纤维素的分子结构

第三章纤维素第二节纤维素的结构纤维素的结构包括一次结构、二次结构和三次结构。一、纤维素的分子结构（一次结构）分子结构是指链结构，分为近程结构和远程结构。近程结构属于化学结构，包括链结构单元的组成和连接方式；远程结构包括分子大小与形态、链的柔顺性及其分子在各种环境中所采取的构象。（一）近程结构（化学结构）1、纤维素分子的结构单元及其连接方式2、纤维素分子的结构特点3、纤维素的分子构象葡萄糖GlucoseC6H12O6D-葡萄糖CHOCH2OHOHHD-甘油醛CHOCH2OHHHOOHHHHOHHO123564L-葡萄糖CHOCH2OHOHHHHOOHHOHH123564D-葡萄糖CHOCH2OHOHHHHOOHHOHH12356464CHOHOH2COHHHOHOHHOHH1235CHOCH2OHOHHHOHOHHOHH123456CHOOHOHHHOHOHHHCH2OH1234561、纤维素分子的结构单元及其连接方式1）结构单元：β-D-吡喃式葡萄糖基。2）连接方式：1,4-β苷键连接。单糖环状半缩醛结构中的半缩醛羟基与另一分子醇或羟基作用时，脱去一分子水而生成缩醛。糖的这种缩醛键称为糖苷键。1）每个基环均具有3个醇羟基。分别处于2、3、6位，C6上为伯羟基，C2、C3上为仲羟基。羟基的存在影响纤维素的化学性质。羟基的存在影响纸张的物理强度。2、纤维素大分子的结构特点2）纤维素大分子链的两个末端羟基纤维素大分子的两个末端羟基的性质是不同的。一端为还原性末端基（C1位上的苷羟基），另一端为非还原性末端基（C4位上的羟基）。对于整个纤维素大分子来说，一端有隐性醛基，另一端没有，使整个大分子具有极性并呈现出方向性。纤维素分子结构及特征总结基本结构单元：β-D-吡喃式葡萄糖基。连接方式：1-4-β苷键。中间每个基环有三个-OH：C6伯醇-OH，C2，C3仲醇-OH。两个末端基具有极性和方向性：C1上的苷羟基是隐性醛基，具有还原性；C4上的仲醇羟基不具还原性，故大分子具有极性并呈现方向性，方向指向还原性末端基。A、纤维素的结构单元及连接方式是什么？B、为什么说纤维素大分子具有极性和方向性？（1）D-葡萄糖基的构象纤维素的D-葡萄糖基的构象为4C1椅式构象。1）在椅式构象中，各碳原子上的羟基均是平伏键，而氢原子是直立键。平伏键与中心对称轴成109°28′。2）O与C1、C2原子形成一个平面，C3、C4和C5原子在同一平面，这两个平面平行；O与C2、C3和C5在同一平面，并与两个三角平面相交叉。3、纤维素的分子构象（2）伯醇CH2-OH的构象在纤维素大分子中，从原理上讲：影响最大的伯羟基（C6-O6键）的方向可以有三种不同的构象。这三种构象是指C5-C6键旋转时，相对于C5-O5键和C5-C4键方向而定。三种构象：gt,gg,tg.其中g(guache)代表旁式，t（trans）代表反式。天然纤维素中，所有的-CH2OH都具有tg构象。再生纤维素则具有不同的构象。天然纤维素中所有的CH2OH都具有tg-构象