Chuong 2. Cacbohidrat (NC)

CHƯƠNG II. CACBOHIDRAT
BÀI 1. GLUCOZƠ.
I. KHÁI NIỆM CHUNG:
- Cacbohiđrat (gluxit, saccarit) là những hợp chất hữu cơ tạp chức và thường có công thức chung là
C
n
(H
2
O)
m
.
- Có 3 nhóm chính:
+ Monosaccarit: là nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, không thể thuỷ phân được.
Chất tiêu biểu: glucozơ, fructozơ (C
6
(H
2
O)
6
hay C
6
H
12
O
6
).
+ Đisaccarit: là nhóm cacbohiđrat mà khi thuỷ phân, mỗi phân tử sinh ra hai phân tử monosaccarit.
Chất tiêu biểu: saccarozơ, mantozơ (C
12
(H
2

O)
11
hay C
12
H
22
O
11
.
+ Polisaccarit: là nhóm cacbohiđrat phức tạp, khi thuỷ phân đến cùng mỗi phân tử đều cho ra nhiều
phân tử monosaccarit.
Chất tiêu biểu: Tinh bột, xenlulozơ C
6n
(H
2
O)
5n
hay (C
6
H
10
O
5
)
n
.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:
- Tinh thể không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt (kém đường mía).
- Có trong hầu hết các bộ phận của cơ thể thực vật, nhiều nhất trong nho chín (đường nho), mật ong
(30%); máu người chứa lượng glucozơ không đổi là 0,1%.

III. CÊu tróc ph©n tö: (C
6
H
12
O
6
= 180)
1. D¹ng m¹ch hë:
- C¸c d÷ kiÖn thùc nghiệm chứng minh cấu tạo của glucozơ:
+ Khử hoàn toàn glucozơ thu được hexan
⇒
glucozơ có 6C và mạch không nhánh.
+ Glucozơ có phản ứng tráng bạc, tác dụng với dd brom tạo axit gluconic
⇒
glucozơ có nhóm –
CHO.
+ Glucozơ tác dụng với Cu(OH)
2
cho dung dịch màu xanh lam
⇒
glucozơ có nhiều nhóm OH
kề nhau.
+ Glucozơ tạo este chứa 5 gốc axit
⇒
glucozơ có 5 nhóm –OH.
- Kết luận: glucozơ là hợp chất tạp chức, ở dạng mạch hở có cấu tạo của anđehit đơn chức và ancol 5
chức.
CH
2
OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O hay CH

2
OH[CHOH]
4
CHO
2. Dạng mạch vòng: -OH ở C
5
cộng vào nhóm C=O tạo ra 2 dạng vòng 6 cạnh α và β.
Trong dung dịch, hai dạng này chiếm ưu thế hơn và luôn chuyển hoá lẫn nhau:
α-Glucozơ Glucozơ β-Glucozơ
OH ở vị trí C
1
gọi là OH hemiaxetal
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC: Glucozơ có các tính chất của anđehit và ancol đa chức.
1. Tính chất của ancol đa chức (poliancol):
a. Tác dụng với Cu(OH)
2
:
2C
6
H
11
O
6
H + Cu(OH)
2
→ (C
6
H
11
O

6
)
2
Cu + 2H
2
O
b. Phản ứng tạo este: khi phản ứng với anhidrit axetic, tạo este chứa 5 gốc axetat
C
6
H
7
O(OCOCH
3
)
5
2. Tính chất của andehit:
a. Phản ứng oxi hóa:
CH OH



2
H
H
H
H
H
HO
OH
OH

OH
CH OH



2
H
H
H
H
HO
OH
OH
O
C
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
CH OH

2
H
H
H
H
H
HO
OH
OH
OH
1
2
3
4
5
6
O
O
O
H
H
- Bằng phức bạc amoniac (phản ứng tráng bạc):
AgNO
3
+ 3NH
3
+H
2
O→[Ag(NH

3
)
2
]OH+ NH
4
NO
3
CH
2
OH[CHOH]
4
CHO+2[Ag(NH
3
)
2
]OH
→
0
t
CH
2
OH[CHOH]
4
COONH
4
+2Ag
↓
+3NH
3
+ H

2
O.
(amoni gluconat)
- Bằng Cu(OH)
2
đun nóng:
CH
2
OH[CHOH]
4
CHO + 2Cu(OH)
2
+ NaOH
→
0
t
CH
2
OH[CHOH]
4
COONa+Cu
2
O
↓
+3H
2
O.
- Làm mất màu dd brom: (natri gluconat)
CH
2

OH[CHOH]
4
CHO + Br
2
+ H
2
O → CH
2
OH[CHOH]
4
COOH + 2HBr
(axit gluconic)
b. Phản ứng khử:
CH
2
OH[CHOH]
4
CHO + H
2
 →
0
,tNi

CH
2
OH[CHOH]
4
CH
2
OH

(sobitol)
3. Phản ứng lên men:
C
6
H
12
O
6

C
enzim
0
35
0
30 −
 →
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
4. Tính chất riêng của dạng mạch vòng:

metyl α-glucozit
Khi nhóm -OH ở C
1
đã chuyển thành nhóm -OCH
3
rồi, dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch

hở được nữa.
V. ĐIỀU CHẾ:
1. Điều chế:
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ nH
2
O
,
o
H t
+
→
nC
6
H
12
O
6
Tinh bột (xenluluozơ)
2. Ứng dụng:
VI. ĐỒNG PHÂN CỦA GLUCOZƠ: FRUCTOZƠ:
 Cấu tạo: dạng mạch hở là một polihidroxi xeton
CH

2
OH CHOH CHOH CHOH CO
6 5 4 3 2 1
CH
2
OH
Hay CH
2
OH[CHOH]
3
COCH
2
OH
Cùng với dạng mạch hở fructozơ có thể tồn tại ở dạng mạch vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh. Dạng 5 cạnh có
hai đồng phân α và β.

CH OH
2
1
2
4
5
6
OH
OH
HOCH
OH
3
OH
H

H
2
HOCH
2
6
5
H
4
H
H
CH OH
2
OH
OH
OH
1
2
3
α-Fructozơ β-Fructozơ
 Là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn đường mía, có nhiều trong quả ngọt,
mật ong (40%)...
 Tính chất hoá học:
- Tính chất của ancol đa chức: tương tự glucozơ.
- Phản ứng cộng H
2
CH OH



2

H
H
H
H
H
HO
OH
OH
OH
1
2
3
4
5
6
+ HOCH
3
HCl
CH OH



2
H
H
H
H
H
HO
OCH

OH
OH
1
2
3
4
5
6
3
+ H O
2
O
O
O
O
CH
2
OH[CHOH]
3
COCH
2
OH + H
2

o
Ni, t
→
CH
2
OH[CHOH]

4
CH
2
OH
sobitol
 Fructozơ không có nhóm –CHO nhưng vẫn có phản ứng tráng bạc do fructozơ chuyển thành
glucozơ trong môi trường kiềm.
Fructozô Glucozô
OH
-
BÀI 2. SACCAROZƠ
I. Tính chất vật lí:
- Chất kết tinh, không màu, không mùi, có vị ngọt, tan tốt trong nước, độ tan tăng theo nhiệt độ,
nóng chảy ở 185
o
C.
- Có trong nhiều loài thực vật, nhiều nhất trong mía, củ cải đường, thốt nốt.
II. Cấu trúc phân tử:
- CTPT: C
12
H
22
O
11
(M = 342)
- Là một đisaccarit do một gốc
α
- glucozơ và một gốc
β
-fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử

oxi giữa C
1
của glucozơ và C
2
của fructozơ (C
1
-O-C
2
: liên kết glicozit).

⇒
Saccarozơ có 8 nhóm –OH, không có nhóm –CHO
Gốc α-glucozơ Gốc β-fructozơ
III. Tính chất hóa học
1. Phản ứng thuỷ phân:
→
1 glucozơ + 1 fructozơ
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O
,
o
H t
+

→
C
6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
saccarozơ glucozơ fructozơ
 Trong cơ thể người, phản ứng xảy ra nhờ enzim.
2. Phản ứng với dd Cu(OH)
2

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

→
(C
12

H
21
O
11
)
2
Cu + 2H
2
O
 Hiện tượng: Cu(OH)
2
tan trong dd saccarozơ tạo dd đồng saccarat màu xanh lam.
IV. Sản xuất và ứng dụng:
Mía
ép
→
nước mía (12-15%)
V i sua
â
ô
loai tap ch t
→
Dd đường (lẫn hc Ca)
2
3
CO
loai CaCO
→
Dd đường (có màu)

ô , ê ,c dac k t tinh loc
¬ 
Dd đường (không màu)
↵
V. Đồng phân của saccarozơ: MANTOZƠ (đường mạch nha)
2. Cấu tạo:
Do hai gốc
α
- glucozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi giữa C
1
của glucozơ này với C
4
của
glucozơ kia (C
1
-O-C
4
: liên kết
α
-1,4- glicozit). Trong dd gốc
α
- glucozơ có thể mở vòng tạo nhóm
–CHO.
2. TCHH:
a. Phản ứng thuỷ phân:
→
2 glucozơ
C
12
H

22
O
11
+ H
2
O
, ( )
o
H t enzim
+
→
2C
6
H
12
O
6

mantozơ glucozơ
SO
2
tẩy màu
- Đường kính
- Rỉ đường
Rượu
êl n men
¬ 

O
CH OH

H
H
OH
H
OH
H
H
OH
O
O
CH
H
CH OH
OH
H
H
OH
OH
2
2
2
1
2
3
4
5
6
1
2
3

4
5
6
b. Tính chất của poliol như saccarozơ:
Hòa tan Cu(OH)
2
tạo phức đồng-mantozơ màu xanh lam.
c. Tính khử tương tự glucozơ:
3. Điều chế: thủy phân tinh bột nhờ men amilaza (trong mầm lúa)
TINH BỘT (C
6
H
10
O
5
)
n
, M = 162n
I. Tính chất vật lí:
- Chất rắn, vô định hình, màu trắng không tan trong nước nguội. Trong nước nóng khoảng 65
o
C trở
lên, tinh bột chuyển thành dd keo nhớt, gọi là hồ tinh bột.
- Có nhiều trong ngũ cốc: gạo (80%), mì, ngô (70%), khoai…
II. Cấu trúc phân tử:
- Tinh bột là hỗn hợp của 2 polisaccarit: amilozơ (20-30%) và amilopectin (70-80%), đều có CTPT là
(C
6
H
10

O
5
)
n
trong đó C
6
H
10
O
5
là gốc α- glucôzơ
+ Amilozơ: gồm các gốc
α
-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết
α
-1,4- glicozit thành chuỗi dài,
không nhánh xoắn lại có phân tử khối lớn (150.000 – 600.000).
+ Amilopectin: gồm các gốc
α
-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết
α
-1,4- glicozit và
α
-1,6-
glicozit thành mạng không gian phân nhánh có phân tử khối khoảng 300.000 – 3.000.000.
III. Tính chất hóa học
1. Phản ứng thuỷ phân:
a. Nhờ xúc tác axit:
(C
6

H
10
O
5
)
n
+ nH
2
O
,
o
H t
+
→
nC
6
H
12
O
6

(glucôzơ)
b. Nhờ xúc tác enzim amilaza:
(C
6
H
10
O
5
)

n
2
H O
amilaza
α
−
→

dextrin (C
6
H
10
O
5
)
x
2
H O
amilaza
β
−
→
mantozơ
2
H O
mantaza
→


glucozơ

(x<n)
2. Phản ứng màu với iot:
Tạo màu xanh tím đặc trưng, khi đun nóng màu xanh biến mất, để nguội hiện ra.
IV. Sự tạo thành tinh bột trong cây xanh (quá trình quang hợp):
6nCO
2
+ 5nH
2
O
as
clorophin
→
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ 6nO
2
V. Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thể:
(C
6
H
10
O
5
)

n
2
H O
amilaza
α
−
→
dextrin (C
6
H
10
O
5
)
x
2
H O
amilaza
β
−
→
mantozơ
2
H O
mantaza
→
glucozơ
XENLULOZƠ (C
6
H

10
O
5
)
n
, M = 324
I. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên:
- Chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi vị, không tan trong nước (cả khi đun nóng) và các dm hữu
cơ thông thường như ete, benzen…
- Là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật. Có nhiều trong bông (95-98%), đay, gai, tre,
nứa (50-80%), gỗ (40-50%).
II. Cấu trúc phân tử:
- Xenlulozơ là polime hợp thành từ các mắt xích β- glucozơ nối với nhau bởi các liên kết β-1,4-
glicozit, thành mạch không phân nhánh, không xoắn, phân tử khối lớn khoảng 2.000.000
µ
.
- Mỗi mắt xích C
6
H
10
O
5
có 3 nhóm OH tự do: [C
6
H
7
O
2
(OH)
3

]
n
CO
2
+ H
2
O
Glicogen
[O] (enzim)
enzim
III. Tính chất hóa học
1. Phản ứng của polisaccarit: phản ứng thuỷ phân
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ nH
2
O
o
2 4
H SO , t
→
nC
6
H

12
O
6

glucozơ
Phản ứng thủy phân cũng xảy ra trong dạ dày của động vật ăn cỏ nhờ enzim xenluloza.
2. Phản ứng của poliancol:
a. Phản ứng với axit nitric:
[C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
+ 3nHNO
3

o
2 4
H SO , td
→
[C
6
H
7
O

2
(ONO
2
)
3
]
n
+ 3nH
2
O
Sản phẩm là xenlulozơ trinitrat (dễ cháy, nổ mạnh, không khói) dùng làm thuốc súng.
b. Phản ứng với anhidrit axetic:
Xenlulozơ tác dụng với anhiđrit axetic (CH
3
CO)
2
CO tạo xenlulozơ triaxetat làm tơ sợi (tơ axetat).
c. Phản ứng với CS
2
và NaOH:
Sản phẩm của phản ứng giữa xenlulozơ phản ứng với CS
2
(cacbon disunfua) và NaOH là dd rất
nhớt gọi là tơ visco. Bơm visco qua những lỗ nhỏ ngâm trong H
2
SO
4
loãng tạo xenlulozơ dưới
dạng sợi dài, mảnh, óng mượt gọi là tơ visco.
d. Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)

2
nhưng tan trong dd [Cu(NH
3
)
4
](OH)
2
(Svayde)