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1、林產(chǎn)化工植化3第五章纖維素和半纖維素纖維素引言纖維素是自然界中資源最豐富的有機(jī)物質(zhì)，它是所有植物細(xì)胞的“骨架”，它與半纖維素、木素一起構(gòu)成了植物細(xì)胞壁物質(zhì)，在木材中含量約為50%左右，纖維素由碳、氫、氧三種元素組成，C占44.4%，H占6.2%，O占49.4%，其分子式為(C6H10O5)n，分子量為162n，以葡萄糖基構(gòu)成。1.結(jié)構(gòu)式單糖開鏈?zhǔn)健?-1.糖化學(xué)基礎(chǔ)倒數(shù)第二個(gè)碳原子上的-OH在右為D型，在左為L(zhǎng)型。葡萄糖為Glucose，簡(jiǎn)寫為Glu。甘露糖為Mannose，簡(jiǎn)寫為Man阿拉伯糖為Arabinose，簡(jiǎn)寫為Ara半乳糖為Gal
2、actose，簡(jiǎn)寫為Gal木糖為Xylose，簡(jiǎn)寫為Xyl。上述這些結(jié)構(gòu)是開鏈?zhǔn)剑部蓪懗晒咚故饺缙咸烟谴蠹抑肋拎橇h(huán)，呋喃是五元環(huán)，因此我們一般把六元環(huán)的糖基稱為吡喃型，把五元環(huán)的糖基稱為呋喃型2單糖哈瓦斯式（1）氧化反應(yīng)：糖基上的CHO,最下面的-CH2OH均可被氧化成酸，具體要看氧化劑的強(qiáng)弱而定（2）還原反應(yīng)：-CHO可被還原成醇（3）縮合反應(yīng)：-CHO可與醇發(fā)生縮合反應(yīng)（4）水解反應(yīng)：聚糖在一定條件下水解成單糖（5）成脎反應(yīng)：糖與苯肼作用下,生成脎3、化學(xué)反應(yīng)類型1、存在§5-2纖維素的存在、分離和測(cè)定方法纖維素大家并不陌生，
3、如棉花、紙張等，離開了纖維素，人們無法生活，纖維素是自然界中儲(chǔ)備量最大，分布最廣的天然有機(jī)物。纖維素是高等植物成熟細(xì)胞壁的主要組成物質(zhì)。木材：40%~50%禾本科植物：40%~45%苧麻皮：80%~90%棉花：95%~99%樹皮：20-30%2、分離、測(cè)定為了獲得純度較高的纖維素，必須對(duì)植物纖維原料進(jìn)行處理，從中分離出纖維素，目前有兩種途徑，一種是對(duì)棉纖維素進(jìn)行分離和精制，因?yàn)槊藁ɡw維素含纖維素95%-99%，僅含少量的脂肪、蠟、果膠質(zhì)和聚戊糖。實(shí)驗(yàn)室精制系將棉花用苯-醇混合液脫脂后，再用1%氫氧化鈉溶液在氮?dú)饬飨轮蠓校梢缘玫较喈?dāng)純凈的纖維
4、素（純度在99%以上）。另一種是從木材和其他植物纖維原料中制備，需要從中除掉相當(dāng)多的伴生物如木質(zhì)素、半纖維素及果膠等，也就不可避免地會(huì)引起纖維素的分解，制得的纖維素其純度也就遠(yuǎn)不及棉纖維素。從木材和其他植物纖維原料中制備:處理方法試樣試劑后處理硝酸乙醇法氣干試樣1：4的酸醇熱水洗亞氯酸納法苯醇抽提后NaClO2冰水洗氯化法苯醇抽提后氯水6g/LNaClO2+熱水過醋酸法苯醇抽提后30%H2O2熱水洗+冰醋酸(1:1)綜纖維素克-貝纖維素英國人克勞斯和貝文（CrossandBevan）于1880年提出的分離纖維素的方法，所得的纖維素稱之為克貝纖
5、維素或簡(jiǎn)稱為C.B纖維素。該法用氯氣處理潤(rùn)濕的無抽提物試料，使木素轉(zhuǎn)化為氯化木素，然后用亞硫酸及2%亞硫酸鈉溶液洗滌，以溶出木素。重復(fù)以上處理，直至加入亞硫酸鈉后僅顯淡紅色為止。在上述條件下，非纖維素的碳水化合物也部分被溶出，另外還有0.1-0.3%的木素仍殘留在克貝纖維素中?？素惱w維素降解較綜纖維素稍多，但與工業(yè)紙漿中的纖維素相比，其降解程度則較小，它含纖維素與一部分半纖維素。硝酸乙醇法纖維素硝酸乙醇法測(cè)定纖維素含量是法國人庫爾施奈爾和霍費(fèi)(Kurschner&Hoffer)所提出：用20%硝酸和80%乙醇的混合液，在加熱至沸騰(75-80
6、℃)的條件下處理無抽提物的植物纖維原料，使其所含木素變?yōu)橄趸舅?，并溶于乙醇之中，所得殘?jiān)^濾即為硝酸乙醇纖維素。此法使原料中大部分半纖維素水解，故測(cè)定結(jié)果較同一原料的克貝纖維素含量低。而且在測(cè)定過程中，纖維素分子鏈也發(fā)生降解，故其組成，性質(zhì)與克貝纖維素也有所不同。綜纖維素包括了試樣中的纖維素和半纖維素，不可避免的尚含微量殘余木素。用5%NaOH和24%KOH分兩步在氮?dú)鈼l件下處理綜纖維素,重復(fù)處理，使其半纖維素和殘余木素含量逐步下降，從而獲得纖維素（其纖維素得率也逐漸減少），隨著試樣的品種和測(cè)定方法之不同，分離的纖維素得率在40-60%之間
7、。不論哪種分離方法，在分離纖維素過程中，纖維素都受到不同程度的降解，所得的結(jié)果均是在特定條件下獲得的，故所得的百分含量值必須冠以其分離方法。1、纖維素的大分子結(jié)構(gòu)纖維素是由很多吡喃型D-葡萄糖基，在1-4位置上彼此以?-苷鍵連接而成的線型高聚物，其結(jié)構(gòu)如下：§5-3纖維素大分子化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合度和分子量的測(cè)定方法、多分散性和分級(jí)A纖維素大分子的結(jié)構(gòu)單元：(a)纖維素的強(qiáng)酸水解1921年Menier-Willianes用濃H2SO4水解純的棉花纖維，分離出得率為90.7%的結(jié)晶D-葡萄糖。這對(duì)于確定纖維素聚合物是由脫水D-葡萄糖的重復(fù)單元所組成是
8、一個(gè)好的證明。1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化，轉(zhuǎn)化成纖維素醋酸酯，然后甲醇解得到得率為95.5%的甲基?-D-葡萄糖苷和甲基?-D-葡萄糖苷的混合物
