигнина включает приготовление растворов исходных реагентов, их смешение, подкисление, выдержку и проводится в водно-органическом растворителе.
Для этого первоначально готовят раствор сульфатного лигнина в органическом растворителе. В полученный раствор добавляют заданный объем водного раствора нитрита натрия. Полученную реакционную смесь подкисляют с помощью катионообменной смолы (катионита) и выдерживают в течение заданного времени. О протекании нитрозирования судят по изменению электронных спектров.
При нитрозировании сульфатного лигнина в его молекуле появляется нитрозогруппы. Нитрозогруппы значительно изменяют характер электронных спектров поглощения. При подщелачивании раствора на спектре щелочного раствора нитрозированного лигнина в области 400…500 нм появляется дополнительная полоса поглощения, вызванная таутомерной хинон-монооксимной формой нитрозированной молекулы (Фиг. 1).
Пример 1. Предварительно были приготовлены растворы сульфатного лигнина в диоксане концентрацией 100 мг/мл и нитрита натрия в воде концентрацией 133 мг/мл. В микрореактор помещают 5 мл раствора сульфатного лигнина в диоксане, добавляют 1,5 мл водного раствора нитрита натрия. Затем добавляют 3 г катионита КУ-2-8. Через заданные промежутки времени (3, 5, 18, 30, 45 и 60 мин) отбирают по 0,1 мл реакционной смеси и переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл, куда предварительно вносят 2,5 мл 1 М раствора гидроксида натрия для прекращения реакции нитрозирования. Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой. Измеряют оптическую плотность при 430 нм (А 430 ). Выделения осадка в условиях реакции не наблюдалось, т.е. реакция проходит в гомогенных условиях. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Номер Продолжительность реакции, мин А 430
1 0 0,153
2 3 0,154
3 18 0,196
4 30 0,191
5 45 0,263
6 60 0,497
Пример 2. Предварительно были приготовлены растворы сульфатного лигнина в диоксане концентрацией 33,3 мг/мл и нитрита натрия в воде концентрации 33,7 мг/мл. В микрореактор помещают 3 мл раствора сульфатного лигнина в диоксане, добавляют 1,5 мл водного раствора нитрита натрия. Затем добавляют 1 г катионита КУ-2-8. Через заданные промежутки времени (0, 5, 10, 15, 20, 30 мин) отбирают по 0,1 мл реакционной смеси и переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл, куда предварительно вносят 2,5 мл 1 М раствора гидроксида натрия. Объем раствора доводят до метки дистиллированной водой. Измеряют оптическую плотность при 430 нм (А 430 ). Выделения осадка в условиях реакции не наблюдалось, т.е. реакция проходит в гомогенных условиях. Результаты измерения оптической приведены в таблице 2.
Таблица 2
Номер Продолжительность реакции, мин А 430
1 0 0,336
2 5 0,395
3 10 0,489
4 15 0,575
5 20 0,634
6 30 0,791
Пример 3. Способ нитрозирования сульфатного лигнина в условиях примера 2, отличающийся тем, что объем раствора нитрита составил 0,9 мл, а масса катионита КУ-2-8 составила 0,75 г. Выделения осадка в условиях реакции не наблюдалось, т.е. реакция проходит в гомогенных условиях. Результаты измерения оптической приведены в таблице 3.
Таблица 3
Номер Продолжительность реакции, мин А 430
1 0 0,589
2 5 0,632
3 10 0,671
4 15 0,714
5 20 0,743
6 30 0,824
Пример 4. Способ нитрозирования сульфатного лигнина в условиях примера 2, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя использовали диметилсульфоксид (ДМСО). Объем раствора сульфатного лигнина в ДМСО 3,5 мл, концентрация 20 мг/мл. Объем нитрита натрия составил 1 мл, концентрация 28 мг/мл. Масса катионита КУ-2-8 составила 0,8 г. Выделения осадка в условиях реакции не наблюдалось, т.е. реакция проходит в гомогенных условиях. Результаты измерения оптической приведены в таблице 4.
Таблица 4
Номер Продолжительность реакции, мин А 430
1 0 0,398
2 5 0,443
3 10 0,462
4 15 0,501
5 20 0,48
6 30 0,538
Пример 5. Способ нитрозирования сульфатного лигнина в условиях примера 4, отличающийся тем, что объем раствора сульфатного лигнина составил 3,2 мл, а нитрита натрия 0,7 мл. Вместо катионита КУ-2-8 был использован катионит - вофатит, масса которого составила 0,7 г. Выделения осадка в условиях реакции не наблюдалось, т.е. реакция проходит в гомогенных условиях. Результаты измерения оптической показали прирост оптической плотности в 1,3 раза.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что проведение модификации сульфатного лигнина с помощью реакции нитрозирования в водно-органической среде позволяет провести реакцию в гомогенных условиях и добиться высокой эффективности процесса без примесей катионов.
По результатам экспериментов оптимальная продолжительность нитрозирования сульфатного лигнина в зависимости от расхода реагентов 15 - 30 минут.
Источники:
[1] Химия нитро- и нитрозогрупп. Под ред. Г. Фойера. Пер. с англ. Под ред. С.С. Новикова. Т. 1. – М.: Мир, 1972. – 536 с. Feuer H. (ed.) The chemistry of nitro and nitroso groups. Part 1. – N.Y.: John Wiley & Sons, 1969. – 771 p.
[2] Общая органическая химия. Под ред. Д. Бартона и У.Д. Оллиса. Т. 3. Азотсодержащие соединения. Под ред. И.О. Сазерленда. – Пер. с англ. Под ред. Н.К. Кочеткова и Л.В. Бакинского. – М.: Химия, 1982. – 736 с.
[3] Товбис М.С., Субоч Г.А. Нитрозофенолы и нитрозоанилины – синтез, свойства. – Красноярск: СибГТУ, 2013. – 159 с.
[4] Беляев Е.Ю., Гидаспов Б.В. Ароматические нитрозосоединения. – Л.: Химия, 1989. – 176 с.
[5] Ингольд К. Теоретические основы органической химии. – Пер. с англ. К.П. Бутина; под ред. проф. И.П. Белецкой. – М.: Мир, 1973. – 1056 с.
[6] Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. – М.: Химия, 1975. – 360 с.
[7] Гоготов А.Ф. Нитритные обработки небеленых целлюлоз с последующей кислородно-щелочной делигнификацией // Химия растительного сырья. – 1999. – № 1. – С 89-97.
[8] Khabarov Yu.G., Koshutina N.N. Complex formation by the modified lignosulfonic acids with cations of various metals. – Sixth European Workshop on Lignocel-lulosics and Pulp "Advanced in Lignocellulosics Chemistry Towards High Quality Processes and Products". – France. Bordeaux, 2000. – P. 391-393.
[9] Пат. 2165936 РФ. Способ получения щелочерастворимого хелата железа / Ю.Г. Хабаров, Н.Н. Кошутина, А.Е. Шергин // Открытия. Изобретения. – 2001. – № 12.
[10] Pat. 5169931 US. Int. Cl. C08H 5/02. Nitrite-oxidized lignosulfonates and method of making the same and use of these as dispersants / K.D. Sears, G.J. Byrd. – Publ. Dec. 8, 1992.
[11] Гоготов А.Ф. Нитриты в процессах модификации, переработки и исследования лигнина и лигноцеллюлозных материалов // Химия в интересах устойчивого развития. – 1999. – № 7. – C. 223-227.
[12] Гоготов А.Ф. Нитрозолигнин в качестве стабилизатора целлюлозы при гипохлоритной отбелке // Химия растительного сырья. – 1999. – № 4. – С. 9-12.
[13] Пат. 2566503 РФ. МПК C07G 1/00 (2011.01), C08H 7/00 (2011.01). Способ нитрозирования сульфатного лигнина / Ю.Г. Хабаров, И.М. Бабкин, А.А. Рекун, О.В. Максименко // Бюл. – 2015. – № 30.

Claims (1)

  1. Способ нитрозирования сульфатного лигнина путем смешения водного раствора нитрита натрия, раствора сульфатного лигнина в органическом растворителе и добавления кислотного реагента с последующей выдержкой реакционной смеси, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют диметилсульфоксид, а в качестве кислотного реагента используют катионообменную смолу.
RU2023119957A 2023-07-28 Способ нитрозирования сульфатного лигнина RU2819669C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2819669C1 true RU2819669C1 (ru) 2024-05-22

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169931A (en) * 1991-05-23 1992-12-08 Itt Rayonier Inc. Nitrite-oxidized lignosulfonates and method of making the same and use of these as dispersants
RU2524343C1 (ru) * 2013-03-12 2014-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Способ модификации лигнина
RU2566503C1 (ru) * 2014-04-22 2015-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Способ нитрозирования сульфатного лигнина

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169931A (en) * 1991-05-23 1992-12-08 Itt Rayonier Inc. Nitrite-oxidized lignosulfonates and method of making the same and use of these as dispersants
RU2524343C1 (ru) * 2013-03-12 2014-07-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Способ модификации лигнина
RU2566503C1 (ru) * 2014-04-22 2015-10-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) Способ нитрозирования сульфатного лигнина

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Скрипников Е.А. и др. ИЗУЧЕНИЕ НИТРОЗИРОВАНИЯ ЛИГНОСУЛЬФОНОВЫХ КИСЛОТ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ. ФИЗИКОХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ. Материалы IX международной конференции. Архангельск, 30 июня - 02 июля 2021, Издательство: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 196-200 с. Гоготов А.Ф. Нитрозолигнин в качестве стабилизатора целлюлозы при гипохлоритной отбелке. Журнал: Химия растительного сырья, N 4, 1999, 9-12 с. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI62675C (fi) Preparat bestaoende av lignosulfonater och ett foerfarande foer framstaellning av detsamma
RU2819669C1 (ru) Способ нитрозирования сульфатного лигнина
US4118182A (en) Solutions of azo dyes derived from 4-4-diamino-2,2-stilbenedisulfonic acid
RU2566503C1 (ru) Способ нитрозирования сульфатного лигнина
JPH0227359B2 (ru)
NO153219B (no) Ligninprodukt paa basis av lignosulfonater.
US5043432A (en) Sulfonation of lignins
US5049661A (en) Sulfonation of lignins
CN109851813A (zh) 含多羧基和多膦酸基的木质素磺酸钠及其制备方法与应用
RU2739026C1 (ru) Способ получения деметилированных лигносульфонатов
US3325275A (en) Process for producing nitrogen-rich organic materials especially for use as fertilizers
CN109628665B (zh) 一种以维生素k3废液为原料的铬鞣液及其制备方法
FI66414C (fi) Foerfarande foer framstaellning av lignosulfonatbaserade blandningar foer anvaendning i synnerhet saosom tillsatsaemnen for betong
US1147245A (en) Tanning material and process of preparing the same.
RO113042B1 (ro) Procedeu pentru producerea unei solutii apoase de rasina melamino-formaldehidica sulfonata
JPH05178813A (ja) ニトリット−酸化リグノスルホネート、および酸化リグノスルホネート誘導体の生成方法、ならびに分散剤及び分散液
Sato et al. On the Mechanism of Pulp Bleaching. III. Some Properties of Lignosulfonic Acid Treated with Chlorine Water
CN108794392A (zh) 一种固态球磨合成索拉非尼的方法
SU802229A1 (ru) Поверхностно активна добавка дл бЕТОННОй СМЕСи и СпОСОб EE пОлучЕНи
CN108467352B (zh) 一种非线性光学特性可调控的偶氮化合物及其制备方法
CN1302907A (zh) 一种制备铬鞣剂的方法
KR950007220B1 (ko) 구리 착염 디스아조 화합물의 제조방법
RU2773160C1 (ru) Способ получения целлюлозы
US5043434A (en) Oleum sulfonation of lignins
RU2193568C2 (ru) Способ сульфометилирования лигноуглеводных материалов