《纤维素及其衍生物》PPT课件

当α∑n=i M1i时2 ∑ni Mi
Mη= ----------- = Mw
通常α = 0.5~1.0
Mn < Mη ≤ Mw
三、纤维素分子量和聚合度的测定方法
化学方法：端基分析法； 热力学方法：沸点升高、冰点降低法、蒸气压下降法、
渗透压法； 光学方法：光散射法； 动力学方法：黏度法、超速离心沉淀及扩散法； 其他方法：凝胶渗透色谱法。
2．纤维素的多分散性
纤维素是不同聚合度的分子混合物，即分子结构单 元相同，结构单元间的连接方式也相同，但各个分子的 聚合度不同。这种现象称之为纤维素的多分散性。
二、常用的统计平均分子量和平均聚合度
常用的统计平均分子量有：
数均分子量 Mn ； 质均分子量 Mw ； 黏度平均分子量 Mη ； Z-均分子量 Mz 。
可以分出2,3,6—三甲基葡萄糖。
甲基化纤维素
H+ H2O
CH2OCH3
o OH
HO OCH3 H H OCH3
2,3,6—三甲基葡萄糖
（2）D-葡萄糖基的构型为β-型
包含在麦芽糖中的糖酵素，很容易破坏α-配糖连接， 而对β-配糖连接则无作用。相反、包含在纤维素中的酵 素，只能破坏β-配糖连接，而对α-配糖连接无作用。
1．纤维素分子的基本结构单元
1921年Mener-Willians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。
1922年Irvine和Hirst把棉花醋酸化，转化成纤维素醋酸 酯，然后甲醇解得到一种得率为：95.5%的甲基α-D-葡 萄糖苷和甲基-β-D-葡萄糖苷的混合物,不含戊糖和其它 物质。
1．数均分子量 Mn
对于一个纤维素试样：
分子量分别为：M1、M2、… Mi … 分子个数为： n1、n2、… ni … 第 i 组聚合物的质量为：wi = ni Mi
Mn
M=i
分子的总质量 ------------------------
------
=
分子的总个数
∑ni
---------
∑ni
=
∑
------n-i ∑ni
Mi
=
∑ Ni Mi
注：Ni = i 组聚合物的分子分数
Pn = Mn /162 =∑ Ni Pi
2．质均分子量Mw
∑--n-Mi-w -M=i2∑---------
wi Mi
=
∑ni Mi
∑wi
-------
wi -
PPiw
∑wi
=
Mw ------------
162
二．植物细胞壁中纤维素的生物合成
细胞壁生物合成的过程包括： 细胞壁中聚合物母体的形成(糖核苷酸，
UDP-D-葡萄糖)； 聚合物的生物合成； 细胞壁中聚合物的聚集。
CH2OH O
O HN
HO OH
OO
O N 尿苷
O OH
P O-
O
P O-
O
CH2
O
HO OH
UDPG — Uridine Diphosphate Glucose UDP — 葡萄糖 尿苷二磷酸酯葡萄糖
测定方法
端基分析 沸点升高 冰点下降 气相渗透压 膜渗透压 光散射 超速离心 沉降速度 超速离心 沉降平衡
粘度 凝胶渗透色谱
适用相对 分子质量范围
3104以下 3104以下 5103以下 3104以下 2104~1106 2104~1107
1104~1107
1104~1106
1103~1107 1103~5106
=
∑---------
3.黏均分子量Mη
Mη= ( ∑Wi Mi )1/
Mi ∵ ∑ni Mi
wi
ni
Wi
=
--------- = ∑wi
------------
1
∑ni Mi +
∴
Mη=
(
------------- )1/
∑ni
Mi
当αMi= -1时 ∑ni
∑ni Mη= ---------- = Mn
UDP-D-葡萄糖 + [(1-4) - ß-D-葡萄糖]n → [(1ຫໍສະໝຸດ Baidu4) - ß-D-葡萄糖]n+1 + UDP 聚合物的生物合成
细胞壁中聚合物的聚集
第二节 纤维素的分子量和聚合度 一、概 述
1．纤维素的分子式 C6H11O5 -（C6H10O5)n- C6H11O5
M = DP X l62+18
另外也有人将纤维素先溶于40%HCL或72%H2SO4中，放置 12~24hr，然后冲稀至含酸低于1%的水解液，再煮沸数 小时，纤维素几乎完全成葡萄糖，其得率达理论值的 96%~98%。
由此证明：纯纤维素只含葡萄糖基。
2．葡萄糖基的键合
（1）葡萄糖基之间为1-4苷键连接 将纤维素甲基化，可以得到甲基纤维素，将它水解
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
从能源的观点看：
太阳能是无限的，而植物经过叶绿素与水和二氧化 碳进行光合作用，产生大量纤维素也是无限的。所以可 以说纤维素是自然界中取之不尽，可以再生的有机资源。
一．纤维素的化学结构
研究方法：纤维素是天然高分子化合物，其化学结 构式的确定，就是将纤维素水解成纤维素叁糖、纤维素 贰糖，最后一个产物是葡萄糖。
平均相对 分子质量类型
数均 数均 数均 数均 数均 质均
各种平均
质均、Z均
粘均 各种平均
方法类型
绝对法 相对法 相对法 相对法 绝对法 绝对法
绝对法
绝对法
相对法 相对法
（六） 黏 度 法
1．黏度的基本概念 黏度是指液体流动时，流体内摩擦力大小的表现。
f - 内摩擦力
u
液体流动方向
A
f ∝ A du/ dx
CH2OH O OH
O OH
OH
CH2OH OO
OH HO
OH
CH2OH OH O
OH C H O
OH
纤维素的化学结构
H OH
HO OH H HH o O
CH2OH
CH2OH
o H
O
OH H
H OH
H OH
OH H
o CH2OH
O
n -2
2
CH2OH H o OH OH H H H OH
Stereochemical Structure
3．纤维素中的羟基
纤维素化学结构式的结构单元中，含有三个游离醇 羟基，分别处于葡萄糖基环的2、3、6位，其中在C6上的 羟基为伯羟基，而C2、C3上的羟基为仲羟基。
4．纤维素大分子中的末端基
纤维素大分子的两个末端基的性质是不 同。 一端为还原性末端基； 另一端为非还原性末端基。
还原性末端基 非还原性末端基
u
f =ηA du/dx
dx A
f
η为比例常数，称 之为流体的黏度系 数，简称黏度。单 位 mPa•s (cP)。