[发明专利]一种羧基化木质素衍生物及其制备方法

说明书

本申请涉及一种羧基化木质素衍生物及其制备方法。所述羧基化木质素衍生物的特征在于，在所述羧基化木质素衍生物的结构中，所述木质素上的通过氧化反应使1～15％的苯环开环形成的羧基与非离子型亲水性基团接枝。本申请的羧基化方法不以牺牲木质素中的大量酚羟基为代价，通过苯环开环产生新的羧基，显著提高木质素的活性。

技术领域

本申请涉及木质素的羧基化，所述木质素的苯环经氧化后开环产生羧基，与非离子型亲水性基团接枝形成活性得到提高的羧基化木质素衍生物。本申请还涉及所述羧基化木质素衍生物的制备方法。

背景技术

木质素因富含酚基和脂族羟基而具有独特的功能，是化学修饰和化学反应的很好的基础材料，可用于开发新的生物基材料，目前该领域已开发出多种具有不同功能的木质素衍生物(参照专利文献1)。

对于羧基化的木质素衍生物，在过去几十年中，通过化学羧基化制备木素基功能型高聚物一直是木质素研究的热点，但是其复杂结构引起的化学反应“惰性”制约了相关研究。因此，提高木质素的反应活性和制备高活性的木质素成为目前功能性木质素衍生物研究中的关键(参照专利文献2)。

木质素的结构复杂，具有疏水性的多苯环结构，可为表面活性剂提供疏水基团，另外其含有的酚羟基等共轭基团还可提供优异的抗氧化性和抗紫外性能。木质素类表面活性剂根据其修饰基团的种类与特性分为三大类：木质素离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂(参照非专利文献1)。

木质素离子型表面活性剂存在如下问题：1.污染环境或存在其他不良影响，例如，硫类物质对环境造成污染，破坏土壤渗透压；2.对水溶液的酸碱值较为敏感，有很强的酸碱效应。例如，木质素磺酸盐在酸性溶液中产生磺酸基，导致溶解度大大减小，以沉淀形式析出，从而失去表面活性以及乳化特性。3.降低某些产品的品质，例如，对于某些食品和护肤品(参照非专利文献2)。木质素离子型表面活性剂存在的这些问题导致其使用受到一定程度的限制。

目前，非离子型表面活性剂成为开发新型木质素类表面活性剂的方向。非离子型表面活性剂具有电离性弱、受酸碱度影响小、易与其他类型表面活性剂复配使用、稳定且不易形成沉淀、耐硬水和低起泡等优点。现有技术中制备木素基非离子型表面活性剂的方法以修饰木质素侧链上酚羟基以及芳香环上酚羟基为主，通过接枝非离子型亲水性基团(例如，聚乙二醇二缩水甘油醚)产生木质素非离子表面活性剂。

但是上述木质素类非离子型表面活性剂制备方法的缺点在于，所述修饰以牺牲木质素中高含量的酚羟基为代价，由此降低了木质素的抗氧化性和抗紫外线的能力，导致木质素表面活性剂的高附加值降低(参照非专利文献3)。

现有技术文献

专利文献1：CN105968852B

专利文献2：CN104610514B

非专利文献1：Cole B W,Huth S,Runnels P.Modification of High-YieldPulps with Polyethylene Glycols.I.Model Compound and Isolated Lignin Studies[J].Journal of Wood Chemistry and Technology,1993,13(1):14.

非专利文献2：Homma H,Kubo S,Yamada T,et al.Preparation andCharacterization of Amphiphilic Lignin Derivatives as Surfactants[J].Journalof Wood Chemistry and Technology,2008,28(4):270-282.