name: Изучение химического состава и структуры препаратов диоксанлигнина методами ЯМР-спектроскопии
keyword_list: лигнин химическая структура хвойные породы древесины арктические растения флоэма спектроскопия ЯМР
abstract: Цель работы – изучить особенности химического состава и структуры препаратов диоксанлигнина с применением методов ЯМР-спектроскопии и получить на этой основе новые знания о строении лигнинов различного биологического происхождения.
  Использование комбинации 2D ЯМР-экспериментов в сочетании с экспертной системой анализа и моделирования ЯМР-спектров позволило провести назначение не идентифицированным ранее кросс-пикам и расширить базу данных химических сдвигов структурных фрагментов лигнина. Среди впервые идентифицированных методами ЯМР структурных фрагментов лигнина – метил-замещенный фенилкумарон, изомер кетона Гибберта, диванилилтетрагидрофуран и продукты деструкции фрагмента 1,2-диарилпропана. Также установлено, что для наиболее точной идентификации известных структурных фрагментов по данным 2D ЯМР-спектроскопии, соответствие экспериментальных значений химических сдвигов со справочными данными должно быть в пределах ± 0,05 м.д. для 1H и ± 0,5 м.д. для 13C.
  Исследование химической структуры препаратов диоксанлигнина в сравнении с другими малоизмененными лигнинами позволило установить ряд особенностей. Показано, что в наибольшей степени гидролитической деструкции подвергаются фрагменты спиродиенона и β-арилового эфира, что может быть критичным в отношении идентификации структуры протолигнина. Установлено, что выделяемый в ходе ацидолиза формальдегид может связываться с бензилспиртовыми гидроксильными группами β-ариловых эфиров с образованием 1,3-диоксановой структуры. 
  Сравнительное исследование препаратов диоксанлигнина, выделенных из древесины различных хвойных пород показало, что их состав не имеет существенных различий по химической структуре. Исключением является присутствие дигидрокверцетина в составе препарата диоксанлигнина лиственницы и отсутствие фрагментов секоизоларицирезинола и диванилилтетрагидрофурана в составе препаратов диоксанлигнина можжевельника. Разница в количестве содержащихся структурных единиц и функциональных групп для диоксанлигнинов, выделенных из древесины сосны, лиственницы и можжевельника незначительна. 
  В ходе исследования химического состава и структуры диоксанлигнина камнеломки показано, что лигнин камнеломки извлекается в комплексе с веществами нелигнинной природы, представляющими собой помимо остаточных углеводов, суберин, белки и высокомолекулярные полифенольные компоненты. Установлено, что макромолекулы лигнина, присутствующие в составе исследуемого препарата, состоят из фрагментов β-арилового эфира, с незначительным присутствием фенилкумарана и резинола. Мономерный состав диоксанлигнина камнеломки представлен в основном единицами H- и G-типа с не значительной долей S-единиц (S/G 0,32), что нехарактерно для лигнинов двудольных растений. 
  По результатам анализа ЯМР-спектров диоксанлигнина флоэмы ели, выделенного после предварительного щелочного гидролиза, установлено, что состав мономерных единиц лигнина флоэмы ели не существенно отличается от лигнина ксилемы ели, за исключением незначительного количества Н-структур. Среди димерных фрагментов наибольшие различия наблюдаются в количестве фрагментов фенилкумарана. 
  В ходе исследования особенностей химической структуры препаратов диоксанлигнина флоэмы и ксилемы березы установлено, что лигнин флоэмы березы в большей степени обогащен гваяцильными единицами, соотношение S/G составляет 0,86, в то время как в составе лигнина ксилемы березы – 2,74. Также в лигнине флоэмы березы, в отличие от ксилемы, содержится больше фрагментов фенилкумарана, а также β-арилового эфира, соединяющих гваяцильные единицы.
  Показано, что извлечение лигнина из флоэмы должно обязательно сопровождаться предварительным этапом щелочного гидролиза. Исследование препаратов диоксанлигнина флоэмы, содержащих в составе нелигниные полифенольные компоненты, показало, что они в значительной степени оказывают влияние на результат анализа структуры лигнина и могут привести к неточной идентификации и количественной оценке содержания основных типов связей и функциональных групп. Сочетание методов 13С и 31Р ЯМР оказалось наиболее эффективным в идентификации структуры высокомолекулярных полифенольных компонентов нелигнинной природы, присутствующих в составе диоксанлигнина.
chairman_dissertation_council.name: Константин
chairman_dissertation_council.surname: Боголицын
chairman_dissertation_council.patronymic: Григорьевич
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой теоретической и прикладной химии
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: AAA-6432-2019
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6602102321
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Елена
organization_supervisor.surname: Кудряшова
organization_supervisor.patronymic: Владимировна
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 31.19.29
rubrics.name: Анализ органических веществ
rubrics.code: 31.25.15
rubrics.name: Структура и свойства природных и синтетических высокомолекулярных соединений
oecds.code: 01.04.UY
oecds.name: POLYMER SCIENCE
speciality_codes.name: Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины
speciality_codes.code: 05.21.03
supervisors.fio: Кожевников Александр Юрьевич
supervisors.scientific_degree: Кандидат химических наук
supervisors.speciality_code: Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Евстигнеев Эдуард Иванович
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Белый Владимир Александрович
opponents.scientific_degree: Кандидат химических наук
opponents.speciality_code: Физическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА", СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА, САФУ, САФУ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА"
protection_organization.ogrn: 1022900517793
protection_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
protection_organization.supervisor_surname: КУДРЯШОВА
protection_organization.supervisor_patronymic: ВЛАДИМИРОВНА
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ФГАОУ ВО "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА", СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА, САФУ, САФУ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВЕРНЫЙ (АРКТИЧЕСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА"
author_organization.ogrn: 1022900517793
author_organization.supervisor_name: ЕЛЕНА
author_organization.supervisor_surname: КУДРЯШОВА
author_organization.supervisor_patronymic: ВЛАДИМИРОВНА
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения