Bài giảng Chuyên đề Hóa hữu cơ - Chuyên đề 5: Hợp chất thiên nhiên

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ HÓA HỮU CƠDành cho các lớp học hèGiảng viên: Nguyễn Thị HiểnBộ môn : Hóa Học – Khoa Môi TrườngChuyên đề 5 : HỢP CHẤT THIÊN NHIÊNGluxit (cacbohydrat)-Khái niệm hợp chất gluxit.-Nguồn gốc của gluxit-Vai trò của gluxitMonosaccaritVí dụ: Glucozơ là 1 andohexozơ HOCH2(CHOH)4CHO Phân tử có 6 nguyên tử CacbonCó 1 nhóm chức CHO và 5 nhóm OHCó 4 nguyên tử Cacbon bất đối là C2, C3, C4, và C5- Có 16 đồng phân quang học.*16 đồng phân quang học của glucozơ16 đồng phân quang học của glucozơ1. Nghiên cứu cấu dạng của glucozơCó 1 nhóm CHOCó 5 nhóm OHDự đoán: Glucozơ có tính chất của andehit và poliancol Thực tế:+ Glucozơ không phản ứng màu với thuốc thử Shiff, + không phản ứng với NaHSO3+ Phản ứng với CH3I tạo hợp chất có 5 nhóm ete+ Phản ứng với CH3OH/HCl thì được hợp chất có 1 nhóm ete+ Glucozơ thể hiện một số tính chất của nhóm andehit, + thể hiện tính chất của poliancolThực tế, trong dung dịch 99,5% glucozơ ở dạng vòng, 0,5 % là ở dạng mạch hở.-glucopiranozơ-glucopiranozơNhóm OH sơmiaxetalNhóm OH sơmiaxetalNhóm OH sơmiaxetal0,5% dạng mạch hở99,5% ở dạng vòng Các cấu dạng của Glucozo2. Tính chất của monosaccarita. Tính chất vật lí: monosaccarit là những chất rắn kết tinh, có vị ngọt và là chất quang hoạtb. 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 + HNO3Hoặc + TT Feling Hoặc + Br2 + H2O+ [Ag(NH3)2]OHHoặc + TT Feling Hoặc + Br2 + H2OCác phản ứng của nhóm C=O:+Phản ứng của xetozo với chất oxi hóa:+ Fructozo (và các xetozo) phản ứng với TT Tolen, TT Feling giống glucozo vì các phản ứng đó có môi trường kiềm.+ Fructozo (và các xetozo) không phản ứng với Br2 vì nước brom là môi trường axit.Các phản ứng của nhóm C=O:+Phản ứng cộng hợp ái nhân giống của andehit-xeton:+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- Khi phản ứng với CH3I có mặt Ag2O tạo ra hợp chất pentaete- Phản ứng với axit cacboxylic tạo hợp chất pentaeste- Phản ứng tạo phức màu xanh đậm với Cu2+ trong môi trường kiềm+ 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:- Đây là phản ứng quan trọng của các quá trình hình thành các hợp chất disaccarit, oligosaccarit và polisaccarit II. Disaccarit II.1 Saccarozơb. Tính chất vật lí: saccarozơ là chất rắn kết tinh, có vị ngọt và có nhiều trong cây mía, củ cải đườngc. Tính chất hóa học:a. Cấu tạo của saccarozơ: C12H22O11Không có nhóm OH sơmiaxetalc. 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.+ Phản ứng thủy phân. C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6 glucozơ fructozơĐường không khửII.2 Mantozơb. 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 : C12H22O11Nhóm OH sơmiaxetalc. Tính chất hóa học của mantozơ:Tương tự monosaccarit, Mantozơ có các tính chất:+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling.+ Phản ứng với phenylhidrazin.+ Phản ứng với Cu(OH)2+ Phản ứng thủy phân. C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6 glucozơ glucozơĐường khửII.3 Lactozơb. Tính chất vật lí: lactozơ còn gọi là đường sữa. Vị ngọt, tan nhiều trong nước.c. Tính chất hóa học:a. Cấu tạo của Lactozơ : C12H22O11Nhóm OH sơmiaxetalc. Tính chất hóa học của Lactozơ:Tương tự monosaccarit, Lactozơ có các tính chất:+ Phản ứng thuốc thử Tolen, thuốc thử Feling.+ Phản ứng với phenylhidrazin.+ Phản ứng với Cu(OH)2+ Phản ứng thủy phân. C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6 galactozơ glucozơĐường khửIII. Polisaccarit III.1 Tinh bộtCấu tạo của tinh bột : gồm 2 thành phần:+ Aminozơ mạch không nhánh+ Aminopectin mạch phân nhánh: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 Cấu tạo của xenlulozơ : có cấu trúc mạch không phân nhánh.III.2 Xenlulozơb. 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 + 3nH2Ob. Tính chất của xenlulozơB. Chất béo (Lipit)+ Lipit đơn giản là este của các axit béo cao với glixerol.Thường gặp là triglixerit tuy nhiên 3 gốc axit thường không giống nhauNgoài 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.Một số axit amin:GlyxinAlaninSerinLyxin GlutaminCysteinViết công thức công tạo, gọi tên theo qui tắc IUPAC các axit amin?+ Điều chế aminoaxit+ Aminoaxit được điều chế bằng nhiều phương pháp.- Phản ứng của NH3 đậm đặc.- Phản ứng của kaliphtalimit với các - halogen este+ 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 + Vì vậy, aminoaxit thường tồn tại dạng ion lưỡng cực.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. - Kí hiệu là pI.+ Ứng dụng của pI: Mỗi Axit amin có 1 giá trị pI khác nhau. - Ứng dụng để tách các aminoaxit ra khỏi hỗn hợp.+ Tính chất của aminoaxit+ Tính chất của aminoaxit+ Tính lưỡng tính: tính axit của nhóm COOH và tính bazo của nhóm NH2Hoàn thành sơ đồ sau bằng các phản ứng :* Tính chất hóa học+ Phản ứng ngưng tụ tạo poliamit.+ Phản ứng đề cacboxyl hóa:+ Phản ứng oxihoa:+ Phản ứng tạo phức với một số kim loại:+ Tính chất của aminoaxit* Tính chất hóa học+ Phản ứng với axit HNO2+ Phản ứng màu của axit amin với ninhidrinHợp chất có màu tímD. Protein+ Protein là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn, thành phần cấu tạo chủ yếu là các axit amin.+ Nguồn gốc+ Vai trò+ Liên kết peptit : là nhóm liên kết –NH-CO-+ Protein có 3 bậc cấu trúc- Cấu trúc bậc 1: dạng mạch thẳng, các liên kết chủ yếu là liên kết peptit.- Cấu trúc bậc 2 của protein: - Cấu dạng xoắn  và dạng gấp βLiên 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 proteinCấu 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+ Phản ứng màu XantoproteinKết tủa vàng+ Phản ứng màu biure: Các hợp chất polipeptit tạo hợp chất phức màu xanh tím với ion Cu2+ trong môi trường kiềm.BÀI TẬP CHƯƠNG 31. 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 11. 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. A B C D E F G HBÀI TẬP CHƯƠNG 21. Hoàn thành các phản ứng sau:a. 2-metylbutan + Br2 b. 2,2,3-trimetylbutan + Cl2 c. 2-metylbut-2-en + H2O →d. pent-2-en + HCl →e. C6H5CH3 + Br2 f. C6H5CH3 + Br2 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.KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 51. Hãy chỉ ra công thức cấu tạo của đường Mantozo và LactozoKIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 52. Phân biệt aminozơ, glucozo, alanin và protein bằng phương pháp hóa học.