《植物纤维学》课堂笔记 04.doc

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1、@《植物纤维学》课堂笔记?第三章纤维素及其衍生物第一节纤维素的化学结构及生物合成一．纤维素的化学结构以植物纤维为原料的制浆造纸过程其基本原理：见笔记P.1（一）碳水化合物：自然界中广泛分布的二种多羟醛或多羟酮及它们分子之间的缩水产物。碳水化合物分类：见笔记P.2（二）单糖构型1．构型：分子中的基团和原子团被化学键所固定的稳定的空间几何排列。五种代表性的单糖构型：D-Gluglucose单糖命名：D/L命名法：单糖的构型是以最简单的糖g甘油醛的构型为标准而确定。甘油醛中间的C是一个不对称中心，所以有2个立体异构体形式，即D型甘油醛（-OH在

2、右）和L型（-OH在左）他们互为对映体。湖北工业大学?第17页（共页）@《植物纤维学》课堂笔记?凡是单糖分子中距羰基最近的不对称C与D型甘油醛分子中的不对称C构型相同时称为D型糖，反之与L型甘油醛构型相同时称为L型单糖。天然葡萄糖均为D型。湖北工业大学?第17页（共页）@《植物纤维学》课堂笔记?2．单糖的环状结构单糖的环状结构是因为六圆环中有一个O，故称氧环式结构。它比在开链式结构中多一个不对称C（C`1）称为甙原子，甙原子上的-OH称为甙羟基。甙羟基与C`5上-OH同侧叫α-D-Glu,异侧叫β-D-Glu两者互为异构体，称为异头物，甙

3、原子称为异头C。C`2-C`4上的-OH在环状结构中排布方式为左上右下。六圆环的骨架与吡喃环相似，所以把具有六圆环的糖类称为吡喃糖pyranose将具有五圆环的糖类称为呋喃糖furanose自然界中的葡萄糖大多是吡喃糖，仅有少数葡萄糖的衍生物是呋喃糖。吡喃式的稳定性大于呋喃式，因为环越大，分子内力越小，越稳定。在酸存在下，单糖分子中甙羟基和其他羟基化合物（如醇）作用生成混合的缩醛或缩酮称为甙。糖与羟基化合物所形成的衍生物叫糖甙，中间的化学键叫糖甙键。湖北工业大学?第17页（共页）@《植物纤维学》课堂笔记?（三）单糖的构象具有一定构型的任何

4、分子在它内部化学键允许限度之内当原子或原子团发生旋转或相互扭转时，能以不同的空间排列方式存在，这种空间排列就称之为构象。纤维素构象小结：①纤维素具有线状直链结构是β-D-吡喃式葡萄糖基通过1→4β甙键连接而成的天然高分子化合物。②β-D-葡萄糖基处于椅式构象③β-D-葡萄糖基的1，2，3，4位C上的-OH及C~6上的羟甲基都处于平伏键位置。（而α-D-G甙羟基处于直立键上。元素分析得纤维素实验式为：C6H10O5，分子量为162。分子量M/163=n为葡萄糖基的数目，成为聚合度（degree）N随纤维来源、制备方法和测定方法而异。D-葡萄

5、糖基上游离羟基是在2、3、6位，1、4、5位是化学键连接。纤维素化学结构特点：①天然纤维素是由许多D-吡喃式葡萄糖基相互以1，4β甙键连接而成的多糖。②葡萄糖基环上有3个游离的-OH，其中C~2、C~3上为仲醇羟基而C~6上为伯醇羟基，后者比前者反应能力强的多，这些羟基对纤维素性质有决定性影响。③纤维素分子链有3个末端基，其性质不同：在一端的葡萄糖基中，C~4上多一个仲醇羟基；在另一端的葡萄糖基中，则在C~1上多一个甙羟基，这个甙羟基上的H比较容易转位与氧环结合使环式结构变为开链式结构，因此C~1便变成醛基，显还原性。所以甙羟基具有潜在的

6、还原性又有隐性醛基之称。由于纤维素的每一个分子链只有一端具有隐性醛基所以整个分子具有极性和方向性。二．纤维素的生物合成：P.164.第二节纤维素分子量和聚合度多分散性（或不均一性）：纤维素是由不同聚合度的分子组成，因此由植物原料制成的粕，其纤维素分子量也是不均一的，这种分子量的不均一性，称做多分散性。P.166一．数量平均分子量Mn和数量平均聚合度Pn二者皆是按分子的数量统计得到的。Mn=总重量/总分子量=∑NiMi（式中Ni为第i个组分占全部分子总数的分数叫i聚物的数量分数，或分子分数。因M=163n，所以Pn=Mn/162=∑NiPi

7、二．重量平均分子量Mn，重量平均聚合度Pw。重量分子量是以重量为统计单位所求出的平均分子量。重均分子量=聚合度不同的纤维素的分子质量与其重量的分数的乘积之总和Mw=∑Wi'Mi（Wi'重量分数）以聚合度表示则是Pw=∑Wi'PiMw不仅与分子数量有关，更与分子量有关。若纤维素试样分子的分子量是均一的，即只有一种分子量，这成为单分散性性质物质，则∑ni=ni=n（分子数）Mi=M（n，M表示这种但分散性物质的分子数与分子量）通常Mn

8、大而对Pw影响较小。因为Pw>Pn故Mw>Mn（因为Mw=162Pw，Mn=162Pn）所以Pw/Pn>1,Mw/Mn>1且二者比值越大，说明纤维素的分子量越分散。纤维素的多分散性可用U表示：