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木質素作為一種從木質化植物細胞中提取的化學原料，在酸效果下也難以水解，是一種分子質量較高的物質。其化學構造是苯丙烷類構造單元構成的雜亂化合物，共有三種根本構造(非縮合型構造)，即愈創木基構造、紫丁香基構造和對羥苯基構造。
木質素單體的分子構造一起富含多種活性官能團，如羥基、羰基、羧基、甲基及側鏈構造。其間羥基在木質素中存在較多，以醇羥基和酚羥基兩種方式存在，而酚羥基的多少又直接影響到木質素的物理和化學性質，如能反映出木質素的醚化和縮合程度，一起也能衡量木質素的溶解功能和反響能力；在木質素的側鏈上，有對羥基安息香酸、香草酸、紫丁香酸、對羥基肉桂酸、阿魏酸等酯型構造存在，這些酯型構造存在于側鏈的α位或γ位。在側鏈α位除了酯型構造外，還有醚型銜接，或作為聯苯型構造的碳-碳聯合。同酚羥基相同，木質素的側鏈構造也直接關系到它的化學反響性。
因為木質素的分子構造中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共扼雙鍵等活性基團，因而能夠進行氧化、復原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、鹵化、硝化、縮聚或接枝共聚等很多化學反響。其間，又以氧化、酞化、磺化、縮聚和接枝共聚等反響功能在研討木質素的使用中顯現著尤為重要的效果，一起也是擴展其使用的重要途徑。
在此過程中，磺化反響又是木質素使用的基礎和條件，到目前為止，木質素的使用大都以木質素磺酸鹽的方式加以使用。在亞硫酸鹽法出產紙漿的技術中，恰是因為亞硫酸鹽溶液與木粉中的本來木質素發作了磺化反響，引進了磺酸基，增加了親水性，然后這種木質素磺酸鹽在酸性蒸煮液中進一步發作水解反響，使與木質素結合著的半纖維素發作解聚，從而使木質素磺酸鹽溶出，完成了木質素、纖維素與半纖維素的別離，得到了紙漿。
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