[size=15pt]CACBOHYDRAT[/size]
I. Monosaccarit
1. Cấu tạo và tính chất hoá học của glucozơ
a) Dạng mạch hở của glucozơ.
Glucozơ có cấu tạo của andehit đơn chức và ancol 5 chức, có công thức cấu tạo:
CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CHOH – CHO, hoặc viết gọn hơn là CH2OH(CHOH)4CHO.
- Khử hoàn toàn glucozơ cho n-hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành một mạch dài.
- Phân tử glucozơ cho phản ứng tráng bạc, vậy trong phân tử có nhóm –CH=O. Các phản ứng đặc trưng cho nhóm này là:
CH2OH(CHOH)4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH -----> CH2OH(CHOH)4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
CH2OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH -----> CH2OH(CHOH)4COONa + Cu2O + 3H2O
CH2OH(CHOH)4CHO + H2 ----> CH2OH(CHOH)4CH2OH
- Phân tử glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam, vậy trong phân tử có nhiều nhóm –OH ở vị trí kề nhau.
2C6H11O6 – H + Cu(OH)2 ----> (C6H11O6)2Cu + 2H2O
- Glucozơ tạo este chứa 5 gốc axit CH3COO-; vậy trong phân tử có 5 nhóm –OH
CH2OH(CHOH)4CH2OH + 5CH3COOH ----> CH2OCOCH3(CHOCOCH3)4CH2OCOCH3 + 5H2O
b) Dạng mạch vòng của glucozơ
Nhóm –OH ở C5 có thể cộng vào nhóm –CO- tạo ra hai dạng vòng sáu cạnh alpha và beta:
Giữa dạng mạch vòng và mạch hở có tồn tại một cân bằng:
Nhóm –OH ở C1 (C của nhóm andehit) của dạng vòng tác dụng với methanol có HCl làm xúc tác tạo ra ete chỉ ở vị trí này gọi là metyl glucozit
Khi nhóm –OH ở C1 (được gọi là nhóm – OH hemiaxetal) đã chuyển thành nhóm –OCH3 rồi thì dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa
c) Các phản ứng lên men
Glucozơ có thể lên men tạo thành các sản phẩm sau: glyxerol, ancol etylic; axit lactic, vitamin C… nhưng quan trọng nhất là qúa trình lên men tạo ancol etylic:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
2. Đồng phân của glucozơ: fructozơFructozơ là một polihydroxi xeton có công thức thu gọn là: CH2OH(CHOH)3COCH2OH và có công thức dạng mạch vòng là:
Tương tự như glucozơ, fructozơ cũng tác dụng với Cu(OH)2 để cho dung dịch phức màu xanh lam, có thể cộng với hydro cho poliancol, bị oxy hóa bởi phức bạc amoniacat và Cu(OH)2 (phản ứng của nhóm andehit do fructozơ chuyển thành glucozơ trong môi trường bazơ).
II. DISACCARIT
1. Cấu tạo và tính chất của Saccarozơ
- Saccarozơ có cấu tạo như sau:
Phân tử saccarozơ hợp bởi phân tử alpha - glucozơ và beta - fructozơ
- Dung dịch saccarozơ làm tan Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam.
- Dung dịch saccarozơ không tham gia các phản ứng tráng bạc, khử đồng (II) hydroxit do không còn nhóm –OH hemiaxetal tự do.
- Đun nóng dung dịch saccarozơ có mặt axit vô cơ làm chất xúc tác ta thu được glucozơ và fructozơ:
C12H22O11 + H2O ----> C6H12O6 (glucozơ) + C6H12O6 (fructozơ)
Phản ứng này có thể xảy ra nhanh hơn nhờ enzym
- Saccarozơ có thể tan được trong dung dịch vôi sữa nhưng khi sục CO2 vào thì sẽ giải phóng ra lại saccarozơ. Phản ứng này được dung để tinh chế đường.
C12H22O11 + Ca(OH)2 ----> C12H22O11.CaO.2H¬2O (canxi saccarat)
C12H22O11.CaO.2H¬2O + CO2 ----> C12H22O11 + CaCO3 + 2H2O
2. Cấu tạo và tính chất của mantozơ
Cấu tạo: Do hai gốc glucozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxy, gốc thứ nhất ở C1; gốc thứ hai ở C4:
Vì nhóm –OH hemiaxetal ở góc glucozơ thứ hai còn tự do cho nên trong dung dịch nước, gốc này có thể mở vòng tạo ra nhóm –CHO.
Do cấu trúc như vậy cho nên mantozơ có 3 tính chất chính:
1. Tính chất của poliol giống như saccarozơ.
2. Có tính khử tương tự glucozơ
3. Khi có mặt axit hoặc enzym mantozơ sẽ bị thủy phân sinh ra hai phân tử glucozơ
I. POLISACCARIT
1. Tinh bột
Là một polisaccarit có cấu trúc vòng xoắn, tinh bột biểu hiện rất yếu tính chất của poliol và andehit, chỉ biểu hịên rõ tính chất thuỷ phân và phản ứng màu với iot.
a) Phản ứng thuỷ phân
Khi đun nóng có xúc tác axit, tinh bột bị thủy phân đến cùng cho glucozơ:
(C6H10O5)n + nH2O -----> nC6H12O6
Thực ra tinh bột bị thủy phân từng bước qua các giai đoạn trung gian là dextrin [C6H10O5]x (x
Với xúc tác enzym phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau:
Tinh bột ----> Đextrin -----> Mantozơ -----> Glucozơ
b) Phản ứng màu với dung dịch iot
- Hiện tượng: Khi nhỏ một giọt dung dịch iot vào hồ tinh bột ta thấy xuất hiện màu xanh đặc trưng. Khi đun nóng màu này biến mất, để nguội lại hiện ra.
Phản ứng này được dùng để nhận biết hồ tinh bột bằng iot hoặc ngược lại
- Giải thích: Do tinh bột có cấu tạo xoắn cho nên phân tử iot sẽ “chui” vào lỗ hổng trong các phân tử tinh bột để tạo ra màu xanh tím. Đun nóng tinh bột sẽ tháo xoắn nên iot thoát ra. Để nguội thì vòng xoắn tái lập và iot lại bị hấp thụ cho ra màu xanh lam như cũ.
2. Xenlulozơ:
Xenlulozơ là polisaccarit và mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm –OH tự do, nên xenlulozơ có phản ứng thủy phân và phản ứng của ancol đa chức.
a) Phản ứng thuỷ phân
Xenlulozơ bị thuỷ phân trong dung dịch axit nóng cho glucozơ
(C6H10O5)n + nH2O -----> nC6H12O6 (n của xenlulozơ lớn hơn tinh bột)
Phản ứng thuỷ phân cũng xảy ra ở trong cơ thể động vật nhai lại (trâu, bò…) nhờ enzym xenlulaza.
b) Phản ứng của ancol đa chức
• Phản ứng với nước Schweizer (nước Svayde) (Cu(OH)2 + NH3 + H2O)
Phản ứng sinh ra dung dịch phức chất đồng – xenlulozơ dùng để sản xuất tơ đồng – ammoniac
• Phản ứng este hóa
- Với HNO3: sinh ra xenlulozơ trinitrat (là chất dễ cháy và nổ mạnh)
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 ----> [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
- Phản ứng với anhydrit axetic (CH3CO)2O: tạo este xenlulozơ triaxetat (đây là một công đoạn dùng để sản xuất tơ visco)
[C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O -----> [C6H7O2(OOCCH3)3]n + 3nCH3COOH