纤维素和半纤维素11

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1、林产化工植化3第五章纤维素和半纤维素纤维素引言纤维素是自然界中资源最丰富的有机物质，它是所有植物细胞的“骨架”，它与半纤维素、木素一起构成了植物细胞壁物质，在木材中含量约为50%左右，纤维素由碳、氢、氧三种元素组成，C占44.4%，H占6.2%，O占49.4%，其分子式为(C6H10O5)n，分子量为162n，以葡萄糖基构成。1.结构式单糖开链式§5-1.糖化学基础倒数第二个碳原子上的-OH在右为D型，在左为L型。葡萄糖为Glucose，简写为Glu。甘露糖为Mannose，简写为Man阿拉伯糖为Arabinose，简写为Ara半乳糖为Gal

2、actose，简写为Gal木糖为Xylose，简写为Xyl。上述这些结构是开链式，也可写成哈瓦斯式如葡萄糖大家知道吡喃是六元环，呋喃是五元环，因此我们一般把六元环的糖基称为吡喃型，把五元环的糖基称为呋喃型2单糖哈瓦斯式（1）氧化反应：糖基上的CHO,最下面的-CH2OH均可被氧化成酸，具体要看氧化剂的强弱而定（2）还原反应：-CHO可被还原成醇（3）缩合反应：-CHO可与醇发生缩合反应（4）水解反应：聚糖在一定条件下水解成单糖（5）成脎反应：糖与苯肼作用下,生成脎3、化学反应类型1、存在§5-2纤维素的存在、分离和测定方法纤维素大家并不陌生，

3、如棉花、纸张等，离开了纤维素，人们无法生活，纤维素是自然界中储备量最大，分布最广的天然有机物。纤维素是高等植物成熟细胞壁的主要组成物质。木材：40%~50%禾本科植物：40%~45%苧麻皮：80%~90%棉花：95%~99%树皮：20-30%2、分离、测定为了获得纯度较高的纤维素，必须对植物纤维原料进行处理，从中分离出纤维素，目前有两种途径，一种是对棉纤维素进行分离和精制，因为棉花纤维素含纤维素95%-99%，仅含少量的脂肪、蜡、果胶质和聚戊糖。实验室精制系将棉花用苯-醇混合液脱脂后，再用1%氢氧化钠溶液在氮气流下煮沸，可以得到相当纯净的纤维

4、素（纯度在99%以上）。另一种是从木材和其他植物纤维原料中制备，需要从中除掉相当多的伴生物如木质素、半纤维素及果胶等，也就不可避免地会引起纤维素的分解，制得的纤维素其纯度也就远不及棉纤维素。从木材和其他植物纤维原料中制备:处理方法试样试剂后处理硝酸乙醇法气干试样1：4的酸醇热水洗亚氯酸纳法苯醇抽提后NaClO2冰水洗氯化法苯醇抽提后氯水6g/LNaClO2+热水过醋酸法苯醇抽提后30%H2O2热水洗+冰醋酸(1:1)综纤维素克-贝纤维素英国人克劳斯和贝文（CrossandBevan）于1880年提出的分离纤维素的方法，所得的纤维素称之为克贝纤

5、维素或简称为C.B纤维素。该法用氯气处理润湿的无抽提物试料，使木素转化为氯化木素，然后用亚硫酸及2%亚硫酸钠溶液洗涤，以溶出木素。重复以上处理，直至加入亚硫酸钠后仅显淡红色为止。在上述条件下，非纤维素的碳水化合物也部分被溶出，另外还有0.1-0.3%的木素仍残留在克贝纤维素中。克贝纤维素降解较综纤维素稍多，但与工业纸浆中的纤维素相比，其降解程度则较小，它含纤维素与一部分半纤维素。硝酸乙醇法纤维素硝酸乙醇法测定纤维素含量是法国人库尔施奈尔和霍费(Kurschner&Hoffer)所提出：用20%硝酸和80%乙醇的混合液，在加热至沸腾(75-80

6、℃)的条件下处理无抽提物的植物纤维原料，使其所含木素变为硝化木素，并溶于乙醇之中，所得残渣过滤即为硝酸乙醇纤维素。此法使原料中大部分半纤维素水解，故测定结果较同一原料的克贝纤维素含量低。而且在测定过程中，纤维素分子链也发生降解，故其组成，性质与克贝纤维素也有所不同。综纤维素包括了试样中的纤维素和半纤维素，不可避免的尚含微量残余木素。用5%NaOH和24%KOH分两步在氮气条件下处理综纤维素,重复处理，使其半纤维素和残余木素含量逐步下降，从而获得纤维素（其纤维素得率也逐渐减少），随着试样的品种和测定方法之不同，分离的纤维素得率在40-60%之间

7、。不论哪种分离方法，在分离纤维素过程中，纤维素都受到不同程度的降解，所得的结果均是在特定条件下获得的，故所得的百分含量值必须冠以其分离方法。1、纤维素的大分子结构纤维素是由很多吡喃型D-葡萄糖基，在1-4位置上彼此以ß-苷键连接而成的线型高聚物，其结构如下：§5-3纤维素大分子化学结构、聚合度和分子量的测定方法、多分散性和分级A纤维素大分子的结构单元：(a)纤维素的强酸水解1921年Menier-Willianes用浓H2SO4水解纯的棉花纤维，分离出得率为90.7%的结晶D-葡萄糖。这对于确定纤维素聚合物是由脱水D-葡萄糖的重复单元所组成是

8、一个好的证明。1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化，转化成纤维素醋酸酯，然后甲醇解得到得率为95.5%的甲基-D-葡萄糖苷和甲基-D-葡萄糖苷的混合物