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       在化學(xué)上，纖維素是一個由幾千個椅式構(gòu)象的失水葡萄糖單元組成的β－1，4多糖：

在纖維素的基本單元中，有一個一級、兩個二級羥基．因為羥基可形成氫鍵，所以纖維素有很高的內(nèi)聚能，并且是結(jié)晶狀的．

       用典型醇的反應(yīng)方法，纖維素在酸性條件下生成酯，在堿性條件下生成醚．纖維素的醚和酯都是很重要的，但接下來的實驗只討論硝酸酯和乙酸酯．纖維素不同于簡單的醇，而是一個縮醛．由于縮醛基，或更具體地說是葡萄糖苷基，與鏈節(jié)聯(lián)在一起，并且葡萄糖苷鍵很易為酸水解，所以在制備纖維素酯時為減少纖維素水解成低分子量的同系物，最終成為葡萄糖，操作必須極其小心．

       在自然界里，纖維素以多種形式存在，并且是植物細胞壁的主要成分．由天然獲得的最純的纖維素是棉花、青麻和亞麻，木材含低于50％的纖維素，稻草含低于40％的纖維素．工業(yè)產(chǎn)品如紙和人造絲基本上是純的纖維素．

       棉花是高度結(jié)晶的纖維素，在棉纖維中纖維素平行排列起來，并靠色散力和氫鍵結(jié)合在一起．由于纖維素鏈的緊密堆集，所以棉同不能滲入晶格的試劑反應(yīng)是很緩慢的．幸而纖維素有一個弱點，可以改變形態(tài)．由于羥基的大量存在，使纖維素親水．當(dāng)纖維素浸在水、氨、乙酸或N，N－二甲基甲酰胺的液體中時，這些液體可以與羥基優(yōu)先生成氫鍵，破壞鏈間的氫鍵，使網(wǎng)狀高聚物溶脹，這樣，纖維素就比以前容易反應(yīng)了，將膨脹的纖維素從使它溶脹的液體中取出，進行干燥，鏈間的氫鍵又可恢復(fù)，纖維素又變?yōu)椴换顫姷牧耍?/span>

       盡管上述親水性溶劑可以取代纖維素中的氫鍵，但色散力仍足以維持聚合物晶區(qū)不變．為了增加高聚物的反應(yīng)活性，必須破壞晶序，破壞晶序最簡單可行的方法是將高聚物溶解．可惜溶解纖維素的溶劑往往對反應(yīng)有干擾．已發(fā)現(xiàn)再生纖維素（人造絲）若沒有干燥，要比棉纖維活潑．其活性增加的原因是由于在溶解過程中分子量降低和再生高聚物結(jié)晶結(jié)構(gòu)的改變，使反應(yīng)物可以較自由地去接近大分子的官能基．卡勒（Karrer）證明，當(dāng)溶解的纖維素在水中沉淀，而沉淀纖維素的水為醇取代，醇又被醚取代時（醚能保持晶胞間的空間開放使乙酰化混合物滲透進去），這樣的纖維素只要3－5分鐘就可以轉(zhuǎn)化成三乙酸酯．而同樣的乙?；旌衔锖兔薹磻?yīng)則要幾天時間．
       溶解纖維素最普通的兩個方法是銅氨法和黃原酸鹽法，這里只討論前一種方法．

       纖維素的稀溶液可用Cu（NH₃）₄（OH）₂的水溶液作為溶劑來制備．不過，由于銅氨絡(luò)合物保存困難，易和氧反應(yīng)，而且使纖維素溶解所需銅的濃度是達到臨界的，所以，在許多使用中，銅氨試劑已被較穩(wěn)定的乙二胺－銅絡(luò)合物Cu[(CH₂NH₂)₂]₂·(OH)₂取代．特勞貝（Traube）和芬克（Funk）提出了銅乙二胺試劑作用的歷程：

2C₆H₁₀O₅+Cu[(CH₂NH₂)₂]₂·(OH)₂ ?(C₆H₉O₅)₂{Cu[(CH₂NH₂)₂]₂}+2H₂O          (11-3)

(C₆H₉O₅)₂{Cu[(CH₂NH₂)₂]₂}+Cu[(CH₂NH₂)₂]₂·(OH)₂ ?{(C₆H₈O₅)₂Cu}{Cu[(CH₂NH₂)₂]₂}+2(CH₂NH₂)₂+2H₂O        (11-4)

聚合物溶解一般是很慢的，因為溶劑首先需解開大分子網(wǎng)才能溶解．然而，里奇（Rich）證明若棉花先在液氨中溶脹，則幾乎可立即溶在銅氨溶液中．

       硝酸纖維素    任何形式的纖維素幾乎都能與硝酸和硫酸的混合物反應(yīng)生成硝酸纖維素．反應(yīng)順利的原因是由于反應(yīng)混合物生成的硝基離子[見反應(yīng)式（11－5）]易滲入纖維素晶區(qū)．克萊因（Klein）和門徹（Mentser）提出了硝基正離子直接進攻的歷程：

       最終高聚物的氮含量是由反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)時間來控制的．三種當(dāng)量的硝酸酯為單（N＝6．8％）、雙（N＝12．5％）和三硝酸酯（N＝14．1％）．實際上，并不想制備整當(dāng)量數(shù)的硝酸酯，而是根據(jù)聚合物的應(yīng)用調(diào)節(jié)氮含量．氮含量在10．7％和11％之間的硝酸纖維素可用來做塑料；在11．2％和12％之間的硝酸纖維素溶解后可作為油漆；12％以上的可用來做無煙炸藥．由于硝酸纖維素是很危險的，所以除了做炸藥以外，很少使用．

       除硫酸外，其它脫水劑如磷酸或乙酸酐也成功地應(yīng)用在纖維素的硝酸酯化上．后兩種試劑水解纖維素的傾向比硫酸?。?/span>

       乙酸纖維素    在催化劑如硫酸或氯化鋅的存在下，纖維素和乙酸酐反應(yīng)生成乙?；w維素．反應(yīng)速率取決于纖維素的形態(tài)，并且由于脫乙酰反應(yīng)進行得比乙酰化反應(yīng)平穩(wěn)*，所以用水解纖維素三乙酸酯制造乙酸纖維素的低級酯（較少乙酰化的）．三乙酸纖維素被稱作一級乙酸酯，而介于ニ乙酸酯和三乙酸酯之間可溶于丙酮的稱為二級乙酸酯．二級乙酸酯是最有用的工業(yè)產(chǎn)品，可用于制造塑科、油漆與薄膜（玻璃紙）．

       * 若乙?；磻?yīng)不完全，則得到的產(chǎn)物是三乙酸纖維素和未反應(yīng)的纖維素的混合物．雖然從一級和二級位置上水解除去乙酰甚的比例大約相同，但水解產(chǎn)物是更為均勻的．