chuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tậpchuyên đề Cacbohidrat Lý thuyết và bài tập
LÝ THUYẾT VỀ CACBOHIDRAT I KHÁI NIỆM CHUNG Định nghĩa Cacbohiđrat (gluxit, saccarit) hợp chất hữu tạp chức thường có công thức chung Cn(H2O)m Cấu tạo Cacbohiđrat hc polihiđroxicacbonyl (gồm nhiều nhóm –OH có nhóm >C=O) dẫn xuất chúng Phân loại Dựa vào số đơn vị mắt xích cấu tạo, cacbohiđrat chia thành nhóm chính: - Monosaccarit: nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, thủy phân (glucozơ, fructozơ, ) - Đisaccarit: nhóm cacbohiđrat mà thủy phân sinh phân tử monosaccarit (saccarozơ, mantozơ) - Polisaccarit: nhóm cacbohiđrat phức tạp mà thủy phân đến sinh nhiều phân tử monosaccarit (tinh bột, xenlulozơ) II GLUCOZƠ VÀ FRUCTOZƠ Tính chất vật lý – Trạng thái tự nhiên - Glucozơ Fructozơ chất rắn kết tinh, không màu, dễ tan nước, có vị (glucozơ < đường mía – saccarozơ < fructozơ) - Ở trạng thái kết tinh (dạng tinh thể), glucozơ tồn dạng mạch vòng, Dạng mạch hở tồn dung dịch với nồng độ thấp (0,003%) - Ở trạng thái kết tinh (dạng tinh thể), fructozơ chủ yếu tồn dạng vòng β – cạnh, dạng dung dịch chủ yếu dạng vòng β – cạnh cạnh - Trong máu người, glucozơ có nồng độ nhỏ gần không đổi (khoảng 0,1%) Cấu trúc phân tử Glucozơ Fructozơ đồng phân có CTPT C 6H12O6 a Dạng mạch hở - Glucozơ: mạch thẳng, không phân nhánh, nhóm –OH kề có nhóm anđehit –CHO CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO hay CH2OH(CHOH)4CHO - Fructozơ: mạch thẳng, không phân nhánh, nhóm –OH có nhóm xeton >C=O CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH hay CH2OH(CHOH)3COCH2OH b Dạng mạch vòng - Mạch vòng glucozơ hình thành phản ứng cộng nhóm –OH C vào nhóm C=O, phản ứng tạo dạng mạch vòng α β (tương ứng với vị trí tương đối nhóm –OH C với nhóm – OH lại qua mặt phẳng vòng), dạng β có nhiệt độ sôi cao chiếm tỷ lệ cao (64%) α – glucozơ β – glucozơ - Nhóm –OH C1 gọi OH hemiaxetal, nhóm OH tự glucozơ khả mở vòng tính khử - Mạch vòng fructozơ hình thành theo cách tương tự dạng bền chủ yếu trạng thái dung dịch tinh thể vòng β – cạnh β – fructozơ Tính chất hóa học glucozơ Khái quát: Glucozơ có tính chất ancol đa chức andehit a Tính chất ancol đa chức - Tác dụng với Cu(OH)2 nhiệt độ thường tạo dung dịch phức đồng-glucozơ có màu xanh lam đặc trưng: 2C6H12 + (C6H11O6)2Cu + 2H2O O6 Cu(OH)2 - Phản ứng tạo este: tác dụng với anhiđrit axetic, glucozơ tạo este chưa gốc axetat + (CH3CO)2O → + CH3COOH C6H7O(OH)5 C6H7O(OCOCH3)5 b Tính chất anđehit - Phản ứng oxh: + Phản ứng tráng gương: CH2OH(CHOH)4CHO Ag2O NH + CH2OH(CHOH)4COOH + 2Ag glucozơ + Phản ứng với dung dịch Brom: a gluconic CH2OH(CHOH)4CHO + + H2O Br2 Ni, to CH2OH(CHOH)4COOH + 2HBr glucozơ + Phản ứng với Cu(OH)2 đun nóng môi trường kiềm: CH2OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 OH - C6H12O6 Ni, to CH2OH(CHOH)4CH2OH ancol sorbitol 2C2H5OH + 2CO2 35 C men lactic → + a gluconic CH2OH(CHOH)4CHO + H2 O6 a gluconic CH2OH(CHOH)4COOH + Cu2O 2H2O glucozơ + Phản ứng khử với H2/Ni đun nóng: glucozơ c Phản ứng lên men rượu enzyme, 30C6H12 o + H 2O CH3CH(OH)COOH d Tính chất riêng dạng mạch vòng Nhóm –OH hemiaxetal gulcozơ dạng vòng linh động nhóm –OH khác nên tạo ete với phân tử khác tạo thành glucozit Trong glucozit, nhóm –OH hemiaxetal bị ankyl hóa nên không khả mở vòng phân tử không tính khử Tính chất hóa học fructozơ - Tương tự glucozơ, fructozơ có tính chất ancol đa chức (tạo phức màu xanh lam đặc trưng với Cu(OH) nhiệt độ thưường), tác dụng với H2/Ni, to tạo ancol sorbitol - Fructozơ nhóm chức –CHO có phản ứng tráng bạc khử Cu(OH) 2/OH , to đun nóng môi trường kiềm, chuyển thành glucozơ theo cân bằng: HO − → Glucozơ Fructozơ ¬ Chú ý: Môi trường phản ứng oxh dung dịch Br kiềm nên có glucozơ phản ứng, fructozơ phản ứng → nhận biết, giải toán Điều chế ứng dụng glucozơ a, Điều chế: Thủy phân tinh bột xenlulozơ axit HCl enzyme: + H , (C6H10O5) + nC6H12O6 o t n nH2O b, Ứng dụng - Trong y học: có giá trị dinh dưỡng, sử dụng làm thuốc tăng lực - Trong công nghiệp: tráng gương, ruột phích; sản xuất etanol III SACCAROZƠ MANTOZƠ Tính chất vật lý – Trạng thái tự nhiên - Saccarozơ mantozơ chất rắn kết tinh, không màu, vị ngọt, dễ tan nước - Saccarozơ gọi đường mía ( củ cải, nốt), mantozơ đường mạch nha Cấu trúc phân tử - Saccarozơ mantozơ đồng phân có CTPT C12H22O11 - Saccarozơ tạo thành từ phân tử α – glucozơ phân tử β – fructozơ liên kết α – 1,2 – glicozit (liên kết kiểu ete: αC1 – O – βC2) Do liên kết 1,2 – glicozit nên saccarozơ không nhóm – OH hemiaxetal không khả mở vòng, tính khử - Mantozơ tạo thành từ phân tử α – glucozơ α – 1,2 – glicozit (liên kết kiểu ete: αC – O– αC4) Do liên kết 1,4 – glicozit nên phân tử α – glucozơ thứ nhóm –OH hemiaxetal tự (ở C1) mantozơ khả mở vòng, tính khử nhóm chức –CHO Tính chất hóa học a Tính chất ancol đa chức Cả saccarozơ mantozơ tác dụng với Cu(OH) nhiệt độ thường tạo dung dịch phức đồngglucozơ có màu xanh lam đặc trưng: 2C12H22O + (C12H21O11)2Cu + 2H2O Cu(OH)2 11 b Tính khử mantozơ - Saccarozơ không nhóm –OH hemiaxetal nên không khả mở vòng không tính tính chất Ngược lại, Mantozo có nhóm –OH hemiaxetal nên: - Phản ứng tráng gương - Phản ứng với dung dịch brom - Phản ứng với Cu(OH)2 đun nóng môi trường kiềm c Phản ứng thủy phân - Khi đun nóng môi trường axit, đisaccarit bị thủy phân thành monosaccarit tương ứng: C12 H22O11 saccarozơ + H2O H , toC C6H 12 + C6H 12 O6 O6 -glucozơ -fructozơ -glucozơ -glucozơ mantozơ Chú ý: Dung dịch sau thủy phân có tính khử tăng lên so với đisaccarit ban đầu Điều chế ứng dụng a Điều chế: - Quy trình sản xuất đường saccarozơ (SGK) - Mantozơ điều chế cách thủy phân tinh bột nhờ enzyme amilaza (trong mầm lúa, dịch tiêu hóa, ) b Ứng dụng Trong công nghiệp thực phẩm (bánh kẹo, nước giải khát, ) dược phẩm, dinh dưỡng IV TINH BỘT VÀ XENLULOZƠ Tính chất vật lý – Trạng thái tự nhiên - Tinh bột chất rắn vô định hình, màu trắng, không tan nước nguội, tan nước nóng (65 o trở lên) tạo thành dung dịch keo nhớt gọi hồ tinh bột - Xenlulozơ chất rắn hình sợi, màu trắng, không tan nước dung môi hữu thông thường tan số dung môi đặc biệt nước Svayde (Cu(OH)2/NH3) - Tinh bột có nhiều thành phần dự trữ thực vật hạt, củ, xenlulozơ thành phần cấu tạo thành tế bào thực vật, có nhiều thân gỗ, bông, đay, gai, tre, nứa, Cấu trúc phân tử - Tinh bột hỗn hợp loại polisacarit là: amilozơ amilopectin + Amilozơ polime không phân nhánh, gồm khoảng 1000 - 4000 mắt xích α – glucozơ liên kết với liên kết α –1,4– glicozit, chiếm khoảng 20 – 30% khối lượng tinh bột + Amilopectin polime mạch phân nhánh, gồm khoảng 2000 – 200.000 mắt xích α – glucozơ liên kết với liên kết α – 1,4 – glicozit xen kẽ với liên kết α – 1,6 – glicozit chiếm khoảng 70 – 80% khối lượng tinh bột - Xenlulozơ polime không phân nhánh gồm khoảng 100.000 – 200.000 mắt xích β – glucozơ liên kết với liên kết β – 1,4 – glicozit Mỗi mắt xích C 6H10O5 nhóm –OH tự (1 nhóm ancol bậc 1, nhóm ancol bậc 2) nên viết CTCT xenlulozơ [C6H7O2(OH)3]n Tính chất hóa học a Phản ứng thủy phân polisaccrit Khi đun nóng môi trường axit, polisaccarit bị thủy phân thành monosaccarit tương ứng: (C6 H10O5 )n + nH2O tinh bột + H , o t nC6 H12O6 -glucozơ xenlulozơ -glucozơ b Phản ứng màu với dung dịch iot tinh bột - Phân tử tinh bột (thực chất amilozơ tinh bột) hấp phụ iot tạo phức màu xanh tím, đun nóng, màu xanh tím biến mất, để nguội lại có màu - Phản ứng dùng để nhận biết tinh bột I2 ngược lại c Phản ứng kiểu ancol đa chức xenlulozơ - Phản ứng nitrat hóa với HNO3 H2SO4 đặc: [C6H7O2(OH)3]n + 3n HNO3 o t → H SO4 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3n H2O xenlulozơ trinitrat Xenlulozơ trinitrat chất dễ cháy nổ mạnh, dùng làm thuốc súng - Phản ứng tạo este với anhiđrit axetic: to → [C6H7O2(OH)3]n + 3n (CH3CO)2O H SO [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3n CH3COOH xenlulozơ triaxetat Hỗn hợp sản phẩm gồm xenlulozơ điaxetat triaxetat chất dẻo dễ kéo thành tơ sợi, dùng làm nguyên liệu để sản xuất tơ axetat - Chế hóa với NaOH CS2 để sản xuất tơ visco - Chế hóa với dd nước Svayde (Cu(OH)2/NH3 để sản xuất tơ đồng amoniac Điều chế ứng dụng a Điều chế: Tinh bột tổng hợp xanh nhờ phản ứng quang hợp: as → nCO2 + n-1 H2O clorophin (C6H10O5)n + nO2 b Ứng dụng - Sự chuyển hóa tinh bột thể - Các vật liệu chứa nhiều xenlulozơ (tre, gỗ, nứa, ) thường dùng làm vật liệu xây dựng, đồ dùng gia đình, Xenlulozơ nguyên chất gần nguyên chất dùng để chế biến thành sợi, tơ, giấy viết, bao bì, thuốc súng, - Các sản phẩm thủy phân tinh bột xenlulozơ dùng để sản xuất etanol, cao su, Bài toán đốt cháy este * Dãy đồng đẳng: Cn(H2O)m → C H2O + O2 → CO2 H2O Bài toán tính khử - Glu/Fru/Man + AgNO3/NH3 → Ag - Glu/Fru/Man + Cu(OH)2 → Cu2O - C6H12O6 + H2 → C6H14O6 - Riêng Glu + Br2 + H2O → Bt1: Cho 50ml dd glucozo x mol/lít t/d với AgNO3/NH3 → 2.16 gam Ag CM glucozo là: A 0,2 B 0,1 C 0,02 D 0,01 Bt2: Cho m gam hh X (Glu Fru) t/d vđ với 0,8 gam Br Mặt khác, m gam hh X t/d với AgNO3/NH3 dư → 4,32 gam Ag %m Fru X là: A 75% B 66,67% C 80% D 60% Bt3: Lượng Glu cần dùng để tạo 1,82 gam sorbitol với H= 80% là: A 2,25 g B 1,80 g C 1,82 g D 1,44 g Bài toán phản ứng thủy phân H , C12H22O11 + H2O C6H 12 + C6H 12 toC O6 O6 Sac -glucozơ -fructozơ Man -glucozơ -glucozơ Bt4: Thủy phân 3,42 gam Sacca(H+) → dd X Cho dd X td với AgNO3/NH3 dư → m gam Ag Giá trị m là: A 43,2 B 4,32 C 2,16 D 21,6 + Bt5: Thủy phân hh 0,02 mol Sacca 0,01 mol Mant môi trường H → dd X (H=75%) Cho dd X td với AgNO3/NH3 dư → a mol Ag Giá trị a là: A 0,09 B 0,12 C 0,095 D 0,06 Bài toán phản ứng lên men rượu Bt6: Khối lượng tinh bột cần dùng để lên men lít ancol etylic 46 o (H=72% dC2H5OH = 0,8 g/ml) : A 5,4 kg B 5,0 kg C 6,0 kg D 4,5 kg Bt7: Lên men m gam Glu(H=90% ) → CO2 Hấp thụ hoàn toàn CO2 vào dd Ca(OH)2 → 10 gam kết tủa mdd giảm 3,4 gam Giá trị m : A 20 B 30 C 13,5 D 15 Bài toán phản ứng điều chế sản phẩm ứng dụng Cacbohidrat Bt8: Viết chuỗi phản ứng từ: Glu → Cao su Buna Bt9: Xenlulozo trinitat đ/c từ xenlulozo với axit nitric axit sunfuric đặc Khối lượng Xenlulo cần dùng để điều chế 29,7 kg Xenlulozo trinitat (H=90%) là: A 15 B 30 C 21 D 42 Bt10: Xenlulo + anhidrit axetic → 9,84 gam este 4,8 gam axit axetic Este thu thuộc loại gì? A điaxetat 2015 B triaxetat C không xác định D hh điaxetat triaxetat 2016 BÀI TẬP LÝ THUYẾT CACBOHIDRAT 10 11 12 13 14 15 16 BÀI TẬP TOÁN HÓA CACBOHYDRAT 17 18 19 20 21 22 [...]...11 12 13 14 15 16 BÀI TẬP TOÁN HÓA CACBOHYDRAT 17 18 19 20 21 22