Bài giảng chuyên đề hóa hữu cơ - chuyên đề hợ chất thiên nhiên

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ
BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ
HÓA HỮU CƠ
HÓA HỮU CƠ
Dành cho các lớp học hè
Dành cho các lớp học hè
Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển
Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển
Bộ môn : Hóa Học – Khoa Môi Trường
Bộ môn : Hóa Học – Khoa Môi Trường
Chuyên đề 5 : HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN
Chuyên đề 5 : HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN
A. Gluxit (cacbohydrat)
-Khái niệm hợp chất gluxit.
-Nguồn gốc của gluxit
-Vai trò của gluxit
I. Monosaccarit
Ví dụ: Glucozơ là 1 andohexozơ HOCH
2
(CHOH)
4
CHO
-
Phân tử có 6 nguyên tử Cacbon
-
Có 1 nhóm chức CHO và 5 nhóm OH
-
Có 4 nguyên tử Cacbon bất đối là C2, C3, C4, và C5
- Có 16 đồng phân quang học.
*
16 đồng phân quang học của glucozơ

CHO
C HO
C HO
C HO
C HO
CH
2
OH
CHO
C OHH
C HO
C HO
C HO
CH
2
OH
CHO
C OHH
C OHH
C OHH
C OHH
CH
2
OH
H
H
H
H
CHO
C HHO

C OHH
C OHH
C OHH
CH
2
OH
H
H
H
L (-) aloz¬
D (+) aloz¬
D (+) altroz¬ L (-) altroz¬
CHO
C OHH
C OHH
C OH
C HO
CH
2
OH
CHO
C HO
C HO
C HO
C OHH
CH
2
OH
H
H

H
H
CHO
C OHH
C OHH
C HO
C HO
CH
2
OH
CHO
C HO
C HO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
H
H
H
H
H
L (-) taloz¬
D (+) taloz¬
L (-) manoz¬
D (+) manoz¬
16 đồng phân quang học của glucozơ
H
H

H
H
CHO
C OH
C
C HO
C OHH
CH
2
OH
OH
H
CHO
C OH
C HO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
H
CHO
C HO
C HO
C OH
C HO
CH
2
OH
H

H
H
H
C
HO
C
CHO
C HO
OHH
C
HO
CH
2
OH
H
H
L (-) huloz¬
D (+) huloz¬
L (-) glucoz¬
D (+) glucoz¬
CHO
C OH
C HO
C OH
C HO
CH
2
OH
CHO
C HO

C OH
C HO
C OHH
CH
2
OH
H
H
H
H
H
CHO
C HO
C OHH
C OH
C HO
CH
2
OH
CHO
C OH
C HO
C HHO
C OHH
CH
2
OH
H
H
H

H
H
H
H
L (-) I®oz¬
D (+) I®oz¬
L (-) galactoz¬
D (+) galactoz¬
1. Nghiên cứu cấu dạng của glucozơ
CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
Có 1 nhóm
CHO
Có 5 nhóm OH
Dự đoán: Glucozơ có tính chất của
andehit và poliancol
Thực tế:
+ Glucozơ không phản ứng màu
với thuốc thử Shiff,
+ không phản ứng với NaHSO
3
+ Phản ứng với CH
3
I tạo hợp chất

có 5 nhóm ete
+ Phản ứng với CH
3
OH/HCl thì được
hợp chất có 1 nhóm ete
+ Glucozơ thể hiện một số
tính chất của nhóm andehit,
+ thể hiện tính chất của
poliancol
Thực tế, trong dung dịch 99,5% glucozơ ở dạng vòng, 0,5 % là ở dạng mạch hở.
CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH
CH
2
OH
H

O
H
OH
OH
H
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
α-glucopiranozơ
β-glucopiranozơ
Nhóm OH
sơmiaxetal
Nhóm OH
sơmiaxetal
Nhóm OH
sơmiaxetal
0,5% dạng mạch hở
99,5% ở dạng vòng
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH

CH
2
OH
H
O
H
OH
OH
H
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
CHO
C OH
C HO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
H
H
C
C OH
C HO
C OHH

CH
CH
2
OH
H
H
HO
O
C
C OH
C HO
C OHH
CH
CH
2
OH
H
H
OH
H
O
H
β -D (+) glucopyranoz¬
α -D (+) glucopyranoz¬
D (+) glucoz¬
(Tnc: 146
0
C, [α]=+109
0
6)

(Tnc: 150
0
C, [α]=+19
0
)
Các cấu dạng của Glucozo
O
OH
CH
2
OH
H
CH
2
OH
OH
H
H OH
O
CH
2
OH
OH
H
CH
2
OH
OH
H
H OH

O
CH
2
OH
C
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
CH
2
OH
C
C HHO
C OHH
CH
CH
2
OH
O
HO
CH
2
OH
C
C HHO
C OHH
CH

CH
2
OH
O
OH
D (-) fructoz¬
β-D (-) fructofuranoz¬
α-D (-) fructofuranoz¬
2. Tính chất của monosaccarit
a. Tính chất vật lí: monosaccarit là những chất rắn kết
tinh, có vị ngọt và là chất quang hoạt
b. Tính chất hóa học:
+ Các phản ứng của nhóm C=O:
Các phản ứng của nhóm C=O:
+Phản ứng của andozo với chất oxi hóa:
+ [Ag(NH
3
)
2
]OH
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
Hoặc + HNO
3
Hoặc + TT Feling
Hoặc + Br

2
+ H
2
O
CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
+ HOCH
2
CH
2
OH
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
O
C
H
O
+HNO
3

CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
COOH
+ [Ag(NH
3
)
2
]OH
Hoặc + TT Feling
Hoặc + Br
2
+ H
2
O
Các phản ứng của nhóm C=O:
+Phản ứng của xetozo với chất oxi hóa:
glucoz¬fructoz¬
HO
-
xetozo andozo
+ Fructozo (và các xetozo) phản ứng với TT
Tolen, TT Feling giống glucozo vì các phản
ứng đó có môi trường kiềm.
+ Fructozo (và các xetozo) không phản ứng với
Br
2
vì nước brom là môi trường axit.

Các phản ứng của nhóm C=O:
+Phản ứng cộng hợp ái nhân giống của andehit-xeton:
CH =N -NH -C
6
H
5
C = N -NH -C
6
H
5
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
C =N -NH -Ph
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH

2
OH
-(PhNH
2
+NH
3
)
O
C =N -NH -C
6
H
5
C
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
+PhNHNH
2
-H
2
O
+PhNHNH
2
-H
2
O
ozazon

+ PhNHNH
2
=
phenyl hi®razon
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
+ HCN
CH
C OHH
C HHO
C OHH
C OHH
CH
2
OH
CN
OH
+Monosaccarit không phản ứng với NaHSO
3
vì trong môi trường
dung dịch NaHSO
3
các đường chỉ tồn tại dạng mạch vòng không
có nhóm chức C=O nữa.

+ Các phản ứng của các nhóm OH:
- Nhóm OH sơmiaxetal phản ứng với ancol khi có mặt HCl tạo ete
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
O
H
OH
H
OCH
3
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
+CH
3
OH

HCl
+ H
2
O
α -D (+) metyl glucopyranozit
t
0
α -D (+) glucopyranoz¬
- Khi phản ứng với CH
3
I có mặt Ag
2
O tạo ra hợp chất pentaete
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
O
H
O
H
OCH

3
H
OCH
3
H
OCH
3
CH
2
OCH
3
H
+
5
CH
3
I
Ag
2
O
+
5
hi
CH
3
α -D (+) pentametyl glucopyranozit
t
0
α -D (+) glucopyranoz¬
- Phản ứng với axit cacboxylic tạo hợp chất pentaeste

- Phản ứng tạo phức màu xanh đậm với Cu
2+
trong môi trường kiềm
O
H
OH
H
OH
H
OHH
OH
CH
2
OH
H
O
H
O
H
OCOCH
3
H
OCOCH
3
H
OAc
CH
2
OCOCH
3

H
+ 5CH
3
COOH
H
2
SO
4
+ 5h
2
O
CH
3
CO
α -D (+) pentaxetyl glucopyranozit
α -D (+) glucopyranoz¬
t
0
CHO
OHH
HHO
OHH
OHH
CH
2
OH
+ Cu(OH)
2
CHO
OHH

HHO
OH
OH
CH
2
OH
Cu
+ 2OH
-
CHO
H
OH
O
O
HO
H
H
H
CH
2
OH
+
2H
2
O
2-
+ Các phản ứng của các nhóm OH:
- Các nhóm OH ngưng rụ với nhau tạo ra các hợp chất glucozit khác:
Glucozơ Mantozơ
+ Các phản ứng của các nhóm OH:

O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
OH
H
H
H
+
O
H
H
CH
2
OH
O - H
OH
OH
OH
H
H
H
+H
2
O

O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
- Đây là phản ứng quan trọng của các quá trình hình thành các hợp chất
disaccarit, oligosaccarit và polisaccarit
II. Disaccarit
II.1 Saccarozơ
b. Tính chất vật lí: saccarozơ là chất rắn kết tinh, có vị

ngọt và có nhiều trong cây mía, củ cải đường
c. Tính chất hóa học:
a. Cấu tạo của saccarozơ: C
12
H
22
O
11
Không có nhóm OH sơmiaxetal
O
H
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
CH
2
OH
H
OH
OH
H
O

HOCH
2
O
1
2
3
5
4
6
1
2
3
4
6
5
c. Tính chất hóa học của saccarozơ:
+ Không có tính khử : Không phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử
Feling.
+ Không phản ứng với phenylhidrazin.
+ Phản ứng với Cu(OH)
2
tương tự monosaccarit.
+ Phản ứng thủy phân.
C
12
H
22
O
11
+ H

2
O → C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
glucozơ fructozơ
Đường không khử
O
H
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
CH
2

OH
H
OH
OH
H
O
HOCH
2
O
1
2
3
5
4
6
1
2
3
4
6
5
II.2 Mantozơ
b. Tính chất vật lí: mantozơ còn gọi là đường mạch
nha. Vị ngọt, tan nhiều trong nước.
c. Tính chất hóa học:
a. Cấu tạo của Mantozơ : C
12
H
22
O

11
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
Nhóm OH
sơmiaxetal
c. Tính chất hóa học của mantozơ:
Tương tự monosaccarit, Mantozơ có các tính chất:

+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling.
+ Phản ứng với phenylhidrazin.
+ Phản ứng với Cu(OH)
2
+ Phản ứng thủy phân.
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O → C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
glucozơ glucozơ
O
H
H
CH

2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
Đường khử
II.3 Lactozơ
b. Tính chất vật lí: lactozơ còn gọi là đường sữa. Vị ngọt,
tan nhiều trong nước.
c. Tính chất hóa học:
a. Cấu tạo của Lactozơ : C
12
H
22

O
11
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
CH
2
OH
OH
H
OH
H
H
HO
H
O
Nhóm OH
sơmiaxetal
c. Tính chất hóa học của Lactozơ:

Tương tự monosaccarit, Lactozơ có các tính chất:
+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling.
+ Phản ứng với phenylhidrazin.
+ Phản ứng với Cu(OH)
2
+ Phản ứng thủy phân.
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O → C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
galactozơ glucozơ
Đường khử
O
H

H
CH
2
OH
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
CH
2
OH
OH
H
OH
H
H
HO
H
O
III. Polisaccarit
III.1 Tinh bột
a. Cấu tạo của tinh bột : gồm 2 thành phần:
+ Aminozơ mạch không nhánh
O
H
H

CH
2
OH
OH
OH
H
H
H
O
O
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
H

H
H
O
O
+ Aminopectin mạch phân nhánh:
O
H
H
CH
2
OH
OH
H
H
H
O
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
H
H
H
O
H
H

CH
2
OH
OH
OH
H
H
H
O
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH
H
H
H
O
O
O
H
H
CH
2
OH
OH
OH

H
H
H
O
O
O
b. Tính chất của tinh bột
+ Là chất rắn, dạng bột, màu trắng.
+ Hồ tinh bột tạo hợp chất màu xanh đen với iốt.
+ Thủy phân hoàn toàn tinh bột thu được glucozơ.
H
2
O (H
+
)
H
2
O (H
+
)
H
2
O (H
+
)
tinh bét
x <n
c¸c ®extrin
mantoz¬
α-D(+)glucopyranoz¬

(c
6
h
10
o
5
)n (c
6
h
10
o
5
)x C
12
H
22
O
11
C
6
H
12
O
6
III. Polisaccarit
a. Cấu tạo của xenlulozơ : có cấu trúc mạch
không phân nhánh.
III.2 Xenlulozơ
b. Tính chất của xenlulozơ
+ Là chất rắn, dạng sợi, có tính thấm nước, không tan trong nước.

+ Thủy phân hoàn toàn xenlulozơ thu được glucozơ.
(thủy phân xenlulozơ khó hơn so với tinh bột)
H
2
O (H
+
)
H
2
O (H
+
)H
2
O (H
+
)
(c
6
h
10
o
5
)n (c
6
h
10
o
5
)x C
12

H
22
O
11
C
6
H
12
O
6
xenluloz¬
x <n
amyloit
xenlobioz¬ β−D(+)glucopyranoz¬
+ Ứng dụng của phản ứng thủy phân xenlulozơ là sản xuất etanol
trong công nghiệp từ các phế thải của ngành nông nghiệp và chế
biến gỗ như: mùn cưa, cỏ khô, rơm rạ …
Xenlulozơ → glucozơ → etanol
+ Phản ứng với HNO
3
tạo ra trinitro xenlulozơ dùng làm thuốc súng.
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ 3nHNO

3
→ [C
6
H
7
O
2
(ONO
2
)
3
]
n
+ 3nH
2
O
b. Tính chất của xenlulozơ