纤维素的化学反应概述

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：位于葡萄糖环2、3、6位置上的三个碳原子都与羟基相连，与碳2、碳3相连的是仲羟基，与碳6相连的则是伯羟基。伯、仲羟基具有不同的化学反应能力。黏胶纤维的中间体、醋酯纤维、硝化纤维都是纤维素通过特定的化学反应获得的纤维素的衍生物，而Lyocell纤维的抗原纤化处理则是交联剂与纤维素上的羟基发生化学反应的结果。

纤维素分子中存在多个具有反应活性的基团，这些基团都可以以不同的方式参与化学反应，纤维素分子中具有反应活性的基团如图2-6所示。

图2-6　纤维素纤维的反应活性基团

①—伯羟基　②—苷键　③—仲羟基　④—端羟基　⑤—端羟基（具有半缩醛的性质）

通常把纤维素纤维描述为由数个β-D 葡萄糖基以1，4苷键形式连接起来的链状高分子化合物。其中具有参与化学反应的基团包括葡萄糖基上的三个羟基、连接葡萄糖基的苷键和纤维素端部上的两个羟基。纤维素化学中研究最多的是葡萄糖环上的羟基，纤维素分子中大量羟基的存在不仅造就了纤维素的特殊物理性能，也为其衍生物的制造提供了条件。位于葡萄糖环2、3、6位置上的三个碳原子都与羟基相连，与碳2、碳3相连的是仲羟基，与碳6相连的则是伯羟基。伯、仲羟基具有不同的化学反应能力。在酯化反应中，碳6上羟基的反应速率较其他两个羟基快10倍，而碳2位上的羟基的醚化反应速率比碳3位上的羟基快两倍。苷键具有缩醛的性质，易在化学反应中断裂，苷键的断裂造成了纤维素分子的降解。纤维素分子中的端基一头为还原性的末端基（碳1位置上的苷羟基），具有半缩醛的性质；而另一头是非还原性的末端基（碳4位置上的羟基），它保留了羟基的性质。由于作为材料使用的纤维素都具有较高的聚合度，端基上的官能团在纤维素中的占比很小，因此，它对材料性能的影响不大。

对于纤维素的研究已经有悠久的历史，也已经开发出了多个纤维素的衍生产品。黏胶纤维的中间体、醋酯纤维、硝化纤维都是纤维素通过特定的化学反应获得的纤维素的衍生物，而Lyocell纤维的抗原纤化处理则是交联剂与纤维素上的羟基发生化学反应的结果。

纤维素的化学反应概述

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