Title HSG12-CĐ2-CACBOHIDRATE.pdf ✅

1 CHUYÊN ĐỀ 2. CARBOHYDRATE Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO BÀI 1 : GLUCOSE A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Glucose là chất kết tinh, không màu, nóng chảy ở 146oC (dạng ) và 150oC (dạng ), dễ tan trong nước, có vị ngọt nhưng không ngọt bằng đường mía. Glucose có trong hầu hết các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ,... và nhất là trong quả chín. Đặc biệt, Glucose có nhiều trong quả nho chín nên còn gọi là đường nho. Trong mật ong có nhiều Glucose (khoảng 30%). Glucose cũng có trong cơ thể người và động vật. Trong máu người có một lượng nhỏ Glucose, hầu như không đổi (nồng độ khoảng 0,1%). II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ  - Glucose ( 36%) dạng mạch hở (0,003%)  - Glucose ( 64%) Trong dung dịch, Glucose tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh ( và ). Hai dạng vòng này luôn chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng qua dạng mạch hở. Nhóm –OH ở vị trí số 1 được gọi là –OH hemiacetal Để đơn giản, công thức cấu tạo của Glucose có thể được viết như sau : III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Glucose có các tính chất của aldehyde và alcohol đa chức 1. Tính chất của polyalcohol a. Tác dụng với Cu(OH)2 Trong dung dịch, ở nhiệt độ thường Glucose hòa tan Cu(OH)2 cho dung dịch có màu xanh lam : 2C6H12O6 + Cu(OH)2  (C6H11O6)2Cu + 2H2O b. Phản ứng tạo este Khi tác dụng với alhyđrit acetic, Glucose có thể tạo este chứa 5 gốc acetate trong phân tử C6H7O(OCOCH3)5 2. Tính chất của aldehyde O OH OH HO CH2OH H OH H H H H 1 2 3 4 5 6 HOCH CH2OH CH O H CH=O CHOH HOCH O OH OH HO CH2OH H OH H H H H 1 2 3 4 5 6 HO O OH HO OH OH
2 a. Oxi hoá glucose * Phản ứng của glucose với thuốc thử Tollens Cho khoảng 2 mL dung dịch AgNO3 1%, sau đó thêm từ từ dung dịch NH3 5% và lắc đều cho đến khi kết tủa vừa tan hết. Dung dịch thu được là thuốc thử Tollens. Thêm tiếp 2 ml dung dịch Glucose lắc đều, cho ống nghiệm vào cốc nước nóng ngâm khoảng vài phút, trên thành ống nghiệm thấy xuất hiện một lớp bạc sáng như gương. Giải thích : Phức bạc ammonia đã oxi hóa Glucose thành ammonium gluconate vào dung dịch và giải phóng bạc kim loại bám vào thành ống nghiệm. CH2OH[CHOH]4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O ammonium gluconate * Phản ứng của glucose với Cu(OH)2 Glucose có thể khử Cu (II) trong Cu(OH)2 thành Cu (I) dưới dạng Cu2O kết tủa màu đỏ gạch. CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH CH2OH[CHOH]4COONa + Cu2O + 3H2O Sodium Gluconate * Phản ứng của glucose với dung dịch bromine Glucose làm mất màu dung dịch bromine. CH2OH[CHOH]4CHO + Br2 + H2O  CH2OH[CHOH]4COOH + 2HBr Gluconic acid b. Khử Glucose Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch Glucose đun nóng (xúc tác Ni), thu được một polyalcohol có tên là sobitol: CH2OH[CHOH]4CHO + H2 o  Ni, t CH2OH[CHOH]4CH2OH Sorbitol 3. Phản ứng lên men Khi có enzim (men rượu) xúc tác, Glucose bị lên men cho ethyl alcohol và khí carbonic : C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 Khi có enzim (men men lactic) xúc tác, Glucose bị lên men cho lactic acid C6H12O6 → 2CH3CH(OH)COOH 4. Tính chất riêng của dạng mạch vòng Riêng nhóm –OH ở C1 (–OH hemiacetal) của dạng vòng tác dụng với methanol có HCl xúc tác, tạo ra methyl glicoside: HO OH O HO OH OH HO O HO OH OH + CH3OH OCH3 + H2O
3 Khi nhóm –OH ở C1 đã chuyển thành nhóm –OCH3, dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa. IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG 1. Điều chế Trong công nghiệp, Glucose được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ xúc tác acid clohydric loãng hoặc enzim. Người ta cũng thủy phân Cellulose (có trong vỏ bào, mùn cưa) nhờ xúc tác acid clohydric đặc thành Glucose để làm nguyên liệu sản xuất ethyl alcohol. Hai phương pháp đó đều được tóm tắt bằng phương trình phản ứng như sau : (C6H10O5)n + nH2O o H ,t   nC6H12O6 tinh bột hoặc Cellulose 2. Ứng dụng Glucose là chất dinh dưỡng có giá trị của con người, nhất là đối với trẻ em, người già. Trong y học, Glucose được dùng làm thuốc tăng lực. Trong công nghiệp, Glucose được dùng để tráng gương, tráng ruột phích và là sản phẩm trung gian trong sản xuất ethyl alcohol từ các nguyên liệu có chứa tinh bột và Cellulose. V. ĐỒNG PHÂN CỦA GLUCOSE : FRUCTOSE Fructose (C6H12O6) ở dạng mạch hở là một polihydroxy ketone, có công thức cấu tạo thu gọn là : CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – C – CH2OH Hoặc viết gọn là : CH2OH[CHOH]3COCH2OH Trong dung dịch, Fructose tồn tại chủ yếu ở dạng , vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh. Ở trạng thái tinh thể, Fructose ở dạng , vòng 5 cạnh : Dạng  - Fructose Fructose là chất kết tinh, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn đường mía, có nhiều trong quả ngọt và đặc biệt trong mật ong (tới 40%) làm cho mật ong có vị ngọt đậm. Tương tự như Glucose, Fructose tác dụng với Cu(OH)2 cho dung dịch phức màu xanh lam (tính chất của alcohol đa chức), tác dụng với hiđro cho polialcohol (tính chất của nhóm cacbonyl). Fructose không có nhóm –CH=O nhưng vẫn có phản ứng tráng bạc và phản ứng khử Cu(OH)2 thành Cu2O là do khi đun nóng trong môi trường kiềm nó chuyển thành Glucose theo cân bằng sau : Fructose OH   Glucose OH O OH CH2OH HO H H H 1 2 3 4 5 6 HOCH2 O
4 BÀI 2 : SACCHAROSE A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN Saccharose là chất kết tinh, không màu, vị ngọt, dễ tan trong nước, nóng chảy ở 185oC. Saccharose có trong nhiều loại thực vật và là thành phần chủ yếu của đường mía (từ cây mía), đường củ cải (từ củ cải đường), đường thốt nốt (từ cụm hoa thốt nốt). Ở nước ta, đường mía được sản xuất dưới nhiều dạng thương phẩm khác nhau : đường phèn là đường mía kết tinh ở nhiệt độ thường (khỏang 30oC) dưới dạng tinh thể lớn. Đường cát là đường mía kết tinh có lẫn tạp chất màu vàng. Đường phên là đường mía được ép thành phên, còn chứa nhiều tạp chất, có màu nâu sẫm. Đường kính chính là saccharose ở dạng tinh thể nhỏ. II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ Saccharose có công thức phân tử là C12H22O11. Người ta xác định cấu trúc phân tử saccharose căn cứ vào các dữ kiện thí nghiệm sau : - Dung dịch saccharose hòa tan Cu(OH)2 tạo thành dung dịch mào xanh lam, chứng tỏ phân tử saccharose có nhiều nhóm –OH kề nhau - Dung dịch saccharose không có phản ứng tráng bạc, không bị oxi hóa bởi, chứng tỏ trong phân tử saccharose không có nhóm –CHO. - Đun nóng dung dịch saccharose có mặt acid vô cơ làm xúc tác, ta được Glucose và Fructose. Các dữ kiện thực nghiệm khác cho phép xác định được trong phân tử saccharose gốc  - Glucose và gốc  - Fructose liên kết với nhau qua nguyên tử oxygen giữa C1 của Glucose và C2 của Fructose (C1 - O - C2). Liên kết này thuộc loại liên kết glicoside. Vậy, cấu trúc phân tử saccharose được biểu diễn như sau : gốc  - Glucose gốc  -Fructose III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Saccharose không có tính khử vì phân tử không còn nhóm –OH hemiacetal tự do nên không chuyển thành dạng mạch hở chứa nhóm aldehyde. Vì vậy, saccharose chỉ có tính chất của alcohol đa chức và có phản ứng của disaccharide. 1. Tính chất của polyalchohol Phản ứng với Cu(OH)2 O OH O HO CH2OH H H H H 1 3 2 4 5 6 O OH HO CH2OH H OH H H H 1 2 3 4 5 6 HOCH2