CHUYÊN đề lý thuyết cacbohydrat

CHUYÊN ĐỀ: CACBOHIĐRAT Cacbohiđrat gluxit, saccarit là những hợp chất hữu cơ tạp chức, công thức chung CnH2Om Quan trọng nhất là 3 loại gluxit:  Monosaccarit: đường đơnlà loại gluxit đ

CHUYÊN ĐỀ: CACBOHIĐRAT Cacbohiđrat (gluxit, saccarit) là những hợp chất hữu cơ tạp chức, công thức chung Cn(H2O)m

Quan trọng nhất là 3 loại gluxit:

 Monosaccarit: (đường đơn)là loại gluxit đơn giản nhất, không thể thủy phân

Tiêu biểu: glucozơ, fructozơ C 6 H 12 O 6

 Đisaccarit: (đường đôi) là loại gluxit khi thủy phân tạo 2 phân tử monosaccarit

Tiêu biểu: saccarozơ, mantozơ C 12 H 22 O 11

 Polisaccarit: (đường đa) là loại gluxit khi thủy phân tạo nhiều phân tử monosaccarit

Tiêu biểu: tinh bột, xenlulozơ (C 6 H 10 O 5 ) n

BÀI: GLUCOZƠ

I LÝ TÍNH- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 Chất rắn kết tinh, không màu, tan trong nước

 Trong thực vật: hoa, quả, lá, rễ…đều chứa glucozơ Có nhiều trong quả nho chín nên được gọi là

đường nho

 Trong cơ thể người glucozơ chiếm tỉ lệ không đổi là 0,1%

CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1 Công thức cấu tạo mạch hở : Công thức phân tử: C6H12O6

 Cho phản ứng tráng gương, tác dụng với nước

 Tác dụng với Cu(OH)2 tạo dd xanh lam Có nhiều nhóm –OH liền kề

Kết luận công thức cấu tạo của glucozơ

Viết gọn: CH 2 OH[CHOH] 4 CHO

2 Cấu trúc vòng của glucozơ

 Dữ kiện thực nghiệm:

 Glucozơ có 2 dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau

 Nhóm –OH ở C5 cộng vào nhóm C=O sinh ra 2 dạng vòng 6 cạnh α và β

mạch hở (0,03%)

α-glucozơ (tnc = 146oC) β-glucozơ (tnc = 150oC) (36%) (64%)

 Trong dung dịch 3 dạng cấu trúc chuyển hóa lẫn nhau, chủ yếu là dạng vòng

 Nhóm –OH ở C1 được gọi là OH hemiaxetal

HÓA TÍNH

1.Tính chất của ancol đa chức (poliancol)

a Tác dụng với Cu(OH) 2 ở nhiệt độ thường

Dung dịch glucozơ + Cu(OH)2 tạo dd phức đồng- glucozơ màu xanh lam

2 C6H12O6 + Cu(OH)2 

phức đồng- glucozơ

C6H7O(OH)5 + 5(CH3CO)2O o

piridin

0 C



2.Tính chất của anđehit:

Cu(OH)2 đun nóng trong môi trường kiềm)vừa có tính oxyhóa (tác dụng H2 )

R-CH 2 OH

0

0

2 ( )

CuO t

H Ni t





a Glucozơ là chất khử (bị oxy hóa):

 Tác dụng dung dịch AgNO 3 / NH 3 (phản ứng tráng gương):tạo kết tủa bạc

CH2OH[CHOH]4CHO + 2AgNO3 + 3NH3 +H2O t o

Gluconat amoni

Nhớ: C 6 H 12 O 6  2Ag

 Tác dụng Cu(OH) 2 đun nóng trong môi trường kiềm tạo kết tủa đỏ gạch

CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH t o

Gluconat natri

Nhớ: C 6 H 12 O 6  Cu 2 O

 Tác dụng nước brom

CH2OH[CHOH]4CHO + Br2 + H2O t o ……….

Axit gluconic

b Glucozơ là chất oxyhóa (bị khử ):

CH2OH[CHOH]4CHO + H2 o

Ni t

Sobitol Nhớ: C 6 H 12 O 6  H 2 C 6 H 14 O 6

3.Phản ứng lên men

Lên men rượu: C6H12O6 enzim 2C2H5OH + 2CO2

Lên men lactic : Tạo axit α-lactic C6H12O6 enzim 2CH3-CHOH-COOH

Lên men butiric: Tạo axit butiric C6H12O6 enzim CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2

Lên men xitric: Tạo axit xitric C6H12O6 enzim + 2H2O

ĐIỀU CHẾ - ỨNG DỤNG

1 Điều chế

Thủy phân tinh bột với xúc tác HCl loãng hoặc enzim,thủy phân xenlulozơ với xúc tác HCl đặc

(C6H10O5)n + nH2O H ,t+ o

Phản ứng quang hợp 6n CO2 + 6H2O as

clorophin

 6 C6H12O6 + 6 O2

2.Ứng dụng

Trong y học: dung làm thuốc tăng lực cho người bệnh,dịch truyền (glucozơ dễ tiêu hóa và cung cấp

nhiều năng lượng)

Sản xuất ancol etylic

Trong công nghiệp, dùng để tráng gương, tráng ruột bình thủy (thay cho anđehit vì anđehit độc)

ĐỒNG PHÂN CỦA GLUCOZƠ: FRUCTOZƠ

1.Cấu tạo

a Mạch hở

Viết gọn: CH 2OH[CHOH]3COCH2OH

b Cấu trúc vòng

Trong dd, fructozơ tồn tại chủ yếu là mạch vòng β (5 cạnh hoặc 6 cạnh)

β –fructozơ α-fructozơ

2.Lý tính, trạng thái tự nhiên

Fructoz là chất rắn kết tinh, không màu, tan trong nước, ngọt hơn glucozơ

Fructoz có nhiều trong quả ngọt, mật ong

3 Hóa tính

a.Tính chất của ancol đa chức

Tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo dd phức đồng màu xanh lam

b Phản ứng cộng H 2

+ H2 Ni t,o

Hay : C 6H12O6 + H2 ,

o

Ni t

C6H14O6 (Sobitol)

c Tác dụng với AgNO 3 / NH 3 hoặc Cu(OH) 2 /NaOH

Tuy không có nhóm –CHO nhưng khi đun nóng trong môi trường kiềm, fructozơ chuyển thành

glucozơ: fructozơ OH

glucozơ

Chính glucozơ sinh ra cho phản ứng tráng gương và phản ứng khử Cu(OH)2 vì vậy tính chất của Fructozơ

tương tự Glucozơ

 Fructozơ + AgNO3/ NH3 (to)→ Ag↓

 Fructozơ + Cu(OH)2 /NaOH (to)→ Cu2O↓

 Fructozơ + H2 (Ni/to)→ Sobitol

Glucozơ làm mất màu dung dịch brom còn Fructozơ thì không làm mất màu dung dịch brom vì dung

dịch brôm là môi trường axit

Bài tập nhận biết:

………

………

……….………

………

………

………

………

………

hoặc

BÀI: SACCAROZƠ

I LÝ TÍNH- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 Chất rắn kết tinh, không màu, tan trong nước, ngọt hơn glucozơ

 Có nhiều trong cây mía, củ cải đường, thốt nốt

 Đường mía thương phẩm ở nước ta gồm đường phèn, đường cát…đều là đường mía kết tinh thành

nhiều dạng khác nhau

CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1.Cấu trúc Công thức phân tử: C12H22O11

 Tác dụng với Cu(OH)2 tạo dd xanh lam -Có nhiều nhóm –OH liền kề

 Thủy phân saccarozơ thu được glucozơ và fructozơ -Được cấu tạo từ α- glucozơ và β-fructozơ

Các dữ kiện thực nghiệm khác đã khẳng định:

 Phân tử saccarozơ gồm nhiều gốc α-glucozơ liên kết với gốc β-fructozơ bằng 1 nguyên tử oxi

 Vị trí liên kết là C1 glucozơ - O- C2 fructozơ

Cấu trúc của phân tử saccarozơ

gốc α-glucozơ gốc β-fructozơ

2.Đặc điểm

Nhóm –OH hemiaxetal không còn → không thể mở vòng → không có nhóm –CHO → saccarozơ là

đường không có tính khử không cho phản ứng tráng gương , không tạo kết tủa đỏ gạch với Cu(OH)2 khi đun

nóng

HÓA TÍNH

1 Phản ứng thủy phân của đisaccarit :

Saccarozơ bị thủy phân thành glucozơ và fructozơ khi:

 Đun nóng với dd axit

 Hoặc có xúc tác enzim trong hệ tiêu hóa của con người

C12H22O11 + H2O enzimH ,t+ o

C6H12O6 + C6H12O6 α-glucozơ β-fructozơ

2 Tính chất của ancol đa chức

Dung dịch saccarozơ hòa tan kết tủa Cu(OH)2 tạo dd phức đồng- saccarozơ màu xanh lam

2C12H22O11 + Cu(OH)2 → (C12H21O11)2Cu + 2H2O

ĐỒNG PHÂN CỦA SACROZƠ: MANTOZƠ

Mantozơ còn được gọi là đường mạch nha

1 Cấu trúc- Đặc điểm

a Cấu trúc

Phân tử mantozơ gồm 2 gốc α-glucozơ liên kết nhau bằng 1 nguyên tử oxi

Vị trí liên kết là C1-O-C4 gọi là liên kết α-1,4-glicozit

Liên kết α-1,4-glicozit Liên kết α-1,4-glicozit

Mantozơ kết tinh không có nhóm -CHO Mantozơ trong dung dịch có nhóm -CHO

b Đặc điểm

Gốc glucozơ thứ 2 mở vòng trong dung dịch tạo ra nhóm -CHO → Có thể coi mantozơ là

một andehyt đơn chức C 12 H 22 O 11 → C 11 H 21 O 10 CHO

2 Hóa tính

a Phản ứng thủy phân của đisaccarit :

Mantozơ bị thủy phân thành 2 phân tử α-glucozơ khi:

 Đun nóng với dd axit hoặc có xúc tác enzim mataza

C 12 H 22 O 11 + H 2 O enzimH ,t+ o 2C 6 H 12 O 6 (α-glucozơ )

b Tính chất của ancol đa chức

Mantozơ hòa tan kết tủa Cu(OH)2 tạo dd phức đồng- mantozơ màu xanh lam

2C 12 H 22 O 11 + Cu(OH) 2 → (C 12 H 21 O 11 ) 2 Cu + 2H 2 O

c Tính khử của anđehit

Khác Sacarozơ , ở trạng thái dung dịch Mantozơ có 1 nhóm chức anđehit nên cho phản ứng tráng

gương và phản ứng khử Cu(OH)2

Nhớ: C12 H 22 O 11 (mantozơ) 2Ag

C11H21O10CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH  to ………

Nhớ: C 12 H 22 O 11 (mantozơ) Cu 2 O

2(C6H10O5)n + nH2O enzim amylaza n C12H22O11 (mantozơ)

Nhận biết các chất sau:

BÀI: TINH BỘT

LÝ TÍNH- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Dạng bột vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội Trong nước nóng chuyển thành dd keo

gọi là hồ tinh bột.Tinh bột có nhiều trong các loại hạt, củ, quả

CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1 Cấu trúc: Có 2 loại phân tử tinh bột

α - 1,6 – glicozit

a.Phân tử amilozơ: Các gốc α-glucozơ liên kết nhau bằng một loại liên kết α - 1,4 – glicozit

tạo thành mạch không phân nhánh liên kết α - 1,4 – glicozit

Phân tử amilozơ không duỗi thẳng, có hình dáng xoắn lò xo

b Phân tử amilopectin:Các gốc α-glucozơ liên kết nhau bằng 2 loại liên kết

Liên kết α - 1,4 – glicozit để tạo mạch dài (tối đa 30 mắt xích α-glucozơ) Liên kết α - 1,6 –glicozit

để sinh nhánh Vị trí sinh nhánh: liên kết α - 1,6 – glicozit

liên kết α - 1,6 – glicozit

nhiệt độ thường

đun nóng

Phân tử khối của tinh bột không có con số nhất định do n biến thiên trong khoảng rộng

Tinh bột thuộc loại polime nên mất 2 tính chất sau:

Không hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề)

Không có tính khử của anđehit

III HÓA TÍNH

1 Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

a Xúc tác axit vô cơ

(C6H10O5)n + nH2O  H ,t+ o nC6H12O6 (α-glucozơ)

b Xúc tác enzim

Có thể viết thành 2 phương trình phản ứng:

2(C6H10O5)n + n H2O enzim amylaza n C12H22O11 (mantozơ )

C12H22O11 + H2Oenzim mantaza2 C6H12O6 (α-glucozơ)

2 Phản ứng màu với iot (đặc trưng) : Hồ tinh bột + dd I2 → hợp chất màu xanh tím

Đun nóng: mất màu, để nguội: tái hiện xanh tím

Hồ tinh bột + dd I2    

hợp chất màu xanh tím

SỰ CHUYỂN HÓA TINH BỘT TRONG CƠ THỂ

V SỰ TẠO THÀNH TINH BỘT TRONG CÂY XANH

(Phản ứng quang hợp) 6n CO2 + 5n H2O as

clorophin

 (C6H10O5)n+ + 6n O2

BÀI: XENLULOZƠ

LÝ TÍNH- TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

 Chất rắn dạng sợi trắng, không tan trong nước nhưng thấm nước

 Là thành phần chính tạo nên lớp vỏ màng tế bào thực vật

CẤU TRÚC PHÂN TỬ

1 Cấu trúc CTPT (C 6 H 10 O 5 ) n

Các gốc β-glucozơ liên kết nhau bằng liên kết β - 1,4 – glicozit tạo thành mạch không phân nhánh

liên kếtβ - 1,4 – glicozit

gốc β-glucozơ gốc β-glucozơ gốc β-glucozơ gốc β-glucozơ

số gốc β-glucozơ nối tiếp nhau lên đến 2 000 000 gốc

2 Đặc điểm

Phân tử xenlulozơ gồm các mắt xích β-glucozơ liên kết nhau bằng liên kết β - 1,4 – glicozit

Mạch phân tử không nhánh, không xoắn

Phân tử khối lên đến 2 400 000, giá trị không nhất định do n biến thiên

Xenlulozơ thuộc loại polime nên mất 2 tính chất sau:

 Không hòa tan Cu(OH)2 (dù có nhiều nhóm –OH liền kề)

 Không có tính khử của anđehit

 Trong mỗi gốc glucozơ có 3 nhóm –OH nên công thức xenlulozơ có thể viết thành [C6H7O2(OH)3]n

HÓA TÍNH

1 Phản ứng của polisaccarit (thủy phân)

Phản ứng xảy ra khi đun nóng xenlulozơ với dung dịch axit vô cơ

(C6H10O5)n + nH2O  H ,t+ o nC6H12O6

Xenluloz (β-glucozơ)

Phản ứng thủy phân cũng xảy ra nhờ enzim xenlulaza (trong dạ dày trâu, bò,…)

2 Phản ứng của poliol

a Với HNO 3 / H 2 SO 4 đặc (este hóa): Sản phẩm tạo thành tuỳ vào tỉ lệ phản ứng

[C6H7O2(OH)3]n + 3n HNO3 H SO d2 4

t

 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3n H2O

xenlulozơ trinitrat (thuốc nổ)

b Với anhidrit axetic (este hóa)

[C 6H7O2(OH)3]n + 3n (CH3CO)2O H SO d 2 4

t

 [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3n CH3COOH

xenlulozơ triaxetat (tơ axetat) Xenlulozơ triaxetat có thể dùng kéo sợi để sản xuất tơ visco tơ axetat

c Phản ứng với nước Svayde:

 Xenlulozơ có nhiều nhóm –OH nên tan trong nước Svayde dd [Cu(NH3)4](OH)2 tạo chất lỏng có

độ nhớt cao

 Bơm chất lỏng này qua lỗ rất nhỏ ngâm trong nước thì tạo xenlulozơ hydrat dạng sợi, gọi là

tơ đồng-amoniac

ỨNG DỤNG

Sản xuất giấy, sợi thừng, ancol etylic.Sản xuất tơ nhân tạo gồm tơ axetat và tơ visco

Nhớ : (G-F có M=180 )-(S-M có M= 342)-(X-TB có M= 162n)

Đường có tính khử : (có tính chất andehyt)

Đường không có tính khử : (không có tính chất andehyt)

Đường cho pư thuỷ phân

Đường không cho pư thuỷ phân

Đường có khả năng tạo phức với Cu(OH)2

Đường không có khả năng tạo phức với Cu(OH)2

Tất cả cacbohydrat khi đốt cháy với O2 ta luôn có pư cháy:

Vd: Đốt m gam hổn hợp glucoz,saccaroz,mantoz,fructoz ta thu được 2,24lit khí CO2(đkc).Tìm số mol oxy

đã tham gia phản ứng?

22,4

22,4

