GLUXIT

Chương XIII: CÁC HỢP CHẤT GLUXIT
[Cn(H2O)m]
Thành phần cơ bản của thể sinh vật đặc biệt là
thực vật.
- Thực vật chiếm từ 70 ? 80% (củ hạt, thân, rễ) ở
dạng polisaccarit.
- Động vật chiếm khoảng 2% (gan, bắp cơ, trong
máu).
A. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI:
1. ĐỊNH NGHĨA:
Gluxit (hay cacbonhiđrat là những hợp chất hữu cơ tạp chức công thức chung Cn(H2O)m
- Hàng ngàn phân tử (+) glucozơ liên kết với nhau
tạo thành phân tử xenlulozơ giúp cây phát triển.
- Gluxit tạo thành do quá trình quang hợp của thực
vật:
6nCO2 + 6nH2O ? nC6H12O6 + 6nO2
Chất diệp lục
2. PHÂN LOẠI:
- Gồm 3 loại: + monosaccarit
+ đisaccarit
+ polosaccarit
B. MONOSACCARIT
I. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI:
ĐỊNH NGHĨA:
Là những hợp chất hữu cơ tạp chức hay còn gọi là
những hợp chất policacbonyl ( có thể anđehit hay
xeton).
2. PHÂN LOẠI:
Có 2 loại: + Anđozơ (nhóm chức anđêhit).
+ Xetozơ (nhóm chức xeton).
3. DANH PHÁP:
Tên chỉ số nguyên tử C trong mạch tri, tetra, pent,
hex,..+ ozơ.
Công thức chung: CH2OH(CHOH)nCHO anđozơ
CH2OH(CHOH)nCOCH2OH xetozơ
II. CẤU TẠO CỦA MONOSACCARIT
Kết quả phân tích đặc điểm của mạch C bằng các
phản ứng đặc trưng.
- Phản ứng với thuốc thử Feling
CH2OH(-CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH ? CH2OH(-CHOH)4COONa
+ Cu2O + 3H2O
- Phản ứng với thuốc thử Tolenes:
CH2OH(-CHOH)4CHO + 2[Ag(NH3)2OH ? CH2OH(-CHOH)4COONH4
+ 2Ag + 3NH3 + H2O
- Phản ứng với anhiđrit axetic:
CH2OH(-CHOH)4CHO + 5(CH3CO)2O ? C5H6(OCOCH3)5CHO
+ 5CH3COOH
- Phản ứng với HI:
CH2OH(-CHOH)4CHO + HCN ? CH2OH(-CHOH)5CN
CH2OH(-CHOH)5CN + 2H2O ? CH2OH(-CHOH)5COOH + NH3?
CH2OH(-CHOH)5COOH + 6HI ? CH3(CH2)5COOH + 6HIO
Từ các phản ứng trên ta kết luận:
- Glucozơ là phân tử mạch thẳng không phân nhánh,
có nhóm -CHO ở đầu mạch
- Phản ứng với HCN:
CH2OH(-CHOH)4CHO + 6HI ? CH3(CH2)3CHICH3 + 5HIO
Sơ đồ phản ứng:
C6H12O6
Feling
C5H11O5COONa + Cu2O
Ag(NH3)2OH
C5H11O5COONH4 + Ag ?
HI
CH3(CH2)3CHICH3
HCN, H2O
+ HI
CH3(-CH2)5COOH
(CH3CO)2O
C5H6(OCOCH3)5CHO
CuSO4,NaOH
Ctct của glucozơ: CH2OH(-CHOH)4CHO
1-Anđohexozơ
Bằng các thí nghiệm tương tự người ta cũng xác định
được công thức cấu tạo của fructozơ:
CH2OH(-CHOH)3COCH2OH 2-xetohexozơ
III. CÁC ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ CỦA
MONOSACCARIT:
- Phân tử glucozơ có 4 nguyên tử C bất đối.
Số đồng phân quang học: 2n (n là số nguyên tử C
bất đối như vậy phân tử glucozơ có 24 = 16 đồng
phân quang học có 8 cặp đối quang.
CẤU TẠO ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC DÃY D
VÀ DÃY L
Nhóm -OH của nguyên tử C* xa nhóm cacbonyl
nhất (đánh s? l?n nhất) ở� về phía bên phải thì đồng
phân quang học đó thuộc dãy D, ngược lại nếu ở về
bên trái thì thuộc dãy L. Ví dụ: CH2OHCHOHCHO
glixeranđehit.
D-glixeranđehit
L-glixeranđehit
Khả năng quay cực sang bên phải một góc ? nào
đo �thì ghi dấu (+), quay cực sang bên trái ghi dấu (-).
2. ĐỒNG PHÂN EPIME
Hai monosaccarit thuộc loại anđozơ là đồng phân
Epime đối với nhau khi chỉ khác nhau ở cấu hình của
nguyên tử C* gần nhóm cacbonyl nhất (-CHO), còn
cấu hình của tất cả các nguyên tử cacbon bất đối khác
trong phân tử đều hoàn toàn giống nhau.
D(+)-glucozơ và D(+)-manto
L(-)-glucozơ và L(-)-manto
Là cặp đồng phân
Epime.
Còn cặp D(+)-glucozơ, L(-)-glucozơ và D(+)-manto,
L(-)-manto là những cặp đối quang.
D-eritro, D-treo và L-eritro, L-treo là những cặp
đồng phân epime.
3. ĐỒNG PHÂN ĐIA
Là loại đồng phân quang học thông thường. Trong
số 16 đồng phân lập thể của anđohexozơ thì chỉ có
D(+)glucozơ và L(-)glucozơ là cặp đối quang còn
lại 14 đồng phân lập thể khác được gọi là đồng
phân đia đối với D(+)glucozơ.
Số đồng phân quang học của glucozơ là:
2n (n là số nguyên tử C bất đối)
Các đồng phân đia có cấu hình khác nhau, có
năng suất quay cực có thể cùng dấu hoặc khác dấu
nhưng trị số tuyệt đối của góc quay là khác nhau.
IV. CẤU TẠO VÒNG CỦA MONO SACCARIT.
1. MỘT SỐ DỰ KIỆN THỰC NGHIỆM.
Không tham gia một số phản
ứng đặc trưng của anđêhit.
Dễ bị oxi hoá nhưng không làm
nhuốm màu thuốc thử sip
(fucsinsunfurơ).
Không tham gia phản ứng cộng
Na2SO3 (natrisunfit).
- D(+)glucozơ có hiện tương quay hỗ biến.
Hoà tan những tinh thể có điểm nóng chảy 1460C,
vào nước năng suất quay cực 1120 sau đó giảm
xuống tới +52,70.
Nếu hoà tan những tinh thể glucozơ có điểm
nóng chảy 1500C vào nước thì năng suất quay lúc
đầu + 190 sau đó tăng lên + 52,70.
D(+)glucozơ có thể tạo thành metylglucozit khi
đun nóng rươu CH3OH với sự có mặt của HCl xúc
tác.
Phân tử glucozơ có 1 nhóm -OH khác với 4
nhóm -OH còn lại, nhóm -OH này được gọi nhóm
-OH semiaxetan.
?-D(+)-metyl glucozit
?-D(+)-metyl glucozit
2. THUYẾT CẤU TẠO VÒNG VÀ CÁC KIỂU
CÔNG THỨC VÒNG
Từ kết quả nghiên cứu của các nhà khoa hoc:
Tollenna, Fischer. Tanret đã đưa ra thuyết cấu tạo
mạch vòng của D(+)-glucozơ đến năm 1920 có sữa
chữa. Theo thuyết này D(+)-glucozơ có cấu tạo
vòng dưới 2 dạng đồng phân lập thể dạng ? và ?
có thể chuyển hoá cho nhau trong dụng dịch nước.
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
VI. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
CỦA MONOSACCARIT
5. PHẢN ỨNG NỐI DÀI MẠCH CACBON
Là phương pháp của Kiliman và Fischer đưa ra
vào năm 1886 để chứng minh rằng cơ thể chuyển
hoá 1 anđozơ thành 2 axit anđonic mạch cacbon
tăng lên một nguyên tử.
6. PHƯƠNG PHÁP RÚT NGẮN MẠCH CACBON.
7. PHẢN ỨNG CHUYỂ HOÁ ANĐOZƠ
THÀNH EPIME
VII. CÁC MONOSACCARIT TIÊU BIỂU.
1. CÁC PENTOZƠ (C5H10O5)n:
Có thành phần C5H10O5 thường gặp trong tự
nhiên ở dạng polisaccarit gọi chung là pentozan
(C5H8O4)n, thuỷ phân trong môi trường axit loãng
và đun nóng thu được pentozơ.
(C5H8O4)n + nH2O ? nC5H10O5
(H+)
Các pentozơ khi đun nóng trong môi trường axit
loãng tạo thành furfuran
Các pentozơ có 3 nguyên tử C* có 23 = 8 đồng
Phân quang học trong đó 4 đồng phân thường gặp
trong tự nhiên.
a). D(+)xilozơ phổ biến trong tự nhiên là thành phần
chính của nhựa cây, trong thành phần hemixenlulo
-zơ của gỗ ở dạng polisaccarit còn gọi là xilan nó
có trong rơm rạ, thân cây ngô, trấu.
b). L (+)arabinozơ có phổ biến trong tự nhiên ở
dạng polisaccarit là thành phần chính của nhựa cây.
c). D(-)ribozơ vô cùng quan trọng về mặt sinh học,
là thành phần quan trọng của axit nucleic.
d). D(-)đezoxiribozơ cũng là thành phần quan trong
của axit nucleic
2. CÁC HEXOZƠ (C6H12O6):
Gồm hai loại anđozơ và xetozơ, anđozơ có 4
nguyên tử C* ( 24 = 16) đồng phần quang học,
xetozơ có 3 nguyên tử C* (23 = 8) đồng phần quang
học.
- Các hexozơ tiêu biểu và quan trọng gồm:
D(+)glucozơ, D(+)manno, D(+)galactozơ,
D(-)frutozơ.
a). D(+)GLUCOZƠ: - Rất quan trọng đối với sinh lí
của thực vật và động vật. Có nhiều trong các loại
quả chín như nho, táo, chuối, trong máu người và
động vật có một tỉ lệ nhất định, máu người hàm
lượng tối đa từ 0,1- 0,12% nếu quá hàm lượng đó
thì bệnh đái đường.Vị ngot từ 50 - 60% đường mía.
? - D(+)glucozơ
? - D(+)glucozơ
Tác dụng với thuốc thử Feling, Tolenes, phản ứng
hiđro hoá, phản ứng tạo thành ete, este, ozazon.
Có ý nghĩa quan trọng đối với sinh lí động, thực
vật là các este của nó với axit photphoric trong ADN
b). D(+)GALACTOZƠ
Ít gặp trong tự nhiên, có trong thành phần
đisaccarit, kết tinh ở dạng vòng pirano, ở dạng kết
tinh ngậm 1 phân tử H2O, t0nc = 1690C
? - D-galactozơ pirano
c). D(-) FRUCTOZƠ.
? - D(-)fructozơ-pirano
? - D(-)fructozơ-furano
Rất phổ biến trong giới thực vật ở trạng thái tự do,
Có trong quả ngọt cùng với D(+)glucozơ, trong mật
ong chiếm khoảng 30% là loại đường ngọt nhất
trong các loại đường. Fructozơ vẫn cho phản ứng
tráng gương khử đựoc Cu(OH)2 thành Cu2O khi nó
ở trong môi trương kiềm.
D(-)fructozơ đồng phân hoá tạo thanh D-glucozơ
và D-mannozơ có tính chất tương tự glucozơ và
manozơ.
ĐISACCARIT
I. PHÂN LOẠI:
Là những gluxit gồm 2 monosaccarit liên kết với
nhau bằng liên kết glucozit.
Tuỳ theo mối liên kết giữa 2 monosaccarit mà ta
có thể chia các đisaccarit thành 2 loại:
+ Đisaccarit không có tính khử.
+ Đisaccarit có tính khử
a). ĐISACCARIT KHÔNG CÓ TÍNH KHỬ.
Liên kết glucozit tạo bởi 2 nhóm - OH semiaxetan
loại đi 1 phân tử H2O. Nhóm -OH semiaxetan
không còn nữa nên không chuyển về dạng anđehit
được vì vậy các đisaccarit này không có tính khử.
C6H11O5-OH + HO-C6H11O5 ? C12H22O11 + H2O
Nhóm -OH semiaxetan
- Cấu tạo:
b). ĐISACCARIT CÓ TÍNH KHỬ.
Liên kết glucozit tạo bởi nhóm - OH semiaxetan vơí
nhóm -OH của nguyên tử C* số 4, nên vẫn còn
nhóm -OH semiaxetan vì vậy đisaccarit này có tính
khử. Nhóm -OH ancol
C6H11O5-OH + HO-C6H11O4? C6H11O5-O-C6H11O4-OH
Nhóm -OH semiaxetan
II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC.
1. PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN:
C12H22O11 + H2O ? C6H12O6 + C6H12O6
H+
Saccarozơ
D-glucozơ
D-fructozơ
2. TÁC DỤNG VỚI CU(OH)2.
Ở nhiệt độ thường cũng như monosaccarit các
đisaccarit tác dụng với Cu(OH)2 tạo thành dung
dịch màu xanh thẩm phản ứng thể hiện tính chất
của rượu đa chức.
3. CÁC ĐISACCARIT CÓ TÍNH KHỬ CHƯÁ NHÓM
-OH SEMIAXETAN:
Phản ứng với thuốc thử Tolenes, Feling, HCN,
phenylhiđrazin tương tự như glucozơ.
III. CÁC ĐISACCARIT TIÊU BIỂU.
1. SACCAROZÔ:
- Có nhiều trong cây mía, củ cải đường, thốt nốt,
đường kính.
CTPT: C12H22O11
CTCT:
Tên khoa học:
2`- (? - D- glucopiranogiđo)- ? - D- fructofuranozit
Rất phổ biên trong thực vật có trong mọi loại cây,
đặc biệt là cây mía chiếm từ 14 - 26%, củ cải
đường 16 - 20%, saccarozơ tìm ra rất sớm ở Ấn Độ
ở châu Âu 1492.
a). CẤU TAO.
Margraf tìm ra trong cây mía từ năm 1747.
Dễ tan trong nước, kết tinh từ dung dịch
tnc0 = 1850C, nếu kết tinh từ dung dịch metanol
tnc0 = 1750C. Khó tan trong rượu quay cưc sang
phải [?]30D = + 66,50, không có hiện tượng quay hỗ
biến.
b). TÍNH CHẤT HOÁ HỌC.
Không có tính khử, không tham gia phản ứng với
thuốc thử Tolenes, Feling, phenylhiđrazin.
Tác dụng với Cu(OH)2 ở nhiệt độ thương tạo thành
dung dịch màu xanh thẩm trong suốt.
- Thuỷ phân trong môi trường axit loãng cho:
?-D(+)glucozơ và?-D(-)fructozơ.
Saccarozơ tạo thành saccarit với kim loại kiềm,
kiềm thổ đặc biệt với canxi với độ tan khác nhau:
C12H22O11CaO.2H2O, C12H22O112CaO.2H2O,
C12H22O113CaO.3H2O, do đó trong công nghiệp mía
đường người ta chế hoá với Ca(OH)2 để tách
C12H22O11 nguyên chất.
C12H22O11CaO.2H2O + CO2 ? C12H22O11 + CaCO3 + 2H2O
c). QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA.
Gồm 4 công đoạn (đọc giáo trình):
1). Ép: Mía ? Nước mía (dd chứa 14% saccarozơ,
bã
2). Loc: Dung dich (saccarozơ, axit hữu cơ, tạp
chất,..)khử bằng Ca(OH)2 ? CaCO3 + C12H22O11
3). Tẩy mầu: Dung dịch C12H22O11 ?
dd C12H22O11 tinh khiêt.
Than xương, SO2
NaHSO3
4). Kết tinh: Dd C12H22O11 ? C12H22O11+
mật rỉ
Chân không, ly tâm
II. MANTOZƠ (MẠCH NHA).
1. CẤU TẠO.
CTPT:
C12H22O11
CTCT:
Tên khoa học:
4`- (? - D-glucopiragiđo)-?-D-glucopiranozit
Có mặt trong nhiều loại cây với 1 lượng rất nhỏ
thể điều chế khi thuỷ phân tinh bột không hoàn
toàn, hoặc điều chế từ mầm lúa.
2. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC.
Là saccarit có tính khử phản ứng với thuốc thử
Tolenes, Feling, phenylhiđrazin.
Phản ứng thuỷ phân
- Tác dụng với Cu(OH)2 tạo thành dun dịch màu xanh thẩm.
III. LACTO (ĐƯỜNG SỮA).
1. CẤU TẠO.
CTPT: C12H22O11
CTCT:
Tên khoa học:
4`- (?-D-galactopiranogiđo)-?-D-glucopiranozit
Có trong sữa người, động vật có vú, sữa người
chiếm từ 5 - 8%, sữa bò chiếm 5,5%.
IV. XENLOBIO
2. TÍNH CHẤT.
Lacto là đisaccarit có tính khử, tính chất hoá tương
tự mantozơ.
1. CẤU TAO.
CTPT: C12H22O11
CTCT:
Tên khoa học:
4`- (?-D-galactopiranogiđo)-?-D-glucopiranozit
2. TÍNH CHẤT.
Có tính chất tương tự như đường manno, có hiện
tương quay hổ biến, thuỷ phân cho 2 phân tử
D-glucozơ.
POLISACCARIT
Không có tính chất đường là những hợp chất cao
phân tử chứa hàng ngàn gốc monosaccarit liên kết
với nhau. Chất tiêu biểu là tinh bột và xelulozơ.
- Dung dịch các hợp chất này có độ nhớt và có tính
bền cơ học cao.
Là những chất phổ biến trong giới thực vật chiếm
tỉ lệ cao.
I. TINH BỘT.
1. CẤU TẠO:
CTPT: (C6H10O5)n
CTCT: - Phân tử gồm hai dạng mạch thẳng không
phân nhánh amilozơ và phân nhánh amilopectin.
n -2
Amilozơ
Từ 90.000 - 200.000 gốc D-glucozơ liên kết
với nhau
a). AMILOZƠ.
Chiếm 80% trong thành phần tinh bột.Phân tử có
khối lương lớn hàng triệu đơn vị cacbon. Gồm từ
6.000 - 36.000 gốc D-glucozơ liên kết với nhau.
b). AMILOPECTIN.
c). GLICOGEN.
Tinh bột động vật, là polisaccarit dự trữ của cơ
thể động vật, thường gặp chủ yếu ở gan (20%),
cơ bắp 4%, khối lượng phân tử lớn khoảng hàng
triệu đvc.
Thuỷ phân trong môi trường axit loãng, hoặc men
tạo thành D-glucozơ.
Là chất bột rắn màu trắng, dễ tan trong nước
nóng cho dung dịch mờ nhưng không phải là hồ
tinh bột tác dung với iod cho màu hoặc màu tím đỏ.
Khối lượng phân tử glicôgen khoảng 1.000.000
đvc.
3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC.
a). PHẢN ỨNG THUỶ PHÂN.
(C6H10O5)n + nH2O ? nC6H12O6
H+
b). PHẢN ỨNG MÀU VỚI IOD.
Dung dịch hồ tinh bột tác dung với iod amilozơ
cho màu xanh thẩm, amilopectin cho màu tím.
2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ.
Dạng bột vô định hình, màu trắng, không tan trong
nước lạnh, tan ít trong nước nóng và bị phồng
dung dịch của nó gọi là hồ tinh bột.
II. XENLULOZƠ
1. CẤU TẠO.
CTPT: (C6H10O5)n ? [C6H7O2(OH)3]n
CTCT:
Thành phần chính của tế bào thực vật, cấu tạo
nên màng tế bào, bền về mặt cơ học, có tính đàn
hồi, bông chiếm 95%, gỗ từ 50 - 60%.
n-2
- Khối lượng phân tử rất lớn từ 1.106 - 2.106 đvc.
2. TINH CHẤT VẬT LÍ.
Chất rắn màu trắng, không mùi vị, d = 1,51 - 1,52
không nóng chẩy ở nhiệt độ cao, ở nhiệt độ cao
không có không khí biến thành than.
Không tan trong nước, ngâm trong nước chỉ phồng
lên, bền đối với kiềm loãng axit yếu, chất ôxi hoá
yếu. Hoà tan tốt trong dung dịch Svâyze [Cu(OH)2+
NH3].
Dung dịch xenlulozơ trong axit đặc kết tủa thêm
nước vào làm nhuốm màu iod. Phản ưng này dùng
để phát hiện xenlulozơ.
3. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC.
a). Bị một loại vi khuẩn phân huỷ thành CO2 và
H2O trong môi trường yếm khí tạo thành CH4.
b). Tác dụng với chất oxi hoá mạnh: O3, H2O2,
NaOCl tạo ra hỗn hợp sản phẩm phức tạp.
c). Tác dụng với kiềm tạo thành ancolat.
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH ? [C6H7O2(OH)2ONa]n
nH2O
[C6H7O2(OH)2ONa]n + nCS2 ?
n
Ventogenat-xenlulo
n
+ n/2H2SO4 ? [C6H7O2(OH)2 +
n/2Na2SO4 + nCS2
d). Tác dụng với dụng với dd Cu(OH)2 trong NH3
tạo thành dd nhớt bơm qua lỗ nhỏ ngâm vào nước
thuỷ phân tạo thành hiđratxenlulo gọi là tơ amoniac.
e). Tác dụng với (CH3CO)2O hoặc CH3COOH
[C6H7O2(OH) 3 ]n + 3n(CH3CO)2O ? CH3COOH + [C6H7O2(OCOCH3)3]n
[C6H7O2(OH)3]n + 2nCH3COOH ? 2nH2O + [C6H7O2(OCOCH3)2]n + 2nH2O
g). Tác dụng với HNO3 đăc.

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHO-NO2 ? 3nH2O + [C6H7O2(ONO2)3]n
Ứng dụng: Xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất, làm
nguyên liệu công nghiệp dệt, giấy, tơ sợi, thuốc nổ,
nhựa xenlulozơ.
Hết