木材化学复习资料

植物纤维：失去生命机能的细长锐端永久细胞成为植物纤维。

木质素：由苯丙烷单元(C6-C3单元)脱氢聚合物，通过醚键、碳碳键连接而成的，具有一定的甲氧基的三维立体结构的芳香族高分子化合物类物质的总称。

木质素的作用：（1）加固作用：和半纤维素一起作为细胞壁物质填充在初生壁和次生壁中纤维素微纤丝之间，使细胞壁加固。（2）粘结作用：存在于胞间层，使相邻细胞粘结在一起。（3）阻止微生物攻击、增强抗压强度。（4）减小细胞壁横向的透水性，加强植物茎干的纵向输导能力。

木质素在木材中的分布：（1）样品的采集部位越高木质素含量越少。（2）在相同的树高部分心材部分的木质素较边材多心材比边材木质素紫丁香基含量高。

木质素在细胞中的分布：植物细胞中：木素浓度最高的部位是在复合胞间层；次生壁的浓度较低，但由于次生壁比复合胞间层厚的多，至少70％以上的木素位于次生壁。（木质素浓度：胞间层＞初生壁＞次生壁）针叶材管胞次生壁木质素浓度比胞间层木质素低，但由于次生壁的体积比胞间层大得多，木材木质素主要存在于次生壁中。

有机溶剂抽提物的化学组成：（1）萜烯类化合物：单萜类、倍半萜类、二萜类、三萜类、多萜类（2）脂肪族化合物：脂肪醇、脂肪酸、脂肪和蜡等（3）芳香族化合物：芪、木酚素、黄酮类化合物、单宁（4）碳水化合物：葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉等

综纤维素：是指植物纤维原料在除去抽出物和木素后所保留的全部碳水化合物，即植物纤维原料中纤维素和半纤维素的总和，又称为全纤维素。（木材经脱脂后，再除去木质素，残留下来的全部高聚糖，即纤维素和半纤维素的总和。）

制备综纤维素的方法有：（1）氯化法（2）亚氯酸钠法（3）二氧化氯法（4）过醋酸法

测定综纤维素的方法有三种：（1）脱脂木粉通氯气，再用乙醇胺的乙醇溶液除去木质素，反复处理至木粉变白为止。（2）用酸性亚氯酸钠（NaClO2)溶液反复处理脱脂木粉至变白。（3）用ClO2+NaHCO3的饱和溶液反复处理脱脂木粉至变白。

纤维素：β-D-葡萄糖基以1-4苷键连接而成的线状高分子化合物。

α-纤维素：综纤维素在20℃条件下经17.5%NaOH 或24%KOH溶液处理，保留下来的称α-纤维素。纤维素及抗碱的半纤维素。

β-纤维素：综纤维素在20℃条件下经17.5%NaOH 或24%KOH溶液处理，过滤，滤液用醋酸中和沉淀部分，含高度降解的纤维素及半纤维素，称为β-纤维素。高度降解的纤维素及半纤维素。

γ-纤维素：综纤维素在20℃条件下经17.5%NaOH 或24%KOH溶液处理，过滤，滤液用醋酸中和不沉淀部分，含半纤维素，称为γ-纤维素。全为半纤维素。

木质素分类：（1）愈创木基型木素（G型）（2）紫丁香基型木素（S型）（3）对羟苯基型木素（H型）。

木素先驱体的生物合成途径：莽草酸途径肉桂酸途径木素先驱体；葡萄糖经莽草酸途径生成酪氨酸和苯基丙氨酸，苯基丙氨酸经肉桂酸途径，一系列的羟基化、甲氧基化、还原过程，形成木质素先体。Klason木质素的定量法：硫酸法（Klason木质素）标准方法，我国也作为分析植物纤维原料及未漂浆木质素含量的国家标准方法。此法特别适用于针叶材，注：溶液中还存在酸可溶木质素，根据测定需要进行测定。

Klason木素：先用冷的72%的硫酸在20℃处理木质化原料一段时间，然后把硫酸稀释到3.0%，煮沸完全水解，过滤所得的残渣即为Klason木素。

木素-碳水化合物复合体(LCC)：木素和碳水化合物通过化学键连接到一起的结合体。

木素-碳水化合物之间的连接键型：α-醚键结合、苯基糖苷键、缩醛键、酯键、由自由基结合而成的-C-O-结合。

木质素-碳水化合物之间的连接部位：半乳糖、阿拉伯糖和木糖单元为木质素与半纤维素之间的联结点糖基。木质素与木聚糖之间的联接点糖基为阿拉伯糖。木质素与聚木糖之间的联接点糖基为木糖。木质素与聚半乳糖葡萄糖甘露糖之间的联接点糖基为半乳糖。

木素结构单元的链接键类型：（一）醚键的连接：烷基芳基醚、二芳基醚、二烷基醚、甲基芳基醚（二）碳-碳键的连接：β-5型连接、β-1型连接、5-5型连接（三）酯键的连接：α-酯键、γ-酯键（四）缩合型连接和非缩合型连接。

木素分子上含有哪些重要的官能团？甲氧基、碳碳双键、羰基、羧基、脂肪族羟基、酚羟基。

植物细胞壁木质化过程：在细胞刚刚形成时，含有较多的果胶质；高尔基体内合成的半纤维素与质膜外合成的纤维素在质膜沉积形成初生壁、次生壁；当初生壁完全形成，开始出现次生壁时在细胞角隅开始出现木质素；木质化完成时，细胞生命即告结束。

磨木木素：使用深度球磨-溶剂萃取分离木素的方法，得到了磨木木素。（MWL）

酚型结构单元：苯环上存在游离酚羟基木素结构单元。

非酚型结构单元：苯环上不具有游离酚羟基，而是以酚醚键联接到相邻单元的结构。

木素的结构单元在酸、碱介质中反应机理：（1）在酸性介质中：具有苯甲基醚结构的酚型和非酚型结构单元，氧原子质子化使α－醚键断裂而形成比较稳定的正碳离子。（2）在碱性介质中：酚型单元中的酚羟基极易离子化，以酚阴离子的形式存在。它是强的电子给予体，通过诱导效应，使得侧链α－碳原子上的醚键极易断裂，形成亚甲基醌结构；非酚型的木质素结构单元由于酚羟基上有了取代基，因此不能形成亚甲基醌结构形式。

木质素的结构单元在酸、碱介质中的变化规律：（1）木素结构单元的能形成酚负离子型结构在碱性介质中，α-醚键断裂，可形成亚甲基醌结构，Cα位是亲核试剂的进攻部位；（2）木素结构单元无论是酚型结构还是非酚型结构在酸性介质中，可形成Cα正碳离子结构，Cα位是亲核试剂的进攻部位；（3）木素结构单元碱性介质和酸性介质中变化的机理不同，碱性介质的变化是由生成的苯氧负（酚负）离子的诱导作用造成的，而酸性介质是由氢质子进攻α-醚键造成的；（4）变化的结果：一方面木素α-醚键发生了断裂，导致木素部分碎解，另一方面α-位成为亲核试剂所攻击的位置，可能导致木素的进一步反应。

木质素在碱性蒸煮中的反应：

α-醚键的反应：（1）酚负离子型α-醚键的断裂（2）非酚负离子型α-醚键

β-醚键的反应：（1）酚负离子型β-芳基醚键（2）非酚负离子型的β-芳基醚键

通过木质素的KMnO4氧化分解得出什么结论？

（1）确定了木质素的芳香族特性（2）证明了缩合型木质素的存在。芳香核上有碳-碳键存在。

通过木质素的碱性硝基苯氧化得出什么结论？

（1）非缩合型木质素反应（2）确定了木质素的芳香族特性，木质素结构研究重要手段（3）针叶材经硝基苯氧化产生大量的香草醛，阔叶材生成大量的香草醛和紫丁香醛，禾本科植物除大量的香草醛和紫丁香醛外还有相当数量的对羟基苯甲醛。硝基苯氧化产物中紫丁香醛（S）和香草醛(V)的比称为S/V比。在被子植物中，S/V比随植物种类不同而不同。（4）植物化学分类重要依据

通过木质素的乙醇解得出什么结论？

（1）证明了木质素结构中存在β-O-4 结构。（2）证明了木质素结构单元是由C6-C3构成的。

针叶材、阔叶材及禾本科植物木质素的结构单元有什么不同？

在针叶木木素中主要存在愈创木基丙烷结构单元，有少量的对羟基苯基丙烷结构单元；在阔叶木木素中，主要存在紫丁香基丙烷与愈创木基丙烷结构单元，极少量的对羟苯基丙烷结构单元；禾本科植物木素中，主要存在在紫丁香基丙烷与愈创木基丙烷结构单元，大量的对羟苯基丙烷结构单元，对羟苯基丙烷结构单元是以酯键连接到木素大分子上的。

为什么硫酸盐蒸煮中木质素降解较烧碱法更彻底？

S2-和SH-进攻α－C，形成苯甲硫基结构，导致酚型β－芳基醚键的断裂，这是硫酸盐蒸煮不同于苛性钠蒸煮一个特点。在硫酸盐蒸煮中，由于SH－和S2－的亲核性都比OH－强，能在α－碳原子上亲核进攻，导致酚型β－芳基醚键断裂。β－芳基醚键在木质素结构中占有相当大的比例，因此它的断裂对导致木质素大分子成碎片而溶出很有意义。

溶解木素的测定方法有哪些？紫外吸收分光光度法（205nm~280nm）、荧光分光光度法。

为什么用Klason木素测定方法测定草及阔叶材木素时，必须同时测定酸溶木素？实际上有少量木素溶于酸液，即酸溶木素。酸溶木素的含量：针叶材<1% ，阔叶材3~5% ，禾本科>1%，总木素=酸不溶木素+酸溶木素。构型：指分子中的基团或原子团化学键固定的空间几何排列，这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂。

构象：一定构型的分子，在其键允许的范围内，原子或原子团旋转或相互扭转时，能以不同的空间排布存在，这种空间排布称为构象。可以理解为由于各基团围绕单键内旋转而形成聚合物链的不同形态。

结晶区：纤维素大分子的聚集，分子排列比较整齐、有规则，呈现清晰的X－射线图。

无定形区：分子链排列不整齐、较松弛，但其取向大致与纤维主轴平行。

散射波：振动着的电子成为次生X射线的波源，向外辐射与入射X 射线同频率的电磁波，称为散射波。纤维素I：天然纤维素的结晶格子称之为纤维素I。纤维素I结晶格子是一个单斜晶体，具有3条不同长度轴和一个非90度夹角。

纤维素的结晶度：是指结晶区占纤维素整体的百分率，它反映纤维素聚集时形成结晶的程度。

结晶度增高，抗张强度、弹性模量、硬度、密度及尺寸稳定性均随之增加，伸长率、吸湿量、染料吸附量、膨胀度、强韧性及化学反应性均降低。

可及度：利用某些能进入纤维素物料的无定形区而不能进入结晶区的化学试剂，测定这些试剂可以到达并起反应的部分占全体的百分率称纤维素物料的可及度。

纤维素聚合度（DP）：纤维素大分子链中D－葡萄糖基的数目。