Bài giảng chuyên đề hóa hữu cơ - chuyên đề hợ chất thiên nhiên

Nghiên cứu cấu dạng của glucozơCHO OH H H HO OH H OH H CH 2 OH Có 1 nhóm CHO Có 5 nhóm OH Dự đoán: Glucozơ có tính chất của andehit và poliancol Thực tế: + Glucozơ không phản ứng màu

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ

HÓA HỮU CƠ

Dành cho các lớp học hè

Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển

Bộ môn : Hóa Học – Khoa Môi Trường

Chuyên đề 5 : HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN

A Gluxit (cacbohydrat)

-Khái niệm hợp chất gluxit.

-Nguồn gốc của gluxit

-Vai trò của gluxit

I Monosaccarit

Ví dụ: Glucozơ là 1 andohexozơ HOCH2(CHOH)4CHO

- Phân tử có 6 nguyên tử Cacbon

-Có 1 nhóm chức CHO và 5 nhóm OH

-Có 4 nguyên tử Cacbon bất đối là C2, C3, C4, và C5

- Có 16 đồng phân quang học

*

16 đồng phân quang học của glucozơ

CHO

C H O

C H O

C H O

C H O

CH2OH

CHO

C OH H

C H O

C H O

C H O

CHO

C H HO

C OH H

C OH H

C OH H

CH2OH

H H H

L (-) aloz¬

D (+) aloz¬ D (+) altroz¬ L (-) altroz¬

CHO

C OH H

C OH H

C OH

C H O

CH2OH

CHO

C H O

C H O

C H O

C OH H

CH2OH

H H

H H

CHO

C OH H

C OH H

C H O

C H O

16 đồng phân quang học của glucozơ

C H O

C OH H

C H O

C OH

C H O

CH2OH

H H

H H

C H O

C

CHO

C H O

OH H

C H O

CH2OH

H H

C OH

C H O

CH2OH

CHO

C H O

C OH

C H O

C OH H

CH2OH

H H

H H

H

CHO

C H O

C OH H

C OH

C H O

1 Nghiên cứu cấu dạng của glucozơ

CHO

OH H

H HO

OH H

OH H

CH 2 OH

Có 1 nhóm CHO

Có 5 nhóm OH

Dự đoán: Glucozơ có tính chất của

andehit và poliancol

Thực tế:

+ Glucozơ không phản ứng màu

với thuốc thử Shiff,

+ không phản ứng với NaHSO 3

poliancol

Thực tế, trong dung dịch 99,5% glucozơ ở dạng vòng, 0,5 % là ở dạng mạch hở.

OH H

H HO

OH H

OH H

CH2OH

O H

OH

CH2OH H

O H

OH

OH

H H

OH H

OH

CH2OH H

-glucopiranozơ

-glucopiranozơ

Nhóm OH sơmiaxetal

Nhóm OH sơmiaxetal

Nhóm OH sơmiaxetal

0,5% dạng mạch hở 99,5% ở dạng vòng

O H

OH

H OH H

OH H

OH

CH2OH H

O H

OH

OH H H

OH H

C OH H

CH2OH

H H

C H

CH2OH

H H

C H

CH2OH

H H

OH H

Các cấu dạng của Glucozo

O

OH

CH2OH H

HO

H C H

CH2OH

O

HO

CH2OH C

HO

H C H

2 Tính chất của monosaccarit

a Tính chất vật lí: monosaccarit là những chất rắn kết tinh, có vị ngọt và là chất quang hoạt

b Tính chất hóa học:

+ Các phản ứng của nhóm C=O:

Các phản ứng của nhóm C=O:

+Phản ứng của andozo với chất oxi hóa:

+ [Ag(NH3)2]OH

+ KMnO4 + H2SO4Hoặc + HNO3

Hoặc + TT Feling Hoặc + Br2 + H2O

CHO

OH H

H HO

OH H

OH H

CH 2 OH

+ HOCH2CH2OH

OH H

H HO

OH H

OH H

CH2OH

O C H O

+HNO3

CHO

OH H

H HO

OH H

OH H

COOH

+ [Ag(NH3)2]OH Hoặc + TT Feling Hoặc + Br2 + H2O

+ Fructozo (và các xetozo) không phản ứng với

Br 2 vì nước brom là môi trường axit.

C OH H

C OH H

C H HO

C OH H

C OH H

CH2OH

-(PhNH2+NH3)

O

C =N -NH -C6H5C

C H HO

C OH H

C OH H

CH2OH

+PhNHNH2-H2O

+PhNHNH2-H2O

C H HO

C OH H

C OH H

CH2OH

+ HCN

CH

C OH H

C H HO

C OH H

C OH H

CH2OH

CN

OH

+Monosaccarit không phản ứng với NaHSO3 vì trong môi trường

dung dịch NaHSO3 các đường chỉ tồn tại dạng mạch vòng không

có nhóm chức C=O nữa

+ Các phản ứng của các nhóm OH:

- Nhóm OH sơmiaxetal phản ứng với ancol khi có mặt HCl tạo ete

O H

OH

H

OH H

OH H

OH

CH2OH H

O H

OH

H

OCH3H

OH H

OH

H

OH H

OH H

OH

CH2OH H

O H

O

H

OCH3H

OCH3H

- Phản ứng với axit cacboxylic tạo hợp chất pentaeste

- Phản ứng tạo phức màu xanh đậm với Cu2+ trong môi trường kiềm

O H

OH

H

OH H

OH H

OH

CH2OH H

O H

O

H

OCOCH3H

OCOCH3H

OAc

CH2OCOCH3H

H HO

OH H

OH H

CH 2 OH

+ Cu(OH)2

CHO

OH H

H HO

O H

O H

CH 2 OH

Cu + 2OH-

CHO

H OH

O O HO

H H

H

CH 2 OH

+ 2H2O 2-

+ Các phản ứng của các nhóm OH:

- Các nhóm OH ngưng rụ với nhau tạo ra các hợp chất glucozit khác:

Glucozơ Mantozơ

+ Các phản ứng của các nhóm OH:

O H

H

CH2OH

OH OH OH

OH

H

H

H +

O H

H

CH2OH

O - H OH

H

CH2OH

OH OH OH

H

H

H

O H

H

CH2OH

OH OH

II Disaccarit

II.1 Saccarozơ

b Tính chất vật lí: saccarozơ là chất rắn kết tinh, có vị ngọt và có nhiều trong cây mía, củ cải đường

OH H

HOCH2

O

1 2

3

5 4

c Tính chất hóa học của saccarozơ:

+ Không có tính khử : Không phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling

+ Không phản ứng với phenylhidrazin

+ Phản ứng với Cu(OH)2 tương tự monosaccarit

HOCH2

O

1 2

3

5 4

II.2 Mantozơ

b Tính chất vật lí: mantozơ còn gọi là đường mạch

nha Vị ngọt, tan nhiều trong nước

c Tính chất hóa học:

a Cấu tạo của Mantozơ : C12H22O11

O H

H

OH OH

H

OH OH

c Tính chất hóa học của mantozơ:

Tương tự monosaccarit, Mantozơ có các tính chất:

+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling

H

OH OH

H

OH OH

CH2OH

OHOH

CH2OH

OHH

OHH

HHO

HO

Nhóm OH sơmiaxetal

c Tính chất hóa học của Lactozơ:

Tương tự monosaccarit, Lactozơ có các tính chất:

+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling

H

OH OH OH

H

H

H

O H

OH H

OH H

H HO

CH2OH

OH OH

H

H

H

O O

O H

H

CH2OH

OH OH

H

H

H

O H

H

CH2OH

OH OH

H

H

H

O O

+ Aminopectin mạch phân nhánh:

O H

H

CH2

OH OH

H

H

H O

O H

H

CH2OH

OH OH

H

H

H

O H

H

CH2OH

OH OH

H

CH2OH

OH OH

H

H

H

O O

O H

H

CH2OH

OH OH

H

H

H O

O O

b Tính chất của tinh bột

+ Là chất rắn, dạng bột, màu trắng

+ Hồ tinh bột tạo hợp chất màu xanh đen với iốt

+ Thủy phân hoàn toàn tinh bột thu được glucozơ

III Polisaccarit

a Cấu tạo của xenlulozơ : có cấu trúc mạch không phân nhánh

III.2 Xenlulozơ

b Tính chất của xenlulozơ

+ Là chất rắn, dạng sợi, có tính thấm nước, không tan trong nước

+ Thủy phân hoàn toàn xenlulozơ thu được glucozơ

(thủy phân xenlulozơ khó hơn so với tinh bột)

+ Ứng dụng của phản ứng thủy phân xenlulozơ là sản xuất etanol trong công nghiệp từ các phế thải của ngành nông nghiệp và chế biến gỗ như: mùn cưa, cỏ khô, rơm rạ …

Xenlulozơ  glucozơ  etanol

+ Phản ứng với HNO3 tạo ra trinitro xenlulozơ dùng làm thuốc súng

(C6H10O5)n + 3nHNO3  [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O

b Tính chất của xenlulozơ

B Chất béo (Lipit)

+ Lipit đơn giản là este của các axit béo cao với glixerol.

O O

R

O O

O O

tuy nhiên 3 gốc axit thường không giống nhau

Ngoài ra còn một số lipit phức tạp (đọc giáo trình)

Tính chất của chất béo:

+ Ít tan trong nước

+ Nhẹ hơn nước

+ Dầu thực vật (este của các axit béo không no)

+ Mỡ động vật (este của các axit béo no)

+ Phản ứng thủy phân tạo ra grixerol và muối của các axit béo cao

C Aminoaxit (axit amin)

+ Aminoaxit là các hợp chất tạp chức mà trong phân tử vừa có

nhóm chức amino vừa có nhóm chức cacboxyl

+ Nguồn gốc: thực vật, động vật (sản phẩm thủy phân protein)

+ Vai trò: Là nguyên liệu để tổng hợp protein

cung cấp năng lượng thông qua chu trình Crep

+ Điều chế aminoaxit

+ Aminoaxit được điều chế bằng nhiều phương pháp

- Phản ứng của NH3 đậm đặc

NH3Cl

+ Tính chất của aminoaxit

+ Aminoaxit là các chất rắn, có vị ngọt, tan tốt trong nước.

+ Trong nước, aminoaxit tan và có thể điện li theo kiểu axit hoặc bazơ

R R

(COO)m

(NH2)n

+m H3O (COOH)m

(NH2)n

+ mHOH

R (COOH)m

(NH3)n

+ n OH R

Thông thường n=m=1

+ Điểm đẳng điện:

- Là pH của dung dịch mà tại đó aminoaxit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực và có tổng

số điện tích âm bằng tổng số điện tích dương, tức phân tử trung hòa về điện

+ Tính lưỡng tính: tính axit của nhóm COOH và tính bazo của nhóm NH2Hoàn thành sơ đồ sau bằng các phản ứng :

+ NaOH + HCl

+ NaOH + HCl

+ Phản ứng đề cacboxyl hóa:

CH2 -NH2

CH3 CH-COOH

-CH3

-NH2

CO2enzim

C O

C O

C

O

RCHO +CO2C

OH

C

O R

C C

H O

N H H

C O

N H C O

C O R

N H

C O

N

H R

H C O

H R

H C O N H

R

H C

O N H

R H

C O N H R

H

C O

N

H C C O

N H

N

H C C O

N

H

N

H C C O

C N

H C

O

C N

H C O C N H

C O

C N

H C O

C N

H C O C

- Cấu trúc bậc 2 của protein:

- Cấu dạng xoắn  và dạng gấp β-Liên kết tạo nên cấu trúc bậc 2 của protein là liên kết hidro giữa

nguyên tử H của nhóm NH trong liên kết peptit với nhóm nguyên tử O trong nhóm C=O

- Nếu liên kết hidro trong cùng 1 mạch peptit có cấu dạng xoắn 

- Nếu liên kết hidro tạo thành giữa 2 chuỗi polipeptit có cấu dạng gấp β

Cấu trúc bậc 3 của protein

Val

Glu

Gli Leu

Gli Leu His Glu Asp Val

Gli Glu Arg Gli

Phe Phe Tre

Pro Met Ala

Xis Xis Xis

Xis

Xis Xis

7 6

28 11

20 40

45

51

Cấu trúc bậc 3 của protein, cấu dạng mạch

không gian

-Liên kết tạo nên cấu trúc bậc 3 của protein là liên kết cầu sunfua -S-S- giữa các nguyên tử S trong nhóm SH của axit amin cystein này với

nguyên tử S trong nhóm SH của mắt xích cystein khác

Phản ứng màu của protein

BÀI TẬP CHƯƠNG 3

1 Phân biệt Glucozơ và fructozơ.

2 Disaccarit A không có tính khử, khi thủy phân A thu

được 2 monosaccarit khác nhau A là gì và có công thức cấu tạo như thế nào?

3 Phân biệt các chất rắn: tinh bột, glucozơ và

saccarozơ.

4 Nêu phương pháp hóa học nhận biết các dung dịch

mất nhãn sau: protein, alanin, glucozơ và chất béo.

BÀI TẬP CHƯƠNG 1

1 Viết tất cả các công thức cấu tạo các đồng phân của hợp chất

có công thức phân tử là:

a C5H10(11dp) b C4H8O (7dp) c C8H8O2 (34 dp)Gọi tên các hợp chất bằng tên quốc tế

2 Các hợp chất dưới đây, hợp chất nào có đồng phân hình học

Gọi tên cấu hình của các hợp chất có đồng phân hình học

CH 3 H

A B C D

E F G H

2 Disaccarit A không có tính khử, khi thủy phân A thu được 2

monosaccarit khác nhau A là gì và có công thức cấu tạo như thế nào?

3 Phân biệt các chất rắn: tinh bột, glucozơ và saccarozơ.

4 Nêu phương pháp hóa học nhận biết các dung dịch mất nhãn sau: protein,

alanin, glucozơ và chất béo.

 

t o

 

Fe

KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 5

1 Hãy chỉ ra công thức cấu tạo của đường Mantozo và Lactozo

O

O

O OH

OH OH

H H

OH OH

CH2OH

OH OH

OH

CH2OH

H

H H

H H

H H

H

O

O

O OH

H

H

H H

H

O

O

O OH

OH OH

H

H H

H

H H

H H

H H

H

F

KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 5

2 Phân biệt aminozơ, glucozo, alanin và protein bằng phương pháp hóa

học.