BÀI 4. GIỚI THIỆU VỀ CARBOHYDRATE GLUCOSE VÀ FRUCTOSE

MỞ ĐẦU

Carbohydrate gồm nhiều hợp chất thiên nhiên có vai trò quan trọng đối với sinh vật như: tinh bột và glucose là nguồn dự trữ và cung cấp năng lượng quan trọng cho các quá trình sinh hóa tế bào; cellulose giúp xây dựng cấu trúc cho màng tế bào thực vật và thân cây. Vậy, carbohydrate là gì? Các carbohydrate đơn giản như glucose và fructose có tính chất hóa học cơ bản nào?

Đáp án chuẩn:

- Carbohydrade là hợp chất hữu cơ tạp chức, C_n(H₂O)_m.

- Glucose và fructose có tính chất của -OH liền kề. Glucose có tính chất -OH hemiacetal và aldehyde.

I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CARBOHYDRATE

Hoạt động nghiên cứu 1: Xét công thức cấu tạo mạch hở của hai carbohydrate sau:

CH₂OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O;

CH₂OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH₂OH.

Hai carbohydrate trên chứa những loại nhóm chức nào?

Đáp án chuẩn:

 -OH, C=O, -CH=O.

Hoạt động nghiên cứu 2: Công thức phân tử của một số carbohydrate là C₆H₁₂O₆, C₁₂H₂₂O₁₁ và (C₆H₁₀O₅)_n. Viết lại các công thức này dưới dạng C_n(H₂O)_m.

Đáp án chuẩn:

C₆(H₂O)₆; C₁₂(H₂O)₁₁; (C₆(H₂O)₅)_n.

II. GLUCOSE – FRUCTOSE

Hoạt động nghiên cứu: Từ cấu tạo phân tử của glucose và fructose (dạng mạch hở và mạch vòng), cho biết mỗi chất chứa các nhóm chức nào và đề xuất một số phản ứng chứng minh sự tồn tại của các nhóm chức đó.

Đáp án chuẩn:

- Glucose: 5 nhóm OH- và một nhóm aldehyde.

- Fructose: năm nhóm hydroxy và một nhóm ketone.

- Glucose hay fructose + Cu(OH)₂: dung dịch tan => có 5 nhóm OH liền kề.

- Fructose + dung dịch bromine: không mất màu => có ketone

- Glucose + Tollens: tủa bạc => có aldehyde.

Hoạt động thí nghiệm: Phản ứng của glucose với Cu(OH)₂

Chuẩn bị:

Hóa chất: dung dịch CuSO₄ 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch glucose 2%.

Dụng cụ: ống nghiệm.

Tiến hành:

- Cho khoảng 2 mL dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm. Sau đó, thêm khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO₄ 5% vào, lắc nhẹ.

- Cho tiếp khoảng 3 mL dung dịch glucose 2% vào ống nghiệm và lắc đều.

Quan sát hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học.

Đáp án chuẩn:

- NaOH + CuSO₄ : tủa xanh.

NaOH + CuSO₄ Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

- Tết tủa sẽ bị hòa tan, phức xanh lam.

 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ (C₆H₁₂O₆)₂Cu + 2H₂O 

Hoạt động thí nghiệm: Tính chất aldehyde của glucose

Chuẩn bị:

Hóa chất: dung dịch CuSO₄ 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch AgNO₃ 1%, dung dịch ammonia 5%, nước bromine loãng, dung dịch glucose 2%, nước nóng.

Dụng cụ: ống nghiệm, cốc thủy tinh, đèn cồn.

Tiến hành:

1. Oxi hóa glucose bằng Cu(OH)₂

- Cho khoảng 2 mL dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm. Sau đó, thêm khoảng 0,5 mL dung dịch CuSO₄ 5% vào, lắc nhẹ.

- Cho tiếp khoảng 3 mL dung dịch glucose 2% vào ống nghiệm và lắc đều.

- Đun nóng ống nghiệm bằng ngọn lửa đèn cồn trong vài phút.

2. Phản ứng của glucose với thuốc thử Tollens:

-  Cho khoảng 2 mL dung dịch AgNO₃ 1%  vào ống nghiệm, thêm từ từ dung dịch ammonia 5%, lắc đều đến khi kết tủa tan hết. Dung dịch thu được là thuốc thử Tollens.

- Thêm vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch glucose 2%, lắc đều. Sau đó, ngâm ống nghiệm vào cốc thủy tinh chứa nước nóng trong vài phút.

3. Phản ứng của glucose với nước bromine

- Cho khoảng 1 mL nước bromine loãng vào ống nghiệm.

- Thêm tiếp từ từ 2 mL dung dịch glucose 2%, lắc đều.

Quan sát hiện tượng xảy ra trong mỗi ống nghiệm, giải thích và viết phương trình hóa học.

Đáp án chuẩn:

1. - NaOH + CuSO₄: tủa xanh.

NaOH + CuSO₄ Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

- Kết tủa hòa tan, phức xanh làm.

 2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ (C₆H₁₂O₆)₂Cu + 2H₂O

- Đun nóng: đỏ gạch.

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + NaOH + 2Cu(OH)₂ CH₂OH[CHOH]4COONa + 3H₂O + Cu₂O.

2. - AgNO₃ + NH₃ : tủa trắng.

2AgNO₃ + 2NH₃ + H₂O Ag₂O + 2NH₄NO₃

NH₃ dư thì kết tủa tan

Ag₂O + H₂O + 2NH₄NO₃ 2[Ag(NH₃)₂]OH

- Glucsse + Tollens: tủa trắng.

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O.

3. Glucose + nước bromie: mất màu. 

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + Br₂ + H₂O CH₂OH[CHOH]4COOH + 2HBr.

Câu hỏi 1: Viết phương trình hóa học minh họa phản ứng fructose với thuốc thử Tollens và Cu(OH)₂ (trong môi trường kiềm, đun nóng).

Đáp án chuẩn:

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O.

CH₂OH[CHOH]₄CH=O + 2[Ag(NH₃)₂]OH CH₂OH[CHOH]₄COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O.

Câu hỏi 2: Cho biết các ứng dụng của glucose trong sơ đồ trên dựa trên tính chất nào của chất này.

Đáp án chuẩn:

- Phản ứng tráng bạc.

- Phản ứng lên men.

- Glucose có vị ngọt, cung cấp năng lượng cho tế bào 

- Glucose có thể hấp thụ trực tiếp vào máu để đi đến các mô và tế bào của cơ thể