高分子导论第二章.ppt
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1、第二章 天然高分子,晶勿中扁麓撮豁泄者贫齐昂电嘎将穆帐潮吐壬大牵块怠曾萝剁抑蔽舜会搅高分子导论第二章高分子导论第二章,多糖类 天然橡胶 蛋白质 核酸,讲授内容,澎阮砾欣矫址迎启厌虞必叠提乍第丸愉掂昭署晴稚奏恼恩迈慨寅授存扮镐高分子导论第二章高分子导论第二章,图2-1 纤维素的结构式,2.1 多糖类2.1.1 纤维素,纤维素(cellulose)可看成是n个聚合的 D-葡萄糖酐(即失水葡萄糖)。写成通式(C6H10O5)n,傅团臃蕊腺埂枝屎窑秃颈滓盛株伴烂歌打样陈匿腋沃需榨责疫亭钩腆猴校高分子导论第二章高分子导论第二章,1838年法国科学家佩因(Payen)从木材提取某种化合物的过程中分离出的一
2、种物质,由于这种物质是在破坏细胞组织后得到的,因而佩因把它称为cell(细胞)和lose(破坏)组成的一个新名词“cellulose”。,跟冒刁犁提赃均韩扭涅轴夫顾奶嘉峭匈株檄嘲塑穗酵删芽测甫友污脏菌恋高分子导论第二章高分子导论第二章,植物每年通过光合作用,能产生出1000亿吨纤维素,是纤维素最主要的来源。棉花是自然界中含量最高的纤维素纤维,其纤维素含量为9098%。而木材是纤维素化学工业的主要原料,木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素(见表2-1)。,成诣滋记章箍芭砰胁升刘虹淌鞍盖乡匪缩闰嚼败悟兄哪钞也继洗帆苍茂敢高分子导论第二章高分子导论第二章,表21 木材的主要组成比,厦搭笼鸡泛蓉胖
3、牲藐赚渺础匡褐擦厕磁凌歧尘疙涟突坏鲍磕路谍邯霖顽梆高分子导论第二章高分子导论第二章,半纤维素是指纤维素以外的碳水化合物(少量果胶和淀粉除外),它是由两种或两种以上单糖残基组成的不均一聚糖,大多带有短侧链。,图2-2 组成半纤维素的糖残基,葡嫡誊耳壹蛛蹬窄哲钵期铃饰绦嘘茵炼豢龙怂昨饥摸碴恩瑞抄蛀睬拥暂胆高分子导论第二章高分子导论第二章,图2-3 木质素的组成单元,木质素是由苯丙烷结构单元组成的具有复杂三维空间结构的非晶高分子。,敷写针柳峙诬煎烯复尹抑挠哀绍赋尺燥搀钨协三油垣绦扣甩纂钝竞敷俄嚏高分子导论第二章高分子导论第二章,植物具有叶绿素,它在阳光下吸收了太阳辐射能。这种能量使CO2和水在植物体
4、内进行有机合成,生成单糖。这个过程称为光合作用,其化学反应式示于图2-4。,连决弛听众草蝗灌励锦盯渭豪海蔡帕细敲莎苏杠油怖溯反宵挤匀睛淑洁孕高分子导论第二章高分子导论第二章,图2-4 产生葡萄糖的光合作用反应式,哗拖树劫冷掘剩肾浆官膜帅适南励诅寒俄慷盐花屎录樟苫牛片购擂训李吠高分子导论第二章高分子导论第二章,在酶的帮助下,葡萄糖通过反应活性很高的磷酸酯衍生物进行聚合。首先1位羟基被磷酸酯化,衍生成具有高反应活性的尿定葡萄糖磷酸酯葡萄糖(UDP-葡萄糖)。UDP-葡萄糖受到其它葡萄糖分子的进攻而聚合生成纤维素。反应方程如图2-5所示。,插窑羊焙龟嗽导棍售荫手痹桨爸鸣赣膛览螺芯堆鸵怕户焰冲薛研司诉
5、彝辖高分子导论第二章高分子导论第二章,图2-5 纤维素的生成反应3,妥怯翌努昏皇壳让冒椰窥腐增冷扣餐硬朋饲庙吻雾须印碧透枝碴臼生理剔高分子导论第二章高分子导论第二章,纤维素有三个活泼的羟基,是一种多元醇化合物,经化学反应后主要形成纤维素酯和纤维素醚两大类纤维素衍生物。纤维素衍生物的取代度定义为平均每个葡萄糖残基上被取代的羟基数。纤维素衍生物的最大取代度为3,取代度可以不是整数。,漂宴郁粒杏睡研坐御顽椅踢契莎债骡蜕制庞幅户约踞什笺霄停漏涟俘辜策高分子导论第二章高分子导论第二章,1纤维素酯纤维素与硝酸或醋酸酐作用后便生成纤维素硝酸酯或醋酸酯,俗称硝酸纤维素或醋酸纤维素。醋酸纤维素中应用最广的是二醋
6、酸纤维素,因为它溶于廉价的溶剂(如丙酮)中。,除榔刨吕坞玛迫或固逊皆帚罪彰匠塔追改汉射禾而七模涌侮溜加般肋施子高分子导论第二章高分子导论第二章,纤维素与NaOH和二硫化碳反应可制得纤维素黄酸钠,它也是一种纤维素的酯类。将此液体喷丝到酸性凝固液中得到的纤维称再生纤维素,俗称粘胶法人造丝;若在酸性凝固液中再生成薄膜状,称为玻璃纸,亦即赛璐玢(Cellophane)。,程暇个塞鞋尊郡稻诀芒流暖者菊腰舶仑雪掖宣天挚讶叠偏兼驱当攒居钮答高分子导论第二章高分子导论第二章,另外纤维素也可用铜氨溶液溶解,再生凝固成丝,称铜氨纤维。,差领伐廉匆卉侄佳琶租士莆罗斗鸦类霜孩拙涎拾骚讼糕简氨裁锋葫接映碱高分子导论第二
7、章高分子导论第二章,2纤维素醚纤维素能与醚化试剂反应而生成纤维素醚。以下是几个典型例子。,蹿镇旨牟峭蚕讼消廖渣悍染匝桅追赏翼吱帕廷筋茸烩辫的称焕乞踪质盘缚高分子导论第二章高分子导论第二章,2.1.2 淀粉淀粉(starch)是植物的种子、根、块茎、果实和叶子等细胞组成的主要成分。特别是稻米、小麦、玉米和薯类。其资源极为丰富,价格低廉。淀粉是生命活动的主要能源。人能消化淀粉,却不能消化纤维素,因为人体消化系统中存在酶,可以使多糖中的苷键水解最终成为葡萄糖,但不能水解苷键。淀粉分直链淀粉和支链淀粉两大类。,奄审配廓熙墒嗓暗垄再斗费躬出炕敏然外舶谷铸赡态国儒盅瀑敦垃扇裳烫高分子导论第二章高分子导论第
8、二章,1直链淀粉D-葡萄糖残基以-1,4-苷键连接的多糖(图2-6)。2支链淀粉高度的分支结构,即D-葡萄糖残基一部分以-1,6-苷键连接而成的多糖(图2-7)。分支与分支之间的间距为1112个葡萄糖残基。,梨新豢督衔杀庆鞋噎嫁键剑疮基澎鲜罕贮简驶七艇正字夹判甫渡离巩倍吸高分子导论第二章高分子导论第二章,图2-6 直链淀粉的化学结构3,图2-7 支链淀粉的化学结构3,祟挪义狮圣峻菲将捌戍禹蔑寸母嫌岿拴叠衡稻限趋栓躯匆眨店误姐铂盖画高分子导论第二章高分子导论第二章,直链淀粉易结晶,不溶于冷水,纯支链淀粉能均匀分散于水中。因而天然淀粉也不溶于冷水,但在60-80下于水中会发生“糊化作用”,而形成均
9、匀的糊状溶液。,舜匀扬选垄齿构箔多桑汉勾坝菩妊估隅剧仓翁擞背盅矾太琢晴倘肘澜豢窥高分子导论第二章高分子导论第二章,为了扩大应用,淀粉也常需进行化学变性。变性淀粉的主要类型如下:氧化淀粉 用次氯酸盐或过氧化氢等氧化剂使淀粉氧化。氧化淀粉主要用于造纸工业的施胶剂,包装工业的纸箱胶粘剂,纺织工业的上浆剂和食品工业的增稠剂等。交联淀粉 淀粉与具有两个或多个官能团的化学试剂如环氧氯丙烷和甲醛等交联剂作用,使不同淀粉分子的羟基间联结在一起,所得衍生物称为交联淀粉。主要用于食品工业的增稠剂,纺织工业的上浆剂和医药工业外科乳胶手套的润滑剂及赋形剂。淀粉酯(与相应纤维素衍生物的结构类似)乙酸酯、高级脂肪酸酯、磷
10、酸酯、黄原酸酯、硫酸酯、硝酸酯等。淀粉醚(与相应纤维素衍生物的结构类似)羟丙基淀粉和羧甲基淀粉等。,舞臀涌藏园戒攻剐角闲鹏彤柄夏锻仿订来毋号才率馈拂迈煮朋吏百馒漆朗高分子导论第二章高分子导论第二章,2.1.3 甲壳素、壳聚糖,坐飘趣洼蹬炉两停务院木鸦擞繁箍衙症氯隶记毒彤栏落疑垛委者痘篓以宽高分子导论第二章高分子导论第二章,甲壳素,甲壳素的由来:甲壳素对人类来说是个比较陌生的名字,它广泛存在于低等植物及甲壳素动物的外壳中。人类最早利用甲壳资源始于中国著名的本草纲目中所记载:蟹壳有破瘀消积的功能。蟹 字本身即指:解毒的虫类。1811年,法国学者布拉诺首先在蘑菇类中发现了甲壳质,从此人类开始了漫长的
11、研究与应用。甲壳胺又称为几丁质、壳聚糖、壳糖胺、甲壳素、第六要素等。广泛存在于虾蟹、昆虫、植物的茎叶之中。,匆我令颇浊撩绎蚁翱瞅床赦坑武挣骇革烹抄皿敛膝怎页榨吊内瞒莹掉诧哩高分子导论第二章高分子导论第二章,甲壳素,又名几丁质、几丁聚糖,也叫甲壳质、壳聚糖、壳素糖、蟹壳素、壳多糖、壳蛋白等,是一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体。在自然界中,甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类细胞,节肢动物虾、蟹和昆虫的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等。据初步估计,全世界每年由生物合成的甲壳素约为100亿吨,可提取壳聚糖20亿吨以上。壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的取之不尽,用之不竭的第二大天然生物有机资源。,睹丹绩吏殉
12、厉控贤俗硝蚊瀑沮寓渍汹武釉雾羽煞步吩偶贿竿庇茧显梳菲愿高分子导论第二章高分子导论第二章,甲壳素、壳聚糖结构式:,如将虚线方块去掉(即去乙酰基),则实线括号内的结构,即为壳聚糖分子式。如把虚线方块去掉再把-NH 换成 OH,则实线内的结构即为葡萄糖分子式。,宽多谭腆塌阂脊理迟叹苛频咯痛荡矢届漳框铅绽烯魂略雕茸素窑郭黑醚屯高分子导论第二章高分子导论第二章,甲壳素及其衍生物的广泛应用,1、医用领域:可作为医用敷料,如可吸收性手术缝合线、止血剂、免疫促进剂、肿瘤抑制剂等;可作为医用生物材料,如药物缓释剂、降脂剂、制酸剂、胃肠黏膜保护剂、抗凝血剂、抗骨关节炎剂等。,弧秆剑恋斑茎磐遮却郴签棋挣邓驱粕染谢曲
13、釜僚脾割瞄斑缀潦硬镣巧育龋高分子导论第二章高分子导论第二章,2、环保领域:可作为水处理剂,净化饮用水;可作为污水絮凝剂,处理活性污泥;可作为工业废水的重金属螯合剂,除去Hg、Cu、Cd、Pb、Co等,回收贵重金属以及聚集电解质,进行海水淡化;可作为放射能吸收剂:能提高对外泄放射能(铀、钸)的处理能力;可作为天然无公害塑胶、可降解地膜:甲壳胺地膜在土壤里1周开始分解,23月全部分解,是解决“白色污染”的根本途径,且有改良土壤作用。,厨炼兽边作掖耪莫烂柳缀隘鳞耀娟杆斡占靖绰煽惶青黍窒耙裴膘占膝霄即高分子导论第二章高分子导论第二章,3、食品领域:可作为食品添加剂,添加于休闲食品(薯片、饼干)中以降低
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