植物纤维第二三章参考答案

第二章1.阔叶材木素主要由哪几种木素的先体脱氢聚合形成的？写出结构式。

愈创木酚基丙烷紫丁香基丙烷2.写出木素大分子的两种醚键连接的结构简式？3.木素的分离方法分为几大类？各自的缺点是什么？第一类：木素被溶解而分离（可溶木素）往往不能得到木素量的全部。

第二类：木素作为残渣而分离（不溶木素）分离的木素其结构已发生了变化。

4.为什么Brauns“天然木素”不能代表原本木素？木材中原本存在状态的木素称作原本木塑，Brauns“天然木素”虽然木素变化不大，但只是原本木素的低分子部分，与真实天然状态的木素仍有区别。

5.如何制备磨木木素（MWL）？并说出其主要应用范围？在室温下，用不引起润张作用的中性溶剂甲苯作介质在振动式磨球中仔细地研磨有机溶剂抽提后的木粉，再通过溶剂抽提，然后把溶剂蒸发，把木素溶于醋酸水溶液中，再在水中沉淀、干燥，制得磨木木素。

常用来研究木素的化学结构6.如何制备Klason木素,并说出此法的缺点及主要应用范围？60~80目的木粉首先用苯-醇混合液抽提6~8h，以除去木粉中的有机溶剂提物，风干后，精确称取1g木粉，将木粉在72%H2SO4、温度18~20℃条件下水解2h。

再加水使H2SO4的浓度稀释至3%，在稀酸条件下继续水解，使聚糖水解成单糖溶于溶液中，余下的残渣即为Klason木素。

由酸水解聚糖时，木素的结构发生了很大的变化，主要是缩合反应。

该方法不适用于结构研究，广泛应用于定量分析。

7.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？木素当中有少部分溶于72% H2SO4，称为酸溶木素，在Klason木素测定过程中会被溶解。

总木素= 酸不溶木素+ 酸溶木素8、木素的基本定义及其在细胞壁中分布。

木素是由苯基丙烷单元通过醚键和碳-碳键连接而成的，具有三度空间结构的复杂的高聚物。

木素和半纤维素在一起，填充在细胞壁的微纤丝之间，同时也存在于胞间层。

9、木素的主要官能团有哪些？—OH —OCH3 —CO10、木素的主要连接键型有哪些？醚键联结（烷基芳基α-O-4 β-O-4 二烷基醚键4-O-5）碳碳键β-5 β-1 5-5 β-β11、如何证明木素的结构？采用与木素结构类似的模型物为参照，间接的推断而得，相似的条件下用用硝基苯氧化处理木素及模型物，根据产物相似性判断。

12、分离木素的方法有几种?何种分离木素接近于原木素？1布劳斯（Brauns ）天然木素（BNL ）（2）贝克曼（Björkman ）木素3纤维素酶解木素4二氧己环木素和醇木素5巯基乙酸木素6水溶助溶木素7无机试剂分离的木素8硫酸法（ Klason 木素）9过碘酸盐木素10铜氨木素6、常用于木素结构研究的方法有哪些（列举2种）？对于阔叶木材怎样测定木素含量？一）氧化分解法（二）木素的乙醇解和酸解硫酸法（ Klason 木素）获得酸溶木素，使用紫外分光光度计，在205nm 附近波长下测定，根据朗伯-比尔关系式，A =ξ b c13、Klason 木素的测定原理是什么？要分哪两步进行？为什么？原理：酸溶木素在紫外光区205nm 和280nm 两处有最大吸收峰，由于滤液中还有被酸水解的碳水化合物及降解产物在280nm 处也有吸收峰，会干扰木素的测定结果。

因此，测定酸溶木素选用在短波长205nm 处的吸收峰定量测定。

一）试样制备（稀释使试样溶液的吸光度值在0.2~0.7范围内，以减少测量的相对误差）二）测定14、任举两例说明LCC 的存在，并写出LCC 主要连接键型（简式）。

一）在制备综纤维素时，如果要从木材原料中把木素完全除去，必会使一部分聚糖随之损失，如果要保持聚糖的完整，则不能把素彻底除净。

二）在木材的硫酸盐蒸煮过程中，从初期到后期，在蒸煮液里均能现木素和半纤维素的复合体1)α醚键 C-O-C 2)苯基糖苷键 3）缩醛键4）酯键 5）自由基结合而成的-C-O-或-C-C 键结合15.叙述木素的结构单元在酸、碱介质中基本变化规律？碱性介质中：酚型结构：（1）酚-OH 脱H+，形成酚氧阴离子（2）α–位脱-OR ，形成亚甲基醌中间体（quinone methide ）。

亚甲基醌结构α –位电子云密度降低，成为亲核反应中心，例如：OH-、SH- 、S2- 和SO32- 等。

非酚型结构：由于酚羟基上有了取代物，故不能形成亚甲基醌的结构形式。

酸性介质：具有苯甲基醚结构单元，首先形成佯盐，然后 α-醚键断裂而形成正碳离子；由于α-碳原子正电性很强，常常成为亲核试剂所攻击的部位，例如： HSO3- 和SO32- 等；不论是酚型或非酚型结构单元均可形成正碳离子结构形式。

16.在硫酸盐法（Na2S + NaOH ）制浆过程中木质素的化学反应。

OH-引起的反应 a 、酚型α-芳醚、酚型α-烷醚 b 、非酚型α-芳醚 c 、酚型与非酚型甲基-芳醚 HS- S2- 强亲和性引起的酚型β-O-4的断裂17.碱法与硫酸盐法（Na2S + NaOH ）制浆过程中木质素的化学反应主要的区别是什么？由亲核试剂亲核能力的差别引起 a 、酚型β-芳醚断裂b 、酚型与非酚型甲基-芳醚断裂程度KP>APc 、缩聚反应KP<AP18. 酸性亚硫酸盐和亚硫酸氢盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？α-芳醚19. 中性和碱性亚硫酸盐法制浆中、木素大分子中哪几种化学键断裂？中性时（1）酚型α-芳醚和酚型α-烷醚2）酚型α-O-4 3）甲基-芳醚由于碱度高，非酚型β-O-4可断裂（NGP）；由于磺化作用，酚型β-O-4可断裂；20.叙述木素大分子在氯化过程中的反应;1、苯环上的亲电取代反应（取代反应发生在苯环的5位或6位，以6位居多。

生成氯化木素，但尚未碎片化。

）2、侧链的亲电置换（苯环与侧链分开，大分子降解。

）3、芳烷醚的氧化裂解和侧链氧化（β芳醚氧化断裂，导致木素大分子碎片化。

被置换的侧链氧化成相应的羧酸。

）4、芳环氧化分解（经醌型结构，进一步生成二羧酸衍生物。

）21.叙述木素大分子在碱处理过程中的反应;氯化木素的醌式结构受OH-的作用成为多羧基取代的醌基，可溶解于碱。

22.叙述木素大分子在次氯酸盐漂白过程中的反应;-OCl为强亲核试剂，能很快地与醌式结构作用，经过次氯酸盐酯、环氧化合物类的中间体，最后氧化成含有羰基和羧基的碎片氯化（HOCl）氧化（OCl-）β-芳醚氧化断裂，第三章1、纤维素生物合成的母体是什么？糖核苷酸（UDP-D-葡萄糖）2叙述高分子化合物多分散性的基本概念。

纤维素是不同聚合度的分子混合物，因此纤维素的分子量是不均一的，这种分子量的不均一性，称作多分散性。

3、写出数均分子量、重均分子量、粘均分子量的数学表达式及Mn、Mw和Mη之间的关系。

Mn=分子的总质量／分子的总个数=∑ni Mi／∑ni=∑Ni Mi重均分子量Mw=∑wi Mi／∑wi=∑Wi Mi粘均分子量Mη＝﹙∑Wi Mi﹚1／α4、叙述粘度的基本概念并写出高分子溶液的几种粘度的定义。

粘度是指液体流动时的内摩擦力。

相对粘度：同温度下溶液的粘度与纯溶剂粘度之比ηr＝η／ηo增比粘度；相对于溶剂粘度而言，溶液粘度增加的分数ηsp＝﹙η－ηo﹚／ηo＝ηr－1比浓粘度；增比粘度与浓度之比ηsp／ρ特性年度；比浓粘度趋于0时的极限值[η]＝limηsp /c5、写出Staudinger粘度方程并加以说明Standinger方程—对线状分子ηsp = K m c gm M = K m cPc gm —溶液的浓度，以纤维素葡萄糖基环mol/L计算。

即c gm =c/162；c—溶液的浓度（g/L）；M、P —分别表示线状高分子的分子量和聚合度；K m—比例常数，随溶质、溶液体系变化。

6、分级的基本概念、基本原理及分类？按不同聚合度将多分散性的纤维素试样分成若干级分的纤维素试样称之为分级。

常用的分级方法：沉淀分级法、溶解分级法（利用溶解度与M 的依赖关系进行分级）和凝胶穿透色谱法（GPC）（利用大分子颗粒大小不同进行分级）7、叙述凝胶渗透色谱法分级的原理。

GPC是利用高分子溶液通过特种多孔填料组成的柱子，在柱子上按照分子大小进行分离的方法8、写出天然纤维素的构型。

9、写出天然纤维素的D-吡喃式葡萄糖基和伯羟基的构象。

10、叙述Meyer-Misch提出的纤维素Ⅰ的结晶结构，并指出J.Blackwell（Honjo-Watebe）提出的纤维素Ⅰ与Meyer-Misch提出的纤维素Ⅰ有何不同？纤维素Ⅰ是由平行分子链有规则排列组成的，在结构中所有链具有相同的方向（例如链都是“向上”的）。

链分子薄片平行于ac平面。

所有-CH2OH侧链为tg构象。

中心链在高度上与角上的分子链彼此相差半个萄糖基单位。

11、写出结晶度和到达度的基本概念结晶度即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。

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为纤维素物料的可及度。

11、解释纤维素纤维的滞后现象。

吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，先失去多层水，然后失去氢键结合水。

纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，故吸着的水较多，产生滞后现象。

12、结合水、游离水的概念？结合水：一部分是进入纤维素无定形区与纤维素的羟基形成氢键结合的水，称为“结合水”。

游离水：当纤维素物料吸湿达到纤维饱和点后，水分子继续进入纤维的细胞腔和孔隙中，形成多层吸附水或毛细管水，这种水称为“游离水”。

（无化学键的结合）13、润胀的基本概念？润胀：固体吸收溶剂后，其体积变大但不失其表观均匀性，分子间内聚力减少，固体变软的现象。

14、解释扩散双电层理论。

纤维素本身含有极性羟基基团，使纤维素纤维在水中表面带负电。

因此，当纤维素纤维在水中往往引起一些正电荷由于热运动的结果在离纤维表面由近而远有一浓度分布。

吸附层：纤维表面负电荷的厚度a以及外围吸附的一、二层正电荷的厚度b合称为吸附层。

此层随纤维而运动。

扩散层：由吸附层外围至电荷浓度为零处距离为d的一层。

当纤维运动时不随纤维而动，液体流动时，它是一个可流动层。

吸附层与扩散层组成的双电层称为扩散双电层15、叙述纤维素酸水解机理及酸水解方法。

纤维素大分子中的1,4-β-苷键是一种缩醛键，对酸特别敏感，在适当的氢离子浓度、温度和时间作用下，苷键断裂。

均相酸水解（浓酸中的水解）多相酸水解（弱酸水解）16、叙述纤维素的剥皮反应和终止反应机理。

剥皮反应；在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止，掉下来的葡萄糖基在溶液中最后转化为异变糖酸，并以其钠盐的形式存在于蒸煮液中。