Cacbohidrat là gì? Định nghĩa, Tính chất, Ứng dụng và Cách điều chế

Carbohydrate là các hợp chất hữu cơ được biết đến tạo nên hầu hết các vật chất trên trái đất. Vậy chính xác thì carbohydrate là gì? Thuyết cacbohydrat? Tính chất, ứng dụng và cách điều chế cacbohiđrat?… Nội dung bài viết sau của Tip.edu.vn sẽ cung cấp cho bạn những kiến ​​thức bổ ích về chủ đề trên, cùng tìm hiểu nhé !.

Tìm hiểu về Carbohydrate

Định nghĩa của Carbohydrate là gì?

Carbohydrate (còn được gọi là glucose hoặc sucrose) được gọi là các hợp chất hữu cơ phức tạp, với công thức chung (C_ {n} (H_ {2} O) _ {m} ) chứa nhiều nhóm OH và nhóm cacbonyl (andehit hoặc xeton) trong phân tử hóa học.

Phân loại Carbohydrate

Glucose được chia thành 3 loại phổ biến:

• Monosaccharid: glucose, fructose có CTPT là (C_ {6} H_ {12} O_ {6} )

• Disaccharides: sucrose và maltose có CTPT là (C_ {12} H_ {22} O_ {11} )
• Polysaccharid: cellulose và tinh bột có CTPT là ((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} )

Lý thuyết về Glucose

Cấu trúc phân tử glucoza

• Công thức phân tử (C_ {6} H_ {12} O_ {6} )
• Công thức cấu tạo (CH_ {2} OH – (CHOH) _ {4} – CHO )
• Glucose tồn tại ở cả dạng mạch hở và dạng mạch vòng (dạng ( alpha ) là 36% và dạng ( beta ) là 64%).

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Là chất rắn, không màu, tan trong nước, độ tan trong nước tăng khi nhiệt độ tăng.
• Nó có vị ít ngọt hơn đường mía.
• Tìm thấy trong nhiều loại trái cây: nho, mật ong (30%), máu người (0,1%).

Tính chất hóa học của glucozơ

Trong phân tử glucozơ có 5 nhóm OH kề nhau và 1 nhóm CHO nên glucozơ có các phản ứng tạo ancol đa chức và anđehit đơn chức.

Hòa tan (Cu (OH) _ {2} ) ở nhiệt độ phòng tạo thành dung dịch màu xanh lam

(2C_ {6} H_ {12} O_ {6} + Cu (OH) _ {2} rightarrow (C_ {6} H_ {11} O_ {6}) _ {2} Cu + 2H_ {2} O )

( rightarrow ) Phản ứng này chứng tỏ glucozơ có nhiều nhóm OH.

Phản ứng với anhiđrit axit tạo thành este 5 chức:

(CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CHO + 5 (CH_ {3} CO) _ {2} O mũi tên phải CH_ {3} COOCH_ {2} (CHOOCCH_ {3}) 4CHO + 5CH_ {3 } COOH )

( rightarrow ) Phản ứng này được sử dụng để chứng minh rằng có 5 nhóm OH trong phân tử glucozơ.

Phản ứng với (H_ {2} ) để tạo thành rượu sobitol:

(CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CH + H_ {2} overset {Ni, t ^ { circle}} { rightarrow} CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CH_ { 2} OH )

Phản ứng với (AgNO_ {3} / NH_ {3} ) để tạo thành Ag (phản ứng tráng gương):

(CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CHO + 2AgNO_ {3} + 3NH_ {3} + H_ {2} O rightarrow CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} COONH_ {4} + 2Ag + 2NH_ {4} KHÔNG_ {3} )

Phản ứng với (Cu (OH) _ {2} ) ở nhiệt độ cao:

(CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CHO + 2Cu (OH) _ {2} + NaOH mũi tên phải CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} COONa + Cu_ {2} O + 3H_ { 2} O )

Phản ứng làm mất màu dung dịch Brom:

(CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} CHO + Br_ {2} + H_ {2} O mũi tên phải CH_ {2} OH (CHOH) _ {4} COOH + 2HBr )

( rightarrow ) Những phản ứng này cho thấy glucozơ có nhóm CHO.

Phản ứng lên men như sau:

(C_ {6} H_ {12} O_ {6} rightarrow 2CO_ {2} + 2C_ {2} H_ {5} OH )

Phản ứng với (CH_ {3} OH / HCl ) để tạo thành metylglycoside ”

• Chỉ có nhóm OH hemiacetal tham gia phản ứng.

( rightarrow ) Phản ứng này cho thấy glucozơ có dạng mạch vòng.

• Sau phản ứng, nhóm metylglycosid không chuyển lại thành nhóm CHO nên không thể nhân đôi được.

Ngoài ra, khi khử hoàn toàn glucozơ thu được n-hexan, chứng tỏ glucozơ có mạch thẳng 6C.

Làm thế nào để điều chế Glucose?

Thủy phân sucrose, tinh bột, maltose, cellulose

• Mantozo:

(C_ {12} H_ {22} O_ {11} + H_ {2} O rightarrow 2C_ {6} H_ {12} O_ {6} )

• Tinh bột và xenlulozơ:

((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} + nH_ {2} O rightarrow nC_ {6} H_ {12} O_ {6} )

• Sucrose:

(C_ {12} H_ {22} O_ {11} + H_ {2} O rightarrow C_ {6} H_ {12} O_ {6} , (glucozo) + C_ {6} H_ {12} O_ { 6} , (fructozo) )

Phản ứng trùng hợp HCHO:

(6HCHO overet {Ca (OH) _ {2}, t ^ { circle}} { rightarrow} C_ {6} H_ {12} O_ {6} )

Lý thuyết về Fructose

Cấu trúc phân tử của fructose

• Công thức phân tử C6NSthứ mười haiO6.
• CÔNG thức cấu trúc CHỈ2OH – CHOH – CHOH – CHOH – CO – CHỈ2Ồ.
• Trong dung dịch, fructozơ tồn tại chủ yếu ở dạng vòng β, 5 hoặc 6 cạnh

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Nó là một chất rắn kết tinh, dễ hòa tan trong nước.
• Ngọt hơn đường mía.
• Được tìm thấy trong nhiều loại trái cây và đặc biệt là trong mật ong (40%):

Tính chất hóa học của fructose

Vì phân tử fructozơ có chứa 5 nhóm OH, trong đó có 4 nhóm chức liền kề và 1 nhóm chức C = O nên nó có tính chất hóa học của rượu đa chức và xeton.

• Hòa tan Cu (OH)2 ở nhiệt độ bình thường.
• Phản ứng với anhiđrit axit tạo thành este 5 chức.
• Ảnh hưởng đến CHÚNG2 tạo sobitol.
• Trong môi trường kiềm, fructozơ chuyển thành glucozơ nên fructozơ có phản ứng tráng gương, phản ứng với Cu (OH)2 trong môi trường kiềm. Nhưng fructozơ không có phản ứng làm mất màu dung dịch brom.

Xem chi tiết >>> Đường fructose là gì? Cấu trúc, tính chất và ứng dụng của Fructose

Lý thuyết về sucrose

Cấu trúc phân tử của sucrose

• Công thức phân tử: (C_ {12} H_ {22} O_ {11} )
• Công thức cấu tạo: Saccharose được hình thành từ một gốc alpha – glucose và một gốc beta – fructose bằng liên kết 1,2-glycosidic.

• Trong phân tử sucrose, các gốc alpha-glucose và beta-fructose được liên kết bởi một nguyên tử oxy giữa (C_ {1} ) của glucose và (C_ {2} ) của fructose ( (C_ {1}) . -O-C_ {2} ))
• Nhóm OH – hemiacetal không còn nên sacarozơ không thể mở vòng tạo thành -CHO. tập đoàn

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Sucrose là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, ngọt hơn glucose
• Nhiệt độ nóng chảy: 185 độ C
• Có nhiều trong mía (nên sacaroza còn được gọi là đường mía), củ cải đường, đường thốt nốt …
• Có nhiều loại sản phẩm: đường phèn, đường kính, đường cát …

Tính chất hóa học của sucrose

Vì không có nhóm chức anđehit ( (- CH = O )) sacarozơ không có tính khử như glucozơ (không có phản ứng tráng bạc). Sucrose chỉ có tính chất của rượu đa chức và phản ứng với disaccharide.

Tính chất của rượu đa chức

Dung dịch sacaroza hòa tan kết tủa (Cu (OH) _ {2} ) thành dung dịch phức đồng – sacaroza màu xanh lam

(2C_ {12} H_ {22} O_ {11} + Cu (OH) _ {2} rightarrow (C_ {12} H_ {21} O_ {11}) _ {2} Cu + 2H_ {2} O )

Phản ứng disaccharide (thủy phân)

Sucrose bị thủy phân thành glucose và fructose

(C_ {12} H_ {22} O_ {11} + H_ {2} O rightarrow C_ {6} H_ {12} O_ {6} + C_ {6} H_ {12} O_ {6} )

Các ứng dụng của sucrose

Sucrose được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất bánh kẹo, nước giải khát,… Trong công nghiệp dược phẩm để điều chế thuốc.

Sản xuất đường sucrose

Saccarozơ được sản xuất từ ​​cây mía, củ cải đường hoặc hoa thốt nốt.

Xem chi tiết >>> Saccarozơ là gì? Công thức cấu tạo, tính chất hóa học và ứng dụng

Lý thuyết của Mantozo

Công thức phân tử của Mantose

• Công thức phân tử: (C_ {12} H_ {22} O_ {11} )
• Công thức cấu tạo: được hình thành từ sự kết hợp của 2 gốc alpha-glucose bằng liên kết ( alpha -1,4-glycoside ).

Tính chất hóa học của maltose

Vì khi gộp 2 gốc glucozơ thì phân tử mantozơ vẫn còn 1 nhóm CHO và các nhóm OH kề nhau nên mantozơ có tính chất hóa học của cả ancol đa chức và anđehit.

Phản ứng với (Cu (OH) _ {2} ) tạo phức đồng-mantozơ màu xanh lam

(2C_ {12} H_ {22} O_ {11} + Cu (OH) _ {2} rightarrow (C_ {12} H_ {21} O_ {11}) _ {2} Cu + 2H_ {2} O )

Di dời ([Ag(NH_{3})_{2}]OH ) và (Cu (OH) _ {2} ) khi đun nóng

Maltose là một disaccharide khử

(C_ {12} H_ {22} O_ {11} + 2AgNO_ {3} + 2NH_ {3} + H_ {2} O rightarrow 2Ag + NH_ {4} NO_ {3} + C_ {12} H_ {22 } O_ {12} )

Bị thủy phân với sự có mặt của axit hoặc enzym xúc tác để tạo ra 2 phân tử glucoza

(C_ {12} H_ {22} O_ {11} + H_ {2} O rightarrow 2C_ {6} H_ {12} O_ {6} , (glucozo) )

Làm thế nào để chuẩn bị mantose

Mantose được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ enzym amylase (có trong mầm lúa). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra ở người và động vật.

Thuyết về xenlulozơ

Xenluloza thường được gọi là mùn cưa hoặc dăm bào với các đặc điểm sau:

Công thức phân tử cellulose

• Công thức phân tử ((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} )
• Công thức cấu tạo: do các gốc ( beta -glucozo ) liên kết với nhau bằng liên kết ( beta -1,4-glycoside ) tạo thành mạch thẳng, mỗi gốc chỉ còn lại 3 nhóm OH tự do nên có thể viết công thức cấu tạo dưới dạng ([C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}]_{n})

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Nó là một chất rắn màu trắng, dạng sợi, rắn, không mùi, không vị.
• Không tan trong nước ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như ete, benzen, v.v.

Tính chất hóa học của xenlulozơ

Phản ứng thủy phân

((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} + nH_ {2} O rightarrow nC_ {6} H_ {12} O_ {6} , , (glucozo) )

Phản ứng este hóa với axit axetic và axit nitric

([C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}] + 3nCH_ {3} COOH mũi tên phải [C_{6}H_{7}O_{2}(OOCCH_{3})_{3}]_ {n} + 3nH_ {2} O )

([C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}] + 3nHNO_ {3} rightarrow [C_{6}H_{7}O_{2}(ONO_{2})_{3}]_ {n} + 3nH_ {2} O )

Các ứng dụng của cellulose

Từ xenlulozơ, phản ứng với (CS_ {2} ) trong NaOH rồi phun qua dung dịch axit để tạo ra tơ visco.

Lý thuyết về tinh bột

Công thức phân tử tinh bột

• Công thức phân tử ((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} )
• Công thức cấu tạo: tinh bột được tạo thành từ các gốc ( alpha -glucozo ) liên kết với nhau bằng các liên kết ( alpha -1,4-glycoside ) để tạo thành một chuỗi thẳng (amylose) hoặc bởi các liên kết () alpha – 1,4-glycoside ) và ( alpha -1,6-glycoside ) tạo thành chuỗi phân nhánh (amilopectin).

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Một chất rắn vô định hình, không tan trong nước lạnh, nở ra và vỡ ra trong nước nóng thành một dung dịch keo được gọi là hồ tinh bột.
• Trắng.
• Có nhiều loại hạt (gạo, mì, ngô…), củ (khoai, sắn…) và quả (táo, chuối…).

Tính chất hóa học của tinh bột

Phản ứng của hồ tinh bột với dung dịch (I_ {2} ) tạo thành dung dịch có màu xanh tím. (Nếu đun nóng dung dịch mất màu, để nguội màu xuất hiện trở lại).

( rightarrow ) Phản ứng này thường được sử dụng để xác định tinh bột.

Phản ứng thủy phân:

((C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} + nH_ {2} O rightarrow nC_ {6} H_ {12} O_ {6} , , (glucozo) )

Khi có men, nó sẽ thủy phân

Tinh bột ( rightarrow ) dextrin ( rightarrow ) maltose ( rightarrow ) glucose

Làm thế nào để điều chế tinh bột?

Trong tự nhiên, tinh bột được tổng hợp chủ yếu nhờ quá trình quang hợp ở cây xanh.

(6nCO_ {2} + 5nH_ {2} O rightarrow (C_ {6} H_ {10} O_ {5}) _ {n} + 6nO_ {2} ) (clorofin, ánh sáng).

Tip.edu.vn đã giúp các bạn tổng hợp lý thuyết về cacbohiđrat thông qua việc tìm hiểu các chất cụ thể. Hy vọng những thông tin trong bài đã giúp bạn có những kiến ​​thức bổ ích về carbohydrate. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!.

Xem chi tiết qua bài giảng của Thạc sĩ Hồ Sỹ Thanh dưới đây:

(Nguồn: www.youtube.com)