Lý thuyết về Glucozơ đầy đủ chi tiết nhất

Ngọc Quốc Tháng Năm 24, 2021

Tính chất vật lý và trangj thái tự nhiên của glucozơ, Cấu trúc phân tử, tính chất hoá học và điều chế, ứng dụng của glucozơ. Fructozơ-một đồng phân của glucozơ

Hôm nay, HocThatGioi sẽ cùng các bạn đi tìm hiểu về bài đầu tiên ở chương Cacbonhiđrat – Glucozơ. Bài viết này, HocThatGioi đã tổng hợp tất tần tật về lý thuyết của glucozơ rồi, từ tính chất vật lý, cấu trúc phân tử cho đến tính chất hoá học, điều chế,.. rất đầy đủ và vô cùng chi tiết. Vậy nên các bạn cứ tham khảo thoải mái nhé!

1. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên Glucozơ

Glucozơ là chất kết tinh, không màu, nóng chảy ở $146^oC$ (dạng α) và $150^oC$ (dạng β).
Dễ tan trong nước.
Có vị ngọt nhưng không ngọt bằng đường mía, Glucozơ có trong hầu hết các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ, … và nhất là trong quả chín.
Trong máu người có một lượng nhỏ glucozơ, hầu như không đổi (khoảng $0,1 %$ ).

2. Cấu trúc phân tử Glucozơ

Glucozơ có công thức phân tử là $C_6H_{12}O_6$ , tồn tại ở dạng mạch hở và mạch vòng.

2.1 Dạng mạch hở

Bằng thực nghiệm cho thấy:

Khử hoàn toàn glucozơ thì thu được hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành 1 mạch hở không phân nhánh.
Glucozơ có phản ứng tráng bạc, khi tác dụng với nước brom tạo thành axit gluconic, chứng tỏ trong phân tử có nhóm $CH=O$ .
Glucozơ tác dụng với $Cu(OH)_2$ tạo thành dung dịch màu xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm $OH$ kề nhau.
Glucozơ tạo este chứa 5 gốc $CH_3COO$ , vậy trong phân tử có 5 nhóm $OH$ .

Suy ra công thức phân tử glucozo dạng mạch hở:

$CH_2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O$ .
Hoặc viết gọn là: $CH_2OH[CHOH]_4CHO$

2.2 Dạng mạch vòng

Glucozơ kết tinh tạo ra hai dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Các dữ kiện thực nghiệm khác đều cho thấy hai dạng tinh thể đó ứng với hai dạng cấu trúc vòng khác nhau.

Nhóm $-OH$ ở $C_5$ cộng vào nhóm $C=O$ tạo ra hai dạng vòng 6 cạnh α và β:

Hóa học lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Hóa học 12 có đáp án — Cấu trúc phân tử Glucozơ

α – glucozơ (≈ 36 %) dạng mạch hở (0,003 %) β – glucozơ (≈ 64 %)

Nếu nhóm $-OH$ đính với $C_1$ nằm dưới mặt phẳng của vòng 6 cạnh là α-, ngược lại nằm trên mặt phẳng của vòng 6 cạnh là β–

Nhóm $-OH$ ở vị trí $C_1$ được gọi là $OH- hemiaxetal$

Để đơn giản, công thức cấu tạo của glucozơ có thể được viết như sau:

3. Tính chất hóa học

Glucozơ có các tính chất của anđehit và ancol đa chức

3.1 Tính chất của ancol đa chức (poliancol hay poliol)

Tác dụng với Cu(OH)₂

Trong dung dịch, ở nhiệt độ thường glucozơ hòa tan $Cu(OH)_2$ cho dung dịch phức đồng – glucozơ có màu xanh lam:

→ Phản ứng này chứng minh glucozo có nhiều nhóm $OH$

Phản ứng tạo este

Khi tác dụng với anhiđrit axetic, glucozơ có thể tạo este chứa 5 gốc axetat trong phân tử $C_6H_7O(OCOCH_3)_5$

CH_2OH(CHOH)_4CHO + 5(CH_3CO)_2O \to CH_3COOCH_2(CHOOCCH_3)_4CHO + 5CH_3COOH

→ Phản ứng này dùng để chứng minh trong phân tử glucozơ có 5 nhóm $OH.$ .

3.2 Tính chất của anđehit

Oxi hóa glucozơ

Với dung dịch $AgNO_3$ trong $NH_3$ , đun nóng (thuốc thử Tollens) cho phản ứng tráng bạc

Với dung dịch $Cu(OH)_2$ trong $NaOH$ , đun nóng (thuốc thử Felinh) Glucozo khử $Cu (II)$ thành $Cu (I)$ tạo kết tủa đỏ gạch $Cu_2O$ .

Với dung dịch nước brom:

→ Các phản ứng này chứng tỏ glucozơ có nhóm $CHO$ .

Khử glucozơ

Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng (xúc tác Ni), thu được một poliancol có tên là sobitol:

3.3 Phản ứng lên men

Khi có enzim xúc tác, glucozơ bị lên men cho ancol etylic và khí cacbonic:

3.4 Tính chất riêng của dạng mạch vòng

Riêng nhóm $-OH$ ở $C_1$ (–OH hemiaxetal) của dạng vòng tác dụng với metanol có $HCl$ xúc tác, tạo ra metyl glicozit:

Khi nhóm $-OH$ ở $C_1$ đã chuyển thành nhóm $-OCH_3$ , dạng vòng không thể chuyển sang dạng mạch hở được nữa.

4. Điều chế, ứng dụng

4.1 Điều chế (trong công nghiệp)

Thủy phân tinh bột với xúc tác là $HCl$ loãng hoặc enzim.
$(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O → nC_6H_{12}O_6$

Thủy phân xenlulozơ với xúc tác $HCl$ đặc:
$(C_6H_{10}O_5)_n +nH_2) → nC_6H_{12}O_6$

Thủy phân mantozo:
$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O → 2C_6H_{12}O_6$ (glucozơ)

Thủy phân saccarozo:
$C_{12}H_{22}O_{11} + H_2O → C_6H_{12}O_6$ (glucozơ) + $C_6H_{12}O_6$ (fructozơ)

Trùng hợp $HCHO$ :
$6HCHO \to C_6H_12O_6 (Ca(OH)_2, t^o)$

4.2 Ứng dụng

Trong y học: dùng làm thuốc tăng lực cho người bệnh (dễ hấp thu và cung cấp nhiều năng lượng)
Trong công nghiệp: dùng để tráng gương, tráng ruột phích (thay cho anđehit vì anđehit độc)

5. Đông phân của Glucozơ – Fructozơ

Fructozo là một đồng phân của glucozo

5.1 Công thức cấu tạo

Công thức phân tử $C_6H_{12}O_6$ .
Công thức cấu tạo $CH_2OH - CHOH - CHOH - CHOH - CO - CH_2OH.$
Trong dung dịch, fructozơ tồn tại chủ yếu ở dạng β, vòng 5 hoặc 6 cạnh.

5.2 Tính chất vật lí

Là chất rắn kết tinh, dễ tan trong nước, có vị ngọt gấp rưỡi đường mía và gấp 2,5 lần glucozơ.
Vị ngọt của mật ong chủ yếu do fructozơ (chiếm tới 40 %).

5.3 Tính chất hóa học

Fructozơ có tính chất của poliol và của OH – hemiaxetal tương tự glucozơ

Trong môi trường trung tính hoặc axit, fructozơ không thể hiện tính khử của anđehit, nhưng trong môi trường kiềm, fructozơ lại có tính chất này do có sự chuyển hóa giữa glucozơ và fructozơ qua trung gian là một enđiol.

* Chú ý: Fructozơ không phản ứng được với dung dịch nước brom và không có phản ứng lên men.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Lý thuyết về Glucozơ đầy đủ chi tiết nhất. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!