Lý thuyết và bài tập ôn thi CĐ ĐH môn Hóa - Chương 18

CHƯƠNG XVIII. CÁC HỢP CHẤT GLUXIT
I. Phân loại
Gluxit là tên gọi một loại hợp chất hữu cơ rất phổ biến trong cơ thể sinh vật

− Công thức phân tử C
n
(H
2
O)
m
.

− Các chất gluxit được phân làm 3 loại.

a) Monosaccarrit là những gluxit đơn giản nhất, không bị thuỷ phân thành những
gluxit đơn giản hơn. Ví dụ: glucozơ, fructozơ (C
6
H
12
O
6
), ribozơ (C
5
H
10
O
5
)

b) Oligosaccarit là những sản phẩm ngưng tụ từ 2 đến 10 phân tử monosaccarit với
sự tách bớt nước. Quan trọng nhất là các đisaccarit hay điozơ có công thức chung

C
12
H
22
O
11
. Các đisaccarit này bị thuỷ phân tạo thành 2 phân tử monosaccarit. Ví dụ
thuỷ phân saccarozơ.


c) Polisaccarit là những hợp chất cao phân tử. Khi bị thủy phân, polisaccarit tạo
thành một số lớn phân tử monosaccarit.


Ví dụ: Tinh bột, xenlulozơ, glicogen đều có công thức chung là (C
6
H
10
O
5
)
n
.

II. Monosaccarit
1. Công thức và cấu tạo (C
6
H
12
O

6
)

Monosaccarit là những hợp chất tạp chức mà trong phân tử ngoài

nhóm còn có nhiều nhóm chức −OH ở những nguyên tử cacbon kế nhau.

Nếu nhóm ở dạng anđehit (có nhóm −CH = O), ta gọi monosaccarit là anđozơ,

nếu nhóm đó ở dạng xeton, ta có xetozơ.



Tuỳ theo số nguyên tử cacbon trong phân tử, monosaccarit (anđozơ và xetozơ) được
gọi là triozơ (3C), tetrozơ (4C), pentozơ (5C), hexozơ (6C), heptozơ (7C). Những
monosaccarit quan trọng đều là hexozơ và sau đó là pentozơ. Ví dụ: glucozơ,
frutozơ,…

Ngoài đồng phân cấu tạo (anđozơ và xetozơ), monossaccarit còn có đồng phân
không gian gọi là đồng phân quang học, mỗi đồng phân không gian lại có tên riêng.

2. Cấu tạo dạng mạch hở của glucozơ.

− Glucozơ tham gia phản ứng tráng bạc và khử được Cu
2+
, do vậy phân tử phải có
nhóm chức anđehit (−CH = O).

− Glucozơ tác dụng với (CH
3

CO)
2
O sinh ra pentaeste C
6
H
7
O(OCOCH
3
)
5
, chứng tỏ
trong phân tử có 5 nhóm -OH; các nhóm -OH đó có thể tạo phức chất màu xanh lam
khi tác dụng với Cu(OH)
2
(tương tự như glixerin).

− Từ các kết quả thực nghiệm, người ta thấy rằng glucozơ là một pentahiđroxi
anđehit có mạch thẳng không phân nhánh.



Do sự phân bố khác nhau của các nhóm −OH trong không gian, glucozơ có nhiều
đồng phân không gian. Glucozơ thiên nhiên, được gọi là D-glucozơ (có nhóm −OH tại
C
5
ở bên phải) để phân biệt với một đồng phân điều chế trong phòng thí nghiệm là L-
glucozơ (nhóm −O đó ở bên trái). Công thức cấu trúc như sau:

3. Cấu trúc dạng mạch vòng của glucozơ

Ngoài dạng mạch hở, glucozơ còn có các dạng mạch vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh.
Glucozơ vòng 6 cạnh được gọi là glucopiranozơ vì vòng này có dạng của dị vòng
piran, còn vòng 5 cạnh được gọi là glucofuranozơ vì có dạng dị vòng furan.



Glucopiranozơ bền hơn rất nhiều so với glucofuranzơ.

4. Cấu trúc phân tử fructozơ.

Fructozơ trong thiên nhiên được gọi là D-fructozơ, có công thức cấu trúc.



5. Tính chất vật lý - trạng thái tự nhiên

Monosaccarit là những chất không màu, có vị ngọt, dễ tan trong nước, không tan
trong dung môi hữu cơ, có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải
và hoặc sang trái.

Trong thiên nhiên, glucozơ có trong hầu hết các bộ phận cơ thể thực vật: rễ, lá,
hoa… và nhất là trong quả chính. Glucozơ cũng có trong cơ thể người, động vật.

Fructozơ ở trạng thái tự do trong quả cây, mật ong. Vị ngọt của mật ong chủ yếu do
fructozơ.

6. Tính chất hoá học

a) Phản ứng của nhóm anđehit − CH = O

− Phản ứng oxi hoá nhóm chức anđehit thành nhóm chức axit. Khi đó glucozơ trở
thành axit gluconic.

+ Phản ứng tráng gương.


+ Phản ứng với Cu(OH)
2
(trong môi trường kiềm)


(màu đỏ gạch)

+ Phản ứng oxi hoá trong môi trường trung tính và axit, ví dụ bằng HOBr:


+ Phản ứng khử nhóm -CHO tạo ra rượu 6 lần rượu.


b) Phản ứng của các nhóm −OH

− Phản ứng với Cu(OH)
2
cho dd màu xanh lam.

− Tạo este có chứa 5 gốc axit một lần axit. Ví dụ glucozơ phản ứng với anhiđrit
axetic (CH
3

CO)
2
O tạo thành pentaaxetyl glucozơ :





c) Phản ứng của glucozơ dạng vòng:

Nhóm OH ở nguyên tr C
1
trong phân tử glucozơ dạng vòng linh động hơn các nhóm
OH khác nên dễ dàng tạo ete với các phân tử rượu khác (ví dụ với CH
3
OH) tạo thành
glucozit:



d) Phản ứng lên men

Dưới tác dụng của các chất xúc tác men do vi sinh vật tiết ra, chất đường bị phân
tích thành các sản phẩm khác. Các chất men khác nhau gây ra những quá trình lên men
khác nhau.

Ví dụ:

− Lên men etylic tạo thành rượu etylic.

− Lên men butyric tạo thành axit butyric:


− Lên men lactic tạo thành axit lactic:


− Lên men limonic tạo thành axit limonic:



7. Điều chế

a) Quá trình quang hợp của cây xanh dưới tác dụng của bức xạ mặt trêi, tạo thành
glucozơ và các monosaccarit khác:


b) Thuỷ phân đi, polisaccarit có trong thiên nhiên (như saccarozơ, tinh bột,
xenlulozơ…) dưới tác dụng của axit vô cơ hay men.


(glucozơ) (fructozơ)


c) Trùng hợp anđehit fomic


(glucozơ)

III. Đisaccarit

Đisaccarit là loại gluxit phức tạp hơn, khi thuỷ phân cho hai phân tử monosaccarit.

Những monosaccarit tiêu biểu và quan trọng là saccarozơ, mantozơ, lactozơ đều có
công thức phân tử C
12
H
22
O
11
.

1. Tính chất vật lý

Tất cả các đisaccarit đèu là những chất không màu, kết tinh được và tan tốt trong
nước.

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng thuỷ phân



(Lactozơ là đisaccarit có trong sữa)

b) Phản ứng của nhóm anđehit

− Saccarozơ không có nhóm chức anđehit nên không tham gia phản ứng tráng
gương và phản ứng với Cu(OH)
2
.

− Mantozơ và lactozơ khi hoà tan trong dd chuyển một phần sang dạng tautome có
nhóm chức anđehit nên có phản ứng tráng gương và phản ứng với Cu(OH)
2
.

c) Phản ứng với hiđroxit kim loại (tác dụng với Cu(OH)
2
) và tham gia phản ứng tạo
ete và este (phản ứng của rượu nhiều lần rượu).

3. Điều chế

Các đisaccarit được điều chế từ các nguồn nguyên liệu thiên nhiên. Ví dụ

Saccarozơ lấy từ mía, củ cải đường.

Saccarozơ trong mía tác dụng với sữa vôi tạo thành dd canxi saccarat trong suốt.
Khi sục CO
2
vào dd canxi saccarat lại tạo thành saccarozơ:


Mantozơ là chất đường chủ yếu trong mạch nha (đường mạch nha). Nó là sản phẩm
của sự thuỷ phân tinh bột.

Lactozơ có trong sữa người, động vật (vì vậy còn có tên là đường sữa). Ngoài ra
cũng tìm thấy có lactozơ trong thực vật.

IV. Polisaccarit

Polisaccarit là những gluxit được cấu thành bởi nhiều đơn vị monosaccarit nối với
nhau bằng những liên kết glicozit. Những polisaccarit thường gặp: tinh bột,
xenlulozơ,…

1. Tinh bột (C
6
H
10
O
5
)
n

a) Cấu tạo: Tinh bột là hỗn hợp các polisaccarit (C
6
H
10
O
5
)
n
, khác nhau về số n và
cấu trúc của chuỗi polime. Tinh bột có trong củ và hạt nhiều loại cây.

Các phân tử tinh bột gồm 2 loại:

− Loại amilozơ cấu tạo từ chuỗi polime không phân nhánh gồm các mắt xích α-
glucozơ mạch vòng với n vào khoảng 200 ÷ 400 và có khi tới 1000. Giữa 2 mắt xích là
một cầu oxi nối nguyên tử C
1

của gốc thứ 1 với nguyên tử C
4
của gốc thứ 2. Cầu oxi
này được gọi là liên kết α-1, 4 glicozit.



− Loại amilopectin: Chuỗi polime có sự phân nhánh, hệ số n từ 600 - 6000. Sự hình
thành mạch nhánh là do liên kết α - 1,6 glicozit, được biểu diễn như sau:



Tỷ lệ amilozơ và amilopectin thay đổi tuỳ theo từng loại tinh bột, amilozơ thường
chiếm 20% và amilopectin chiếm khoảng 80%.

b) Tính chất vật lý:

Tinh bột cấu tạo từ những hạt nhỏ có hình dạng và kích thước khác nhau, phần
ngoài của hạt tinh bột cấu tạo từ amilopectin, phần bên trong cấu tạo từ amilozơ.

Các hạt tinh bột không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng hạt bị phồng lên rồi
vỡ thành dd keo gọi là hồ tinh bột.

c) Tính chất hoá học:

− Hồ tinh bột + dd iot → dd màu xanh.