www.khoabang.com.vn LuyÖn thi trªn m¹ng
_____________________________________________________________
G.V Lê Kim Long - ĐHKHTN
BµI sè 17: §−êng - gluxit
1) Kh¸i qu¸t:
+ Gluxit lµ tªn gäi chung cho c¸c hîp chÊt tù nhiªn t¹p chøc kiÓu cacbon hi®rat
víi c«ng thøc tæng qu¸t lµ Cn(H2O)m.
- Trong ®ã m vµ n lµ c¸c sè nguyªn d−¬ng cã thÓ nhËn c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau, gi¸
trÞ nhá nhÊt th−êng lµ 6.
- Trong ph©n tö ®−êng bÐ nhÊt (glucoz¬ hay fructoz¬) cã n = m = 6 nªn c«ng
thøc ph©n tö lµ C6H12O6.
+ C¸c gluxit ®−îc x©y dùng tõ mét vµi kiÓu ®¬n vÞ cÊu tróc ®¬n gi¶n nhÊt lµ
C6H12O6 (øng víi c«ng thøc C6(H2O)6). C¸c ®¬n vÞ cÊu tróc nµy cã thÓ nèi víi nhau
thµnh c¸c lo¹i ph©n tö lín h¬n. Mçi lÇn ghÐp mét ®¬n vÞ cÊu tróc vµo ph©n tö sÏ t¸ch
ra mét ph©n tö n−íc vµ v× vËy c¸c gi¸ trÞ n vµ m sÏ kh¸c nhau.
+ Tuú theo sè ®¬n vÞ cÊu tróc (glucoz¬ hay fructoz¬) mµ ng−êi ta chia c¸c gluxit
thµnh c¸c lo¹i kh¸c nhau:
- §−êng ®¬n cã mét ®¬n vÞ C6H12O6. §−êng ®¬n cã hai chÊt phæ biÕn trong tù
nhiªn lµ glucoz¬ vµ fructoz¬. Hai chÊt nµy l¹i cã c¸c ®ång ph©n cÊu t¹o kh¸c
nhau nh− d¹ng α, d¹ng β vµ d¹ng m¹ch kh«ng ®ãng vßng.
- §−êng kÐp lµ c¸c gluxit t¹o thµnh tõ hai ®¬n vÞ ®−êng ®¬n vµ cã c«ng thøc
ph©n tö gièng nhau lµ C12H22O11. §−êng kÐp cã hai d¹ng ®ång ph©n phæ biÕn lµ
mantoz¬ vµ saccaroz¬.
+ §−êng ®a lµ c¸c gluxit cã chøa nhiÒu ®¬n vÞ ®−êng ®¬n víi c«ng thøc chung
lµ (C6H10O5)n. §−êng ®a cã c¸c chÊt phæ biÕn lµ tinh bét vµ xenluloz¬.
a) Glucoz¬:
+ Gluc¬z¬ lµ lo¹i ®−êng ®¬n quan träng nhÊt. Gluc«z¬ cã trong hoa vµ qu¶ chÝn,
trong mËt ong, vµ trong ®−êng huyÕt (kho¶ng 0,1%). Khi hµm l−îng glucoz¬ trong
m¸u gi¶m thÊp h¬n 0,1 % th× c¬ thÓ cã c¶m gi¸c ®ãi vµ muèn ¨n. Khi hµm l−îng
®−êng t¨ng trªn mét gi¸ trÞ giíi h¹n th× ta cã c¶m gi¸c no vµ kh«ng muèn ¨n.
- Glucoz¬ lµ mét chÊt r¾n, kh«ng mµu, cã nhiÖt ®é nãng ch¶y ( 0
nc
t) = 146oC.
- Glucoz¬ tan tèt trong n−íc, cã vÞ ngät kÐm h¬n ®−êng kÝnh.
+ Gluc«z¬ cã thÓ tån t¹i ë ba d¹ng ®ång ph©n chÝnh lµ c¸c ®ång ph©n m¹ch hë,
®ång ph©n d¹ng α vµ d¹ng β. Trong dung dÞch n−íc cã c¶ ba d¹ng nµy c©n b»ng
O
O
H
H
H
O
H CH2OH
HO
H
H
O
H
2
C
1
2 5
4
3 66
34
5
2
1
O
OH
H
H
OH CH2
O
H
H
HO H2
C
HO
α
-Fruct«z¬
β
-Glu«z¬
www.khoabang.com.vn LuyÖn thi trªn m¹ng
_____________________________________________________________
G.V Lê Kim Long - ĐHKHTN
nhau. D¹ng m¹ch hë lµ d¹ng tham gia ph¶n øng chÝnh cña glucoz¬. Khi d¹ng m¹ch
hë ph¶n øng lµm nång ®é cña nã gi¶m ®i lËp tøc c©n b»ng chuyÓn dÞch vÒ phÝa t¹o
thªm d¹ng m¹ch hë ®Ó ph¶n øng cã thÓ tiÕp tôc x¶y ra.
+ C«ng thøc cÊu t¹o cña c¸c ®ång ph©n cã c¸c ®iÓm rÊt ®Æc biÖt:
- Trong d¹ng m¹ch hë, m¹ch C kh«ng ph©n nh¸nh. Trong ph©n tö chØ cã mét
nhãm an®ehit -CHO, cßn l¹i 5 nguyªn tö C mçi nguyªn tö C kh¸c cã 1 nhãm OH.
C¸c ho¸ trÞ cßn l¹i cña C liªn kÕt víi H. Do ®ã nguyªn tö C ®Çu m¹ch ng−îc víi
nhãm - CHO sÏ cã 2 nguyªn tö H cßn l¹i 4 nguyªn tö C chØ cã mét nguyªn tö H cho
mçi nguyªn tö C.
CH2 CH CH CH CH CH = O
OH OH
OH OH OH
- Trong d¹ng α, m¹ch C ®−îc ®ãng l¹i ë nguyªn tö C sè 1 vµ sè 5. Lóc nµy
kh«ng cßn liªn kÕt ®«i (cña nhãm chøc an®ehit) n÷a, do vËy viÖc ®¸nh sè tr−íc khi
®ãng vßng kh«ng cßn quan träng. CÇn nhí r»ng hai nguyªn tö C kia nèi víi nhau
th«ng qua nguyªn tö «xi cña nhãm OH liªn kÕt víi C sè 5, do vËy nguyªn tö C sè 1
cã chøa nhãm OH cßn nguyªn tö C sè 5 chØ cã nguyªn tö H vµ nhãm CH2OH. Trong
cÊu tróc α nhãm OH cña C1 ë ng−îc phÝa víi nhãm CH2OH so víi mÆt ph¼ng vßng
(theo c¸ch vÏ trªn).
- Trong cÊu tróc β nhãm OH cña nguyªn tö C1 ë cïng phÝa víi nhãm CH2OH so
víi mÆt ph¼ng vßng (theo c¸ch vÏ trªn).
+ Trong dung dÞch, d¹ng m¹ch hë tham gia ph¶n øng nªn c©n b»ng chuyÓn ho¸
gi÷a c¸c d¹ng cÊu tróc chuyÓn dÞch vÒ phi¸ t¹o d¹ng m¹ch hë. Do nguyªn nh©n nµy
glucoz¬ cã ph¶n øng cña an®ehit.
+ Fructoz¬ lµ mét d¹ng kh¸c cña ®−êng ®¬n cïng cã c«ng thøc ph©n tö C6 H12
O6 nh− glucoz¬. Fructoz¬ cã trong qu¶ chÝn ngät, cã trong mËt ong (kho¶ng 4%).
Fructoz¬ cã vÞ ngät h¬n ®−êng mÝa (kho¶ng 1,5 lÇn).
+ Fructoz¬ còng cã 3 d¹ng cÊu t¹o: d¹ng m¹ch hë, d¹ng vßng 5 c¹nh víi hai
kiÓu ph©n bè c¸c nhãm OH vµ CH2OH so víi mÆt ph¼ng cña vßng cã tªn lµ Fructoz¬
d¹ng α vµ fructoz¬ d¹ng β:
D¹ng hë D¹ng
α
+ CÇn ghi nhí c«ng thøc cÊu t¹o cña c¸c ®ång ph©n víi c¸c ®iÓm ®Æc biÖt sau
®©y:
- Trong d¹ng m¹ch hë, m¹ch C kh«ng ph©n nh¸nh. Trong ph©n tö chØ cã mét
nhãm xªt«n -C = O, cßn l¹i 5 nguyªn tö C mçi nguyªn tö C kh¸c cã 1 nhãm OH.
34
5
2
1O
H
OH
OH
H
CH2
O
H
HO
H
CH2OH
C
H
2
O
H
C
H
O
H
C
H
C
H
C CH2
OHOO
H
O
H
www.khoabang.com.vn LuyÖn thi trªn m¹ng
_____________________________________________________________
G.V Lê Kim Long - ĐHKHTN
C¸c ho¸ trÞ cßn l¹i cña C liªn kÕt víi H. Do ®ã 2 nguyªn tö C ®Çu m¹ch cã 2
nguyªn tö H cßn l¹i 3 nguyªn tö C chØ cã mét nguyªn tö H cho mçi nguyªn tö C.
- Trong d¹ng α, m¹ch C ®−îc ®ãng l¹i ë nguyªn tö C sè 2 vµ sè 5. Lóc nµy
kh«ng cßn liªn kÕt ®«i (cña nhãm chøc xªt«n) n÷a, do vËy viÖc ®¸nh sè tr−íc khi
®ãng vßng kh«ng cßn quan träng. CÇn nhí r»ng hai nguyªn tö C kia nèi víi nhau
th«ng qua nguyªn tö «xi cña nhãm OH liªn kÕt víi C sè 5, do vËy nguyªn tö C sè 2
cã chøa nhãm OH cßn nguyªn tö C sè 5 chØ cã nguyªn tö H vµ nhãm CH2OH.
Trong cÊu tróc α nhãm OH cña C2 ë ng−îc phÝa víi nhãm CH2OH liªn kÕt víi
nguyªn tö C sè 5 so víi mÆt ph¼ng vßng (theo c¸ch vÏ trªn).
- Trong cÊu tróc β nhãm OH cña nguyªn tö C2 ë cïng phÝa víi nhãm CH2OH
liªn kÕt víi nguyªn tö C sè 5 so víi mÆt ph¼ng vßng (theo c¸ch vÏ trªn).
+ Trong dung dÞch, cã tån t¹i c©n b»ng gi÷a c¸c d¹ng trong ®ã chøc xª t«n
kh«ng tham gia ph¶n øng tr¸ng g−¬ng nªn fruct«z¬ còng kh«ng cã ph¶n øng tr¸ng
g−¬ng. §©y lµ ®iÓm kh¸c biÖt gi÷a glucoz¬ vµ fructoz¬.
+ Trong m«i tr−êng kiÒm cã tån t¹i chuyÓn ho¸ fructoz¬
glucoz¬ d¹ng m¹ch hë.
b) Ph¶n øng ho¸ häc:
*) Glucoz¬ vµ fructoz¬ cã tÝnh chÊt cña r−îu ®a chøc lµ hoµ tan ®−îc ®ång
hi®roxit t¹o ra dung dÞch mµu xanh lam. Glucoz¬ cã 5 chøc r−îu cßn fructoz¬
cã 4 chøc r−îu ë c¸c nguyªn tö C l©n cËn nªn cã thÓ ph¶n øng víi ®ång
hi®roxit t¹o ra phøc ®ång tan ®−îc trong n−íc t¹o dung dÞch mµu xanh lam
gièng nh− glixerin (xem ph¶n øng cña phÇn r−îu ®a chøc).
+ C¶ fructoz¬ vµ glucoz¬ ®Òu 5 chøc r−îu nªn cã thÓ t¹o este chøa 5 gèc axit :
Ch¼ng h¹n cho t¸c dông víi anhi®ric axetic (CH3CO)2O sÏ thu ®−îc este cã tèi
®a 5 nhãm chøc este (-COO-).
C5H11(OH)5CHO + 5 (CH3CHO)2O C5H5(OOCH3)5CHO+
CH3COOH
*) Riªng glucoz¬ cã ph¶n øng cña an®ehit:
+ Ph¶n øng tr¸ng g−¬ng: Cho dung dÞch glucoz¬ t¸c dông víi dung dÞch NH3
chøa Ag2O sÏ thu ®−îc axit gluconic HOCH2-(CHOH)4-COOH.
C5H11(OH)5CHO + Ag2O C5H11(OH)5COOH + 2 Ag↓
+ Dung dÞch glucoz¬ thÓ khö Cu(OH)2 ®Ó t¹o ra Cu2O (mµu ®á g¹ch) gièng
nh− tÊt c¶ c¸c an®ehit.
+ Glucoz¬ cã thÓ bÞ khö b»ng H t¹o thµnh r−îu: HO-CH2-(CHOH)4-CH2OH
(Sobitol)
+ Fruct«z¬: kh«ng cã ph¶n øng tr¸ng g−¬ng vµ ph¶n øng víi Cu(OH)2, khã
tham gia ph¶n øng céng H v× chøa nhãm chøc xeton.
d) øng dông: Glucoz¬ ®−îc c¬ thÓ hÊp thu nhanh vµ cung cÊp nhiÒu n¨ng l−îng
v× thÕ th−êng ®−îc sö dông lµm nguån t¨ng lùc (huyÕt thanh glucoz¬) cho c¸c vËn
www.khoabang.com.vn LuyÖn thi trªn m¹ng
_____________________________________________________________
G.V Lê Kim Long - ĐHKHTN
®éng viªn sau mau chãng håi phôc sau c¸c trËn thi ®Êu hay tËp luyÖn. Glucoz¬
®−îc sö dông trong viÖc tæng hîp vitamin C, tr¸ng g−¬ng, dÔ tiªu ho¸,.
e) §iÒu chÕ:
+ Thuû ph©n tinh bét nhê axit v« c¬: Víi ph¶n øng nµy t¹i nhµ m¸y kÑo S¬n
T©y ng−êi ta ®· s¶n xuÊt thµnh c«ng glucoz¬ tõ tinh bét s¾n.
+ Tæng hîp tõ c©y xanh: d−íi t¸c dông cña ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ xóc t¸c cña
diÖp lôc tè c¸c c©y xanh ®· tæng hîp ra c¸c gluxit trong ®ã giai ®o¹n ®Çu t¹o thµnh
gluc«z¬:
6CO
2 + 6H2O C
6H12O6 + 6O2
4) Saccar¬ vµ Mantoz¬.
Saccaroz¬ vµ Mantoz¬ ®Òu cã c«ng thøc ph©n tö lµ C12H22O11
+ Saccaroz¬ lµ ®−êng kÐp phæ biÕn, lµ chÊt r¾n, kh«ng mïi, kh«ng mµu, cã vÞ ngät,
0
nc
t = 184 ÷ 185oC, tan tèt trong n−íc.
+ Saccaroz¬ cã cÊu t¹o gåm 1 gèc α -glucoz¬ vµ 1 gèc β-fructoz¬ liªn kÕt víi
nhau th«ng qua nguyªn tö C sè 1 cña glucoz¬ vµ nguyªn tö C sè 2 cña fructoz¬.
Trong khi mantoz¬ (cã tªn kh¸c lµ ®−êng nha) gåm 2 gèc α-glucoz¬ kÕt hîp víi
nhau th«ng qua nguyªn tö C sè 1 ë gèc glucoz¬ thø nhÊt vµ nguyªn tö C sè 4 cña
gèc glucoz¬ sè 2.
+ §−êng s¶n xuÊt ®−îc cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau: §−êng phÌn lµ ®−êng kÕt tinh ë
30oC d¹ng khèi lín. §−êng kÝnh lµ ®−êng kÕt tinh ë d¹ng tinh khiÕt nhÊt. §−êng
c¸t cßn cã t¹p chÊt, mµu vµng. §−êng phªn: mµu n©u sÉm.
+ Saccaroz¬ chØ cã ph¶n øng cña r−îu ®a chøc vµ ph¶n øng thuû ph©n thµnh
glucoz¬ vµ fructoz¬ (trong mèi tr−êng axit: H+). Trong khi mantoz¬ cã thªm
ph¶n øng tr¸ng g−¬ng, khö Cu(OH)2 nh− c¸c an®ehit
+ Saccaroz¬ chiÕm tíi ~ 20% trong n−íc mÝa Ðp, ~ 10 ÷ 20% trong cñ c¶i ®−êng.
Mantoz¬ cã thÓ ®iÒu chÕ b»ng c¸ch lªn men tinh bét b»ng men amylaza (mÇm lóa),
hay ph¶n øng trong c¬ thÓ ng−êi.
+ Saccaroz¬ cã ®é tan ë 0oC: 179g/100 ml n−íc, ë 100oC: 487 g/100 ml n−íc.
*) øng dông: trong c«ng nghiÖp b¸nh kÑo, ®å hép, thùc phÈm.
*) S¶n xuÊt ®−êng mÝa: Khi cho dÞch mÝa Ðp trén víi s÷a v«i t¹o thµnh
C12H22O11.CaO.2H2O tan ®−îc trong n−íc. Läc bá t¹p chÊt vµ cho t¸c dông víi
CO2 + CaSO3. KÕt tña vµ dd cßn l¹i lµ ®−êng. Qu¸ tr×nh nµy ®−îc dïng ®Ó tinh
chÕ ®−êng.
5) Tinh bét.
+ % tinh bét trong: G¹o: 70 ÷ 80%; S¾n: 70%; Ng«, m×: 65 ÷ 70%.
+ Tån t¹i ë d¹ng bét v« ®Þnh h×nh, tr¾ng, kh«ng tan, tr−¬ng trong n−íc
→ hå tinh bét.
+ Khi thuû ph©n t¹o thµnh TD glucoz¬ do vËy cã thÓ kÕt luËn r»ng tinh bét
®−îc cÊu t¹o tõ glucoz¬: α-glucoz¬.
www.khoabang.com.vn LuyÖn thi trªn m¹ng
_____________________________________________________________
G.V Lê Kim Long - ĐHKHTN
+ Tinh bét cã hai lo¹i m¹ch:
- Amiloz¬: m¹ch kh«ng ph©n nh¸nh M ~ 200.000 ®vC: C1 nèi C4
- Aminopectin: m¹ch cã nh¸nh M ~ 106 ®vC: C1 nèi C4 c¾m vµo C6.
+ TÝnh chÊt:
- Tinh bét dÔ dµng bÞ thuû ph©n trong H+ t¹o ra glucoz¬. Qu¸ tr×nh ph¸ vì
ph©n tö tinh bét x¶y ra dÇn dÇn qua c¸c s¶n phÈm trung gian gäi lµ dextrin
(C6H10O5)x. Cã thÓ thÊy hiÖn t−îng nµy khi nhai kü c¬m thÊy cã vÞ ngät do cã m«i
tr−êng kiÒm trong miÖng nªn tinh bét thuû ph©n thµnh ®−êng.
- Tinh bét cã ph¶n øng mµu ®Æc tr−ng víi i«t khi ë d¹ng hå lo·ng. Lóc ®ã c¸c
ph©n tö i«t chui vµo c¸c vßng xo¾n cña m¹ch ph©n tö tinh bét t¹o ra mµu xanh lam .
Dun nãng mµu bÞ mÊt nh−ng lµm nguéi mµu l¹i xuÊt hiÖn.
+ §iÒu chÕ: C©y xanh cã thÓ tæng hîp trùc tiÕp tõ CO, H2O, ¸nh s¸ng (quang
hîp).
6 HCO
2 + 5n H2O → (C6H10O5)n + 6n O2
6. Xenluloz¬
+ Lµ thµnh phÇn chÝnh t¹o mµng tÕ bµo thùc vËt t¹o m« thùc vËt bÒn c¬ häc,
chiÕm tíi 98% trong b«ng, 40 ÷ 50 % trong gç, ®ay gai, tre nøa.
+ Lµ chÊt r¾n, d¹ng sîi tr¾ng, kh«ng mïi, kh«ng tan, ChØ tan trong n−íc Svayde
(dd Cu(OH)2 trong NH3 ®), hoÆc dd H2SO4 ® (> 72%) trong HCl ®Æc (hay ZnCl2).
+ Cã cÊu t¹o m¹ch kh«ng ph©n nh¸nh cã M ~ 1,7 ÷ 2,4.106 ®vC (b«ng), cã 3
nhãm hi®roxyl tù do. M¹ch Xenluloz¬ ®−îc t¹o thµnh tõ c¸c ph©n tö β-glucoz¬ liªn
kÕt víi nhau qua C1 vµ C4.
a) TÝnh chÊt ho¸ häc.
– Thuû ph©n (nhóm b«ng vµ giÊy läc) trong axit v« c¬ lo·ng t¹o thµnh C6H12O6.
– Este ho¸ dÔ dµng víi axit nitric t¹o ra hçn hîp m«no-, ®i-, trinitr« xenluloz¬.
[C6H7O2(OH)3]n + 3n HO-NO2 →o
t,SOH 42 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
– Este ho¸ víi axit (dïng anhi®rit axetic): (CH3CO)2O
b) øng dông.
- Xenluloz¬ ®−îc sö dông trùc tiÕp, quan träng nhÊt lµ lµm giÊy c¸c lo¹i.
- Xenluloz¬ ®−îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt t¬ visc« theo quy tr×nh sau:
xenluloz¬ (gç) →+chÊt kh¸c hîpHNaO dd Visc« →¬)(SO A
42
H trong nhálçqua mB Sîi m¶nh
- Xenluloz¬ ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o t¬ axetat: este 2 chøc axetat hoÆc 3 chøc
axetat.
Xenluloz¬ ®i axetat [C6H7O2(OH)(OOCCH3)2]n lµm phim kh«ng ch¸y, T¬ axetat cã
tÝnh ®µn håi, bÒn, ®Ñp h¬n t¬ thiªn nhiªn.