北京林业大学 考研 植物纤维化学复习题 - 图文(2)

2019-08-30 19:19

木素碎片的缩合反应

硫化钠作用:起防缩合 促进β-醚键断开;代替部分氢氧化钠作用。

碱溶木素的特点及用途:特点:分子量都较低的木素, 热稳定性高、具多种功能基、反应性好。用途:制造二甲亚砜;热解为儿茶酚、甲基儿茶酚、丙基儿茶酚;增强剂,热固性树脂、工业塑料。

18、在酸性亚硫酸盐制浆中发生那些反应?介质不同,反应有哪些不同?酸溶木素特点及用途?

1..酚型或非酚型结构单元α-醚键的反应; 2.蒸煮中的缩合反应;

3.β-醚键和芳基甲基醚键结构在酸性亚硫酸盐蒸煮条件下是稳定的。 酚型或非酚型结构单元α-醚键的反应

蒸煮中的缩合反应

介质不同,反应有哪些不同:当该木素结构单元是游离酚羟基时,在所有的pH范围内磺化都快速进行。即在酸性条件下,木素中最重要的结构单元,不管是游离的还是醚化的都被磺化;然而在中性条件下,导致木素碎片化的磺化和醚键裂开基本上只限于酚型单元。

酸溶木素特点及用途:特点:分散性、络合性、乳化性、粘结性。用途:基于木素产品的粘合性质,用于热固性树脂与塑料;代替苯酚用在酚--甲醛粘合剂中;香草醛(俗名香兰素)的生产。

19、木素-碳水化合物之间的化学键联接有哪些类型?

20、纤维素大分子化学结构特点及化学反应关系?

物理结构——两相结构(结晶区难反应,无定形区易反应)

(a)由D-吡喃型葡萄糖基相互以1,4-?苷键连接成的多糖,基环之间相互旋转180o。可发生降解、水解、热解、微生物分解等

(b)每个基环均有三个醇羟基,其 C2 、 C3上为仲醇羟基,而C6上为伯醇羟基,位置不同,反应能力不同,仲醇羟基大于伯醇。醚化、酯化、氧化、接枝共聚、氢键等反应。

(c)两个末端基不同,反应能力不同, C4 上是仲醇羟基,而 C1上是苷羟基,具有潜在的还原性,又有隐性醛基之称。

(d)为线型大分子,分子表面没有与大分子垂直的基团,表面平滑,可以弯曲。 (e)纤维素构象为六个直立键(三上三下),六平伏键。 (f) ? - 1-4苷键连接在酸作用下降解,a-1-4苷键稳定,故木材比淀粉稳定。 21、纤维素双电层及其应用?

纤维素本身含有极性羟基、糖醛酸基等基团,使纤维素纤维在水中表面带负电,吸附正电荷的能力,形成吸附层和扩散层。

应用:施胶(染色等):由于纤维素纤维表面带负电,而与加入的胶料负离子(松香的皂化物)相排斥,达不到施胶的效果,因此在施胶时加入电解质 — 矾土Al2(SO4)3,其水解出来的Al3+会降低松香粒子的ζ-电位直至为零,这样松香就会沉积在纤维上了。 22、纤维素的剥皮反应及剥皮反应的抑制方法?

在碱性条件下,纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来,直至产生纤维素末端基转化为偏变糖酸的稳定反应为止,这一反应称为剥皮反应。掉下来的葡萄糖基在溶液中转化为异变糖酸,并以钠盐形式存在于碱液中。

抑制方法:1、还原性末端基变为对碱比较稳定的基团2、制浆蒸煮条件,使之有利于终止反应。

23、纤维素的氧化反应及其应用?

氧化反应:发生在纤维素葡萄糖基环的苷-OH(C1),伯-OH(C6),仲-OH(C2C3) →-CHO或-C=O →-COOH。

应用:结构变化了:-OH变成了-CHO、-C=O、-COOH

聚合度不一定变:可能C6、C2、C3上-OH氧化,也可能苷键氧化断裂。 碱溶性增强,对碱稳定性下降。 24、纤维素的酯化及其利用?

硝酸酯:纤维素与浓硝酸、浓硫酸在20-30℃下进行硝化生成的酯。 硫酸的作用:

(1)能帮助纤维素润胀,加快反应进行. (2)吸收反应产生的水,使反应向右进行. (3)浓硫酸与水放热,促进酯化反应.

应用:炸药、胶片、胶黏剂、清漆、塑料

醋酸酯:用浓硫酸作催化剂,使醋酸酐变成乙酰硫酸。 硫酸的作用:催化剂

应用:热塑性塑料、香烟滤嘴、眼镜架、醋酸人造丝、生物降解薄膜、半透膜材料(海水淡化、水处理等)

25、纤维素的酶及其降解?

26、纤维素的接枝共聚及其应用?

接枝共聚:在纤维素功能化的分子设计中 ,通过接枝共聚改性赋予纤维素功能性。 纤维素的接枝共聚三个基本类型:游离基聚合、离子型聚合、缩合或加成聚合。

射辐接枝的应用:1)用辐射引发将8%的丙烯腈接枝到棉纤维上,使纤维的抗霉菌腐烂性大为提高。2)将乙烯基类单体注入木材中,经辐射接枝后制成木塑复合材料WPC。

含氮接枝的应用:对Cu2+、Ni2+、Co2+、Cr3+等金属离子具有较好的吸附效果,并可重复使用。将石蜡、脂肪酸酯、异氰酸酯等接枝到纤维素分子上,可提高纤维素与油的亲和性,用作吸油材料。用作高吸水性树脂。

27、比较纤维素和半纤维素的化学结构及对酸性水解和碱性降解的影响?

纤维素:(1)纤维素大分子的基本结构单元是D-吡喃式葡糖糖基(即失水葡糖糖)(2)纤维大分子的葡糖糖基间的联接都是β-苷键联接(3)纤维素大分子每个基环均具有3个醇羟基;(4)纤维素大分子的两个末端基,性质是不同的。

半纤维素:(1)两种或两种以上的单糖组成的不均一聚糖。(2)大多带有支链。(3)构成半纤维素线型聚糖主链的单糖主要是木糖、甘露糖和葡萄糖。(4)构成半纤维素短的侧链糖基有:木、葡、阿、半、岩藻、鼠李、葡萄醛酸、半乳糖醛酸等。

影响:在酸性环境下半纤维素远较纤维素易于水解。碱性环境中剥皮反应:1-4连接同纤维素 1-2连接不反应 1-3连接不需烯醇化,直接反应。碱性水解一般是:呋喃式多糖〉吡喃式多糖各成对的配糖化合物中,配糖物C1上的甲氧基与2位碳原子上的羟基反位者〉顺位者。甲基α-与β-吡喃式葡萄糖尾酸〉呋喃式糖化合物。 28、论述半纤维素在化学纸浆中的行为?

(1)两类制浆法蒸煮过程中碳水化合物溶出顺序

酸性亚硫酸盐法:Ara阿、Gal、Xyl木、Man甘、Glu葡 硫酸盐法(碱法):Man甘、Xyl木、Glu葡、Gal半 (2)聚戊糖变化

制浆法 针叶材与禾本科植物 阔叶材

聚阿拉伯糖-4-O-甲基- 聚4-O-甲基-葡萄 葡萄糖醛酸木糖 糖醛酸木糖 亚硫酸盐 阿拉伯糖基脱掉 硫酸盐法 4-O-Me-GlcA脱掉 枝链脱去剩聚木糖 (3)聚己糖变化

制浆法 聚半乳糖葡萄糖甘露糖 聚葡萄糖甘露糖 亚硫酸盐 半乳糖出,分离出部分 针:稳定>聚Xyl 聚Glc-Man 阔:稳定

硫酸盐法 α苷键稳定 针:稳定<聚Xyl 聚糖稳定 阔: 相对稳定 (4)PH值的影响:用不同PH值范围的各种制浆方法,所得纸浆的化学、物理性质也不同,非常明显的反映在半纤维素上。

制浆中半纤维素在纤维素纤维上的吸附? (1)吸附:

硫酸盐法: 纤维素纤维吸附溶解的聚木糖 亚硫酸盐法: (针)纤维素纤维吸附溶解的 聚葡萄糖甘露糖

(阔)纤维素纤维吸附溶解的聚木糖 (2)吸附的解释: 聚糖强烈的被纤维素吸附

聚木糖和纤维素之间形成化学连接 29、半纤维素对纸浆及纸张性质的影响?

(1)打浆:半纤维素多,纸浆易水化、润胀、帚化易于打浆。 (2

(3)对溶解浆不利:溶解浆系作人造丝、玻璃纸或纤维素衍生物之用,半纤维素存在对质量不利。

30、论述半纤维素的化学结构与提取分离的关系及半纤维素的工业利用?

半纤维素不是均一聚糖,而是一群复合聚糖的总称,原料不同,复合聚糖的组分也不同。它不象纤维素由单一糖基组成的主链,只有β1-4连接,呈线形。半纤维素是由多种糖基组成,带有多种短枝链,但主链还是线状的,不仅有β1-4连接、还有β1-3,β1-6,α1-2,α1-3,α1-6连接,所以半纤维素是一种混合聚糖。

抽提方法:(1)浓碱溶解硼酸络合分级抽提法—针叶木综纤维素的半纤维素分离(2)逐步增加碱液浓度分级抽提法--针叶木综纤维素的半纤维素分离(3)单纯碱抽提法--主要用于阔叶材和草类原料的提取(4)二甲亚砜抽提法—保护乙酰基。 工业利用:(1)己糖:发酵生产酒精,还原成山梨糖醇。

(2)戊糖利用:制饲料酵母、制糠醛、木糖与木糖醇。

半纤维素和木素连接的主要键型:苯甲基醚键 苯甲基脂键 苯甲基苷键

叙述针叶材、阔叶材的生物结构、并指出其含有哪几种细胞及含量百分比? 针叶材:的细胞最主要是管胞,并有少量的木射线,一般不含导管

(1)管胞:针叶木的最主要细胞,形似纺锤状;占针叶木细胞总数的90%-95%,具有输导水分和支撑树木的双重作用。(2)木薄壁组织:针叶材中的射线细胞,含量少,壁薄腔大,长度小,胞腔内含树脂;在木质部称为木射线,在韧皮部称为韧皮射线;一般为单列,且无异型射线,通过纹孔与其他细胞相通,是细胞间横向流通的通道,具有储存营养的作用(3)树脂道:是部分针叶木独有的特征,是由若干个分泌细胞所围成形的一种胞间道。它不是一个细胞也不是组织而是细胞间隙,中间充满树脂,故称为树脂道。分为轴向树脂道和径向树脂道,两者互相沟通,形成树脂道网。

阔叶材:(1) 木纤维:阔叶木的纤维细胞,是阔叶木的主要细胞和支持组织。大部分阔叶材的纤维细胞含量为60~80%。纤维细胞含量明显低于针叶木纤维细胞含量,造纸价值不如针叶木。(2)管胞:阔叶材中的管胞短而少,形态与针叶木中的管胞相似。(3)导管:由一串具穿孔的管状细胞所构成,是阔叶木中的水分输导组织。约占阔叶材总体积的20%;可分为五种类型:环纹导管、螺旋状导管、梯形导管、网纹导管、纹孔导管;导管的大小和分布影响制浆过程中药液的浸透。(4)薄壁细胞:轴向薄壁组织:纺锤状薄壁组织细胞、木薄壁组织束;含量分布变化较大:从小于1%至24%不等


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