日本的八浜羲和曾對木質(zhì)素下過這樣的定義：木質(zhì)素是在酸作用下難以水解的相對分子質(zhì)量較高的物質(zhì)，主要存在于木質(zhì)化植物的細(xì)胞中，強(qiáng)化植物組織。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是苯丙烷類結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜化合物，共有三種基本結(jié)構(gòu)(非縮合型結(jié)構(gòu))，即愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu)、紫丁香基結(jié)構(gòu)和對羥苯基結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)式如圖1.1所示，同時含有多種活性官能團(tuán)，如羥基、羰基、羧基、甲基及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)。其中羥基在木質(zhì)素中存在較多，以醇羥基和酚羥基兩種形式存在，而酚羥基的多少又直接影響到木質(zhì)素的物理和化學(xué)性質(zhì)，如能反映出木質(zhì)素的醚化和縮合程度，同時也能衡量木質(zhì)素的溶解性能和反應(yīng)能力；在木質(zhì)素的側(cè)鏈上，有對羥基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、對羥基肉桂酸、阿魏酸等酯型結(jié)構(gòu)存在，這些酯型結(jié)構(gòu)存在于側(cè)鏈的α位或γ位。在側(cè)鏈α位除了酯型結(jié)構(gòu)外，還有醚型連接，或作為聯(lián)苯型結(jié)構(gòu)的碳-碳聯(lián)結(jié)。同酚羥基一樣，木質(zhì)素的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)也直接關(guān)系到它的化學(xué)反應(yīng)性。
對羥苯基結(jié)構(gòu) 愈創(chuàng)木基結(jié)構(gòu) 紫丁香基結(jié)構(gòu)
圖1.1 木質(zhì)素單體的分子結(jié)構(gòu)
由于木質(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(tuán)，因此可以進(jìn)行氧化、還原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、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(xué)反應(yīng)。其中，又以氧化、酞化、磺化、縮聚和接枝共聚等反應(yīng)性能在研究木質(zhì)素的應(yīng)用中顯示著尤為重要的作用，同時也是擴(kuò)大其應(yīng)用的重要途徑。在此過程中，磺化反應(yīng)又是木質(zhì)素應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提，到目前為止，木質(zhì)素的應(yīng)用大都以木質(zhì)素磺酸鹽的形式加以利用。在亞硫酸鹽法生產(chǎn)紙漿的工藝中，正是由于亞硫酸鹽溶液與木粉中的原本木質(zhì)素發(fā)生了磺化反應(yīng)，引進(jìn)了磺酸基，增加了親水性，而后這種木質(zhì)素磺酸鹽在酸性蒸煮液中進(jìn)一步發(fā)生水解反應(yīng)，使與木質(zhì)素結(jié)合著的半纖維素發(fā)生解聚，從而使木質(zhì)素磺酸鹽溶出，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素、纖維素與半纖維素的分離，得到了紙漿，同時也使木質(zhì)素的應(yīng)用成為了可能。
