Bài tập di, polysacarit cơ bản có đáp án kèm theo

Trang 1

Di-, tri- và polysaccharide

Bài 1

1) Xác định các disaccharide sau có phải đường khử hay không:

2) Isomaltose có cấu trúc tương tự với maltose, ngoại trừ nó có liên kết

1→6 α-glycoside, thay vì 1→4 α-glycoside Vẽ cấu trúc của isomaltose

3) Vẽ cấu trúc sản phẩm tạo thành khi xử lí disaccharide sau với NaBH4

Trang 2

5) Xác định các tác nhân bạn có thể sử dụng để chuyển

β-D-glucopyranose thành các hợp chất sau:

6) Trình bày cơ chế phản ứng thủy phân xúc tác acid của maltose thành

hai phân tử glucose

Hướng dẫn

1) (a) Một trong các vị trí anomer (phía dưới bên phải) có một nhóm OH

Do đó, disaccharide này là đường khử

(b) Cả hai vị trí anomer đều có nhóm acetal, do đó disaccharide này không phải đường khử

(c) Tương tự ý b, không phải đường khử

2)

Trang 3

3) Một trong các vòng (phía dưới bên phải) có một nhóm OH

4) Một trong các vòng (phía dưới bên phải) có một nhóm OH anomer a)

b)

c)

d)

Trang 4

Trang 5

6)

Trang 6

Bài 2

Xác định các hợp chất kí hiệu bởi chữ cái trong các phản ứng sau:

Hướng dẫn

Trang 7

Bài 3

1) Đề xuất (các) cấu trúc vòng có thể có, chỉ rõ hóa lập thể, của

(D)-tagalose trong dung dịch theo công thức chiếu Haworth

2) Hai sản phẩm có cùng công thức phân tử C6H10O6 được tạo thành khi

xử lí (D)-arabinose với sodium cyanide trong môi trường acid, sau đó thủy phân acid Viết các cấu trúc có thể có, chỉ rõ hóa lập thể, của hai hợp chất này và cho biết chúng được tạo thành như thế nào

3) Khi một disaccharide khử, turanose, tham gia vào quá trình thủy phân

thù thu được D-glucose và D-fructose với lượng đẳng mol với saccharide đã dùng Methyl hóa turanose với methyl iodide khi có mặt silver oxide, sau đó thủy phân, thu được 2,3,4,6-tetraO-methyl-D-fructose Đề xuất cấu trúc có thể có của turanose, không cần quan tâm đến hóa lập thể ở (các) vị trí anomeric

Trang 8

Hướng dẫn

1)

2)

3)

Trang 9

Bài 4

Ở Hà Lan, lactose (đường sữa) được sản xuất trên diện tương đối rộng từ váng sữa (một sản phẩm phụ trong công nghiệp sản xuất phomat) Lactose được dùng trong thực phẩm trẻ em và cả trong thuốc viên Nó là hợp chất dissaccharide của các monosaccharide D-galactose và D-glucose Cấu trúc của nó (công thức chiếu Haworth) được cho dưới đây Đơn vị monosaccharide bên trải là D-galactose

1) Vẽ công thức chiếu Fischer của D-galactose và D-glucose

Phản ứng thủy phân xúc tác acid của lactose tạo thành galactose và glucose

D-2) Sử dụng mũi tên, chỉ ra trong công thức lactose: (a) nguyên tử oxygen

nào sẽ bị proton hóa để thủy phân hiệu quả; (b) liên kết carbon-oxygen nào sẽ bị phân cắt trong phản ứng thủy phân; (c) nguyên tử carbon nào sẽ tham gia vào phản ứng với tác nhân Fehling (tác nhân này được

sử dụng để nhận biết đường khử)

Quá trình thủy phân lactose có thể được ghép cặp với quá trình hydrogen hóa, sử dụng xúc tác kim loại, dẫn đến sự tạo thành các polyalcohol sorbitol và galactitol, còn được biết đến là glucitol và dulcitol

3) Vẽ công thức chiếu Fischer của sorbitol và galactitol Cho biết các hợp

chất này có quang hoạt hay không

Trong các quá trình công nghiệp, lactose bị đồng phân hóa thành lactulose, là một dược phẩm đường ruột Phản ứng hydrogen hóa lactose tạo thành một C12-polyol là lactitol, đây là một chất làm ngọt ít calor Cả hai quá trình này đều được tiến hành ở Hà Lan

4) a) Vẽ công thức Haworth của lactulose (Gợi ý: Phần glucose của

lactose bị đồng phân hóa thành đường keto fructose); b) Vẽ công thức Haworth của lactitol

Trang 10

Hướng dẫn

1)

CHO OH H

H HO

OH H

CH2OH

CHO OH H

H HO

OH H

CH2OH

D-glucose D-galactose 2)

O OH

OH OH O

OH

OH OH

CH 2 OH

O

OH a

b

c

3)

CH2OH OH H

H HO

OH H

CH2OH

CH2OH OH H

H HO

OH H

OH OH

CH2OH

CH2OH O OH OH

CH2OH O

Lactolose (f uranose)

O OH

OH OH

CH2OH

O

OH

CH2OH OH

Lactolose (pyranose)

Trang 11

Trang 12

Bài 5

Disaccharide A (C12H22O12) có phản ứng âm tính với dung dịch thuốc thử Benedict và không bị chuyển quay A bị thuỷ phân bởi enzyme α-glucosidases nhưng không bị thuỷ phân bởi β-glucosidases Methyl hoá rồi thuỷ phân, tạo ra hai đương lượng 2,3,4,6-tetra-O-methyl-D-glucose a) Xác định công thức cấu tạo của A

b) 1 mol A phản ứng được với bao nhiêu mol periodic acid?

c) Có bao nhiêu mol formaldehyde và bao nhiêu mol formic acid tạo thành trong phản ứng của 1 mol A với periodic acid?

Hướng dẫn

a) Từ các dữ kiện, ta thấy:

- Hợp chất A là một đường không khử với cầu  ở nguyên tử carbon anomer

- Thuỷ phân A chỉ tạo thành 2,3,4,6-tetra-O-methyl-D-glucose

do vậy cấu trúc duy nhất của A là gồm hai đơn vị glucose nối với nhau ở vị trí carbon anomer tương ứng

b, c) Cần 10 mol HI để oxid hoá-cắt mạch hoàn toàn A, tạo thành 10 mol formic acid và 2 mol formaldehyde

Trang 13

Bài 6

1) Suy ra cấu trúc của disaccharide isomaltose từ dữ kiện sau:

- Thủy phân chỉ thu được D-glucose

- Isomaltose bị phân cắt bởi các enzyme α-glycosidase

- Isomaltose là đường khử

- Methyl hóa với CH3I dư, Ag2I sau đó thủy phân với H3O+ tạo thành hai sản phẩm:

(mỗi sản phẩm có cả hai anomer)

2) Suy ra cấu trúc của disaccharide trehalose từ dữ kiện sau Trehalose

là “đường huyết” của thế giới côn trùng Nó được tìm thấy trong bào

tử vi khuẩn, nấm và nhiều loại côn trùng có môi trường tự nhiên vơi sự biến đổi nhiều về nhiệt độ

- Thủy phân chỉ tạo thành D-glucose

- Trehalose bị thủy phân bởi các enzyme α-glycosidase

- Trehalose là đường không khử

- Methyl hóa với lượng dư CH3I, Ag2O, sau đó thủy phân với H3O+

chỉ tạo thành một sản phẩm:

3) Xác định cấu trúc trisaccharide X từ các thông tin dưới đây:

- Methyl hóa với CH3I dư, Ag2O sau đó thủy phân với H3O+ tạo thành ba sản phẩm Mỗi chất đều tương ứng với hai epimer

Trang 14

- X bị phân cắt bởi enzyme β-glycosidase tạo thành một disaccharide và D-galactose

- X bị phân cắt bởi enzyme α-glycosidase tạo thành một disaccharide và D-fructose

4) Thủy phân disaccharide primeverose tạo thành D-xylose và D-glucose

Methyl hóa primeverose bởi dimethyl sulfate sau đó thủy phân acid

êm dịu tạo thành xylose và glucose Xác định cấu trúc primeverose dựa vào những dữ kiện trên Hướng dẫn

2,3,4-tri-O-methyl-D-1)

2)

Trang 15

3)

4)

Trang 16

Bài 6A

1) Suy ra cấu trúc của dissaccharide melibiose từ các dữ kiện sau:

- Melibiose là một đường khử bị nghịch đảo đường và tạo thành một phenylosazone

- Thủy phân melibiose với acid hoặc với α-galactosidase tạo thành D-galactose và D-glucose

- Oxid hóa melibiose bởi nước bromine tạo thành melibionic acid Methyl hóa melibionic acid sau đó thủy phân tạo thành 2,3,4,6-tetra-O-methyl-D-galactose và 2,3,4,5-tetra-O-methyl-D-gluconic acid

- Methyl hóa melibiose sau đó thủy phân tạo methyl-D-galactose và 2,3,4-tri-O-methyl-D-glucose

thành2,3,4,6-tetra-O-2) Stachyose tồn tại trong rễ nhiều loại thực vật Hãy suy luận cấu trúc

của stachyose từ các dữ kiện sau:

- Thủy phân acid 1 mol stachyose tạo thành 2 galactose, 1 mol glucose, và 1 mol D-fructose

D Stachyose là đường không khử

- Xử lí stachyose với α-galactosidase tạo thành hỗn hợp gồm galactose, sucrose, và một trisaccharide không khử gọi là raffinose

- Thủy phân acid raffinose tạo thành D-glucose, D-fructose, và D-galactose Xử lí raffinose với α-galactosidase tạo thành D-galactose và sucrose Xử lí raffinose với invertase (một enzyme thủy phân sucrose) tạo thành fructose và melibiose (xem ý 1)

D Methyl hóa stachyose, sau đó thủy phân tạo thành 2,3,4,6D tetraD OD methyl-D-galactose, 2,3,4-tri-O-methyl-D-galactose, 2,3,4-tri-O-methyl-D-glucose, và 1,3,4,6-tetra-O-methyl-D-fructose

2,3,4,6-tetra-O-Hướng dẫn

1)

- Melibiose là một đường khử và bị nghịch đảo đường và tạo thành một phenylosazone - những dữ kiện này cho thấy một monosaccharide hiện diện ở dạng hemiacetal vòng

- Thủy phân acid tạo thành D-galactose và D-glucose cho thấy melibiose là một disaccharide tạo thành từ một đơn vị D-galactose

Trang 17

và một đơn vị D-glucose Melibiose bị thủy phân bởi galactosidase cho thấy nó là một α-D-galactosyl-D-glucose

α Oxid hóa melibiose thành melibionic acid và sau đó thủy phân tạo thành D-galactose và D-gluconic acid cho thấy rằng đơn vị glucose hiện diện ở dạng hemiacetal vòng và đơn vị galactose ở dạng glycoside (Nếu điều ngược lại là đúng thì thí nghiệm này sẽ tạo thành D-glucose và D-galactonic acid.)

Sự methyl hóa và thủy phân melibionic acid tạo thành O-methyl-D-galactose và 2,3,4,5-tetra-O-methyl-D-gluconic acid

2,3,4,6-tetra-Sự tạo thành sản phẩm đầu tiên - một dẫn xuất galactose với nhóm

OH tự do ở C5 - chứng minh rằng vòng galactose có sáu cạnh; sự tạo thành sản phảm thứ hai - dẫn xuất gluconic acid với nhóm OH

tự do ở C6 - chứng minh rằng oxygen ở C6 của đơn vị glucose tham gia vào một cầu glycoside với đơn vị galactose

- Sự methyl hóa và thủy phân melibiose tạo thành một dẫn xuất glucose (2,3,4-tri-O-methyl-D-glucose) với các nhóm OH tự do ở C5

và C6 cho thấy vòng glucose cũng có sáu cạnh Do đó, melibiose

là 6-O-(α-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose.)

6-O-(α-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranose 2) Stachyose có cấu trúc như sau:

Trang 18

Raffinose có cấu trúc như sau:

Các quá trình thủy phân enzyme (như đã được chỉ ra ở trên) cho biết cấu trúc cơ bản của stachyose và raffinose Câu hỏi duy nhất còn lại là kích thước vòng của đơn vị galactose đầu tiên trong stachyose Sự methyl hóa stachyose sau đó thủy phân tạo thành 2,3,4,6-tetra-O-methyl-D-galactose xác thực đây là vòng pyranoside

Trang 19

Bài 7

Disaccharide A bị thuỷ phân bởi acid loãng, tạo thành hỗn hợp D-glucose

và D-galactose Hợp chất A là đường khử, bị oxid hoá bởi nước bromine tạo thành acid B, chất này bị methylate hoá bởi sodium hydroxide và dimethylsulfate, tạo thành một hợp chất octa-O-methylate Thuỷ phân chất này, thu được tetra-O-methylgluconic acid (C) và tetra-O-methylgalactose (D) Oxid hoá C bằng nitric acid, tạo thành tetra-O-methylglucaric acid C cũng được tạo thành từ phản ứng thuỷ phân (xúc tác acid) methyl 2,3,4,6-tetra-O-methylgalactopyranoside Hợp chất A bị thuỷ phân bởi enzym α-galactosidase (được chiết tách từ hạnh nhân) Xác định cấu trúc các chất A, B, C, D

Hướng dẫn

A là 6-O-α-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose

(Cầu nối α bị phá huỷ bởi α-galactosidase, tạo thành glucose và galatose Trong cấu trúc có nhóm hemiacetal nên là đường khử)

Trang 20

Trang 21

Bài 8

Khi thủy phân tinh bột bằng axit thường chỉ tạo thành các sản phẩm có vị ngọt (glucozơ, mantozơ ) Khi thủy phân tinh bột trong công nghiệp (30 – 40% huyền phù tinh bột trong dung dịch HCl loãng, nhiệt độ 130 – 140oC) một vài hợp chất đắng được tạo thành Người ta đã nghĩ rằng chất “đường đắng“ X này được tạo thành do phản ứng thủy phân thuận nghịch X đã được tách ra và tinh chế Để xác định cấu tạo của nó người ta đã tiến hành các thí nghiệm sau:

Thí nghiệm 1: Thủy phân trong axit chỉ thu được glucozơ

Thí nghiệm 2: 24,795 mg X được hòa tan trong 25 cm3 dung dịch kali hexaxianoferat (III) K3[Fe(CN)6] 0,01 M Sau đó thêm 5 cm3 dung dịch KOH 0,1 M và đưa hỗn hợp lên 100oC trong 15 phút Lượng dưu K3[Fe(CN)6] được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot Thêm một lượng dư KI và hỗn hợp được axit hóa bằng CH3COOH Chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,01 M thấy tốn hết 10,5 cm3

Thí nghiệm 3: X được metyl hóa bằng một lượng dư metyl iodua có mặt bạc (I) oxit Sau đó sản phẩm metyl hóa được đun nóng với HNO3 30% Hai axit được tách ra từ hỗn hợp là axit 2,3,4-trimetoxy-5-hydroxiadipic HOOC – CHOH – [CH(OCH3)]3 – COOH và axit 2,3,4,6-tetrametoxy-5-hydroxicaproic CH3OCH2 – CHOH - [CH(OCH3)]3 – COOH

1 Xác định cấu tạo của X

2 Viết các phương trình phản ứng trong thí nghiệm nhận biết X

Hướng dẫn

1 Cấu tạo của X: 6-O--D-glucopyranosyl-D-glucozơ (gentiobiozơ)

2 Các phản ứng xảy ra:

Thí nghiệm 1:

Trang 22

Thí nghiệm 2:

2[Fe(CN)6]3- + 2I- → 2[Fe(CN)6]4- + I2

I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI

n(Na2S2O3) ban đầu = 0,0105.0,0100 = 0,0105 mmol

n(K3[Fe(CN)6] ban đầu = 0,250 mmol

Vậy số mol K3[Fe(CN)6] tham gia vào phản ứng oxy hóa = 0,145 mmol 

Trang 23

Bài 9

Trong truyền máu thường quy, việc xác định nhóm máu là rất cần thiết Việc trộn lẫn các loại máu không tương thích có thể gây ra sự ngưng kết các tế bào hồng cầu và dẫn đến tử vong Có bốn nhóm máu đã biết: A, B,

AB và O Phân loại nhóm máu phù thuộc vào thành phần của các oligosaccharide liên kết với bề mặt protein của các tế bào hồng cầu Phần trung tâm của saccharide luôn là galactose được liên kêt với protein:

Galactose cũng liên kết với:

- Đường C bởi liên kết α-1,2’ trong máu nhóm O

- Đường C bởi liên kết α-1,2’ và đường A bởi liên kết α-1,3’ trong máu nhóm A

- Đường C bởi liên kết α-1,2’ và đường B bởi liên kết α-1,3’ trong máu nhóm B

Xác định đường A: Đường A phản ứng với thuốc thử Tollens (thí nghiệm tráng bạc) tạo thành hợp chất dưới đây:

Xác định đường B: Đường B phản ứng với hydroxylamine tạo thành hợp chất X, chất này được đun nóng tiếp với acetyl anhydride khi có mặt sodium acetate tạo thành hợp chất Y Phản ứng thủy phân base hợp chất

Y tạo thành đường Z có ít hơn một nguyên tử carbon so với đường gốc B Đường Z được xử lí với các tác nhân như đường B tạo thành D-threose

Trang 24

Các chuyển hóa như trên được mô tả theo sơ đồ dưới đây:

Hàm lượng các nguyên tố trong hợp chất Y là 49.6% C, 41.3% O, 3.6% N và phần còn lại là hydrogen Biết rằng khi oxid hóa đường B với HNO3 tạo thành sản phẩm không quang hoạt

Xác định đường C: Đường C thuộc dãy L Cấu hình tuyệt đối của nguyên

tử carbon thứ ba (C-3) là R Khi đường C bị khử trong các điều kiện để chuyển hóa nhóm CHO thành methyl thì tạo thành hợp chất meso Phản ứng giữa 1 mol C và HIO4 tạo thành 1 mol CH3CHO và 4 mol HCOOH Câu hỏi:

A Vẽ công thức chiếu Fischer của:

1) Đường A

2) Đường B và các dẫn xuất X, Y, Z

3) Đường C

Giải thích cấu trúc của các hợp chất B, Y, C

B Các monosaccharide tạo thành vòng pyranose 6 cạnh Vẽ công thức chiếu Haworth của:

1) disaccharide từ máu nhóm O

2) trisaccharide từ máu nhóm A

3) trisaccharide từ máu nhóm B

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	2 MB