Chuong 2 cacbonhidrat mta

CHƯƠNG II: CACBONHIDRAT
Nội dung chính
1. Khái niệm về cacbohidrat
2. Monosaccarit
3. Đisaccrarit
2
4. Polisaccarit
5. Tính chất hóa học của cacbonhidrat

A. CACBONHIĐRAT
I. Khái niệm
Cacbonhiđrat (còn gọi là gluxit) là các polihiđoxi anđehit hoặc polihiđroxi xeton có
công thức tổng quát là Cn(H2O)m
Trong thực vật, gluxit chiếm khoảng 80% trọng lượng khô còn trong động vật chiếmTrong thực vật, gluxit chiếm khoảng 80% trọng lượng khô còn trong động vật chiếm
khoảng 2%. Cơ thể động vật không thể tự sản sinh ra gluxit mà phải tiếp nhận chúng từ
thực phẩm có nguồn gốc thực vật.
Thực vật tự sản sinh ra gluxit từ CO2 và nước thông qua quá trình quang hợp
3

II. Monosaccarit
1) Định nghĩa
Mono saccarit là những gluxit đơn giản không thể thủy phân được, đó là những hợp chất
chứa nhiều nhóm OH (Polihiđroxi) và nhóm andehit (andozơ) hoặc xeton (ketozơ)
4

Một số polihiđroxianđehit thuộc dãy anđozơ quan trọng
5

2. Cấu trúc
Trong phân tử cacbonhyđrat chứa đồng thời 2 loại nhóm chức cacbonyl và hiđroxi, hai
nhóm chức trong cùng một phân tử phản ứng với nhau tạo thành hemiaxetal dạng vòng
của cacbonhyđrat.
Hai dạng quan trọng nhất dạng hemiaxetal vòng 5 được gọi là Furanozơ và hemiaxetal
Hai dạng quan trọng nhất dạng hemiaxetal vòng 5 được gọi là Furanozơ và hemiaxetal
vòng 6 được gọi là Pyranozơ
Các dạng hemiaxetal vòng 5 và vòng 6 được biểu diễn dưới dạng công thức Havơt
(Haworth) theo cách thiết lập sau đây
7

Cách thiết lập cấu trúc dạng vòng của các Anđozơ
9

Hệ vòng Pyranozơ
11

Trong dung dịch tồn tại các cân bằng giữa các dạng mạch hở và mạch vòng
13

Dạng tinh khiết thu được khi các chất ở trạng thái tinh thể và các tinh thể này thu được
khi kết tinh trong các dung môi thích hợp
Các Furanozơ và Pyranozơ tồn tại chủ yếu dưới dạng mạch vòng. Có thể xác định cấu
trúc và hàm lượng của các dạng mạch vòng và mạch hở nằm cân bằng với nhau nhờ phổ
cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C
khi kết tinh trong các dung môi thích hợp
Ví dụ: α-D-glucozơ tinh thể có thể thu được bằng cách kết tinh lại D-glucozơ trong
etanol tuyệt đối. Trong khi đó dạng β-D-glucozơ thu được khi kết tinh D-glucozơ trong
dung môi pyriđin
14

Hoàn toàn tương tự khi thiết lập dạng vòng cho các hợp chất xetozơ
15

3. Glycozit
Glycozit là các hợp chất thu được khi thay thế H của nhóm OH anomeric bằng các
Trong cấu trúc dạng vòng của cacbonhyđrat:
o Nguyên tử C liên kết trực tiếp với 2 nguyên tử oxi được gọi là C anomeric.
o Nhóm OH liên kết với nguyên tử C anomeric được gọi là nhóm -OH anomeric
Glycozit là các hợp chất thu được khi thay thế H của nhóm OH anomeric bằng các
nhóm thế khác nhau.
Liên kết mới tạo thành giữa phân tử cacbonhyđrat với nhóm thế gọi là liên kết glycozit
Phân biệt O-Glycozit, N-Glycozit và S-Glycozit
16

O-Glycozit được tạo thành từ dạng mạch hở xảy ra theo hai giai đoạn (thuận nghịch):
• Thứ nhất là đóng vòng nội phân tử tạo thành hemiaxetal vòng.
• Giai đoạn thứ 2 là phản ứng ngoại phân tử với phân tử rượu tạo thành hỗn hợp axetal
dưới tác dụng của xúc tác axit thông qua trạng thái trung gian O-cacbocation
18

VD: Phản ứng giữa D-glucozơ với metanol trong xúc tác HCl
19

Cơ chế:
20

III) Đisaccarit
Đisaccarit là hợp chất được cấu thành từ 2 phân tử
monosaccarit qua liên kết glucozit (Ngưng tụ hai phân tử
monosaccarit) do đó khi thủy phân đisaccarit thu được 2
phân tử monosaccarit
Mantozơ là sản phẩm thu được khi thủy phân tinh bột, Xenlobiozơ là sản phẩm thủy
phân xenlulozơ đều là các đisaccarit được tạo bởi hai phân tử D-glucopyranozơ thông
qua liên kết α(1,4) và β(1,4) glycozit tương ứng
Về mặt cấu trúc, đisaccarit là O-Glycozit khi nhóm thế H của OH anomeric là một
phân tử đường khác.
22

α-Mantozơ
β-Mantozơ
23

Lactozơ chiếm từ 2-6% trong sữa, có cấu trúc tương tự như xenlobiozơ, là các β-
glucozidase: Hai gốc đường liên kết với nhau qua vị trí β(1,4)
Cellobiose
Lactose
24

Saccarozơ: D-glucozơ và D-Fructozơ kết hợp với nhau thông qua liên kết glycozit
25

IV) Polisaccarit
Polisaccarit là hợp chất được cấu thành từ rất nhiều phân tử monosaccarit qua liên kết
glucozit. Khi thủy phân Polisaccarit đến cùng sẽ thu được các phân tử monosaccarit
Tinh bột: là polisaccarit dự trữ của thực vật được cấu tạo bởi các α-D-glucozơ. Thành
1) Tinh bột
Tinh bột: là polisaccarit dự trữ của thực vật được cấu tạo bởi các α-D-glucozơ. Thành
phần của tinh bột không đồng nhất của các polisaccarit khác nhau bởi cấu tạo mạch,
khác nhau bởi số lượng gốc glucozơ và bởi số lượng axit photphoric (khoảng 2%
phospho dưới dạng ester)
Tinh bột có 2 thành phần chính:
Amilozơ: chiếm từ 15-25%
Amilopectin chiếm 75-85%
26

Amilozơ
Amilozơ có mạch không phân nhánh gồm 200-1000 gốc α-D-glucozơ kết hợp với nhau
bằng liên kết α(1,4)-glucozit và khoảng 0,05% axit photphoric
27

Amilopectin
Amilopectin có cấu trúc phức tạp hơn amilozơ, mạch phân nhánh chứa khoảng 4000
đơn vị glucozơ liên kết với nhau qua liên kết α-1,4-glucozit, còn chỗ phân nhánh là liên
kết α-1,6-glucozit và chứa khoảng 0,4% axit photphoric
28

2. Glicogen
Glicogen là polisaccarit dự trữ ở cơ thể động vật tập trung ở gan và trong cơ bắp nên
còn được gọi là tinh bột động vật.
Glicogen có cấu trúc mạch nhánh nhưng độ phân nhánh nhiều hơn và mạch gắn hơn
so với amilopectin. để cắt liên kết 1-6 cần enzyme debranching. Sản phẩm cuối cùng là
Một số Polysaccharide động vật
các phân tử glucose-1-P.
Glicogen tạo thành do các D-glucozơ liên kết với nhau qua α-1,4-glucozit và chỗ
mạch nhánh là α-1,6-glucozit.
Glicogen là chất bột mầu trắng, tan trong nước nóng và phản ứng với I2 tạo hỗn hợp
mầu đỏ tím hoặc đỏ nâu
31

3. Hyaluronic acid
Hyaluronic acid có trọng lượng phân tử rất lớn, có thể lên đến nhiều triệu, hyaluronic acid
rất phổ biến và là thành phần quan trọng của mô liên kết, được tìm thấy trong dịch khớp
xương, trong thủy tinh thể mắt, nó tác dụng như một lớp cement bảo vệ bên trong tế bào
để chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn cũng như các chất lạ khác. Ở khớp xương nó làm
cho dịch có tính trơn giúp cử động khỏi bị đau. Hyaluronic acid bị thủy phân bởi
hyaluronidase, enzyme này được tìm thấy trong vi khuẩn gây bệnh, trong tinh trùng.
Hyaluronidase tạo dễ dàng cho tinh trùng đi vào noãn của buồn trứng, mặt khác nó cũng
là yếu tố giúp cho các chất khác và vi khuẩn gây bệnh đi vào các mô trong cơ thể.
là yếu tố giúp cho các chất khác và vi khuẩn gây bệnh đi vào các mô trong cơ thể.
34

4. Chondroitin
Là heteropolysaccharide, thành phần không thể thiếu được ở mô xương sụn.
35

5. Heparin
Heteropolysaccharide có tác dụng chống lại sự đông máu và ngăn chặn sự biến đổi
prothrombin thành thrombin.
36

6. Chitin
Là homopolysaccharide, được tạo bởi các đơn vị N-acetyl-D-glucosamine liên kết β(1-4).
Chitin có ở võ sò, ốc, các loại côn trùng và ở nấm mốc
37

7. Dextran
Được tìm thấy ở vi khuẩn và nấm men, cấu tạo mạch chính là α –D-glucose(1-6), nhánh là
α (1-3) và thỉnh thoảng có nhánh α(1-2) hay α(1-4). Do có cấu tạo 1-6 nên đối với động
vật, dextran không bị phân giải hay bị phân giải rất chậm
38

8. Peptidoglycan
39

9. Agarose
40

Proteoglycan structure of an integral membrane protein
(a) Schematic diagram of syndecan
42

Proteoglycan structure of an integral membrane protein
(a) Schematic diagram of syndecan
43

8. Xenlulozơ
Xenlulozơ là thành phần chủ yếu của thực vật (chiếm khoảng 50% đối với cây lá
kim và 90% của bông)
Xenlulozơ được cấu tạo bởi vài nghìn phân tử β-D-glucozơ liên kết với nhau thông
Xenlulozơ được cấu tạo bởi vài nghìn phân tử β-D-glucozơ liên kết với nhau thông
qua liên kết β-1,4-glucozit.
Xenlulozơ bị thủy phân bởitmôi trường axit, không bị thủy phân bởi các enzim trong
cơ thể người nên con người không thể tiêu hóa được Xenlulozơ. Ngược lại trong cơ thể
trâu, bò (động vật nhai lại) chứa enzim xenluloza có thể thủy phân Xenlulozơ
44

Phản ứng với HNO3+H2SO4 tạo xenlulozơ trinitrat làm thuốc súng không khói
Phản ứng với axit axetic tạo thành xenlulozơ đi,tri-nitrat dùng làm tơ sợi
46

V. Tính chất hóa học của cacbonhyđrat
1) Phản ứng khử hóa
Cacbonhyđrat đều bị khử hóa thành rượu mạch hở gọi chung là altidol
47

2) Phản ứng oxi hóa
a) Phản ứng đặc trưng của chức andehit: khử Cu(OH)2 (Tác nhân Benedict), Tolen..
Phản ứng với tác nhân Benedict đặc trưng cho các hợp chất chứa nhóm andehit –CHO.
Các xetozơ cũng tham gia phản ứng này vì trong điều kiện phản ứng xetozơ được đồng
phân hóa thành andozơ thông qua trạng thái trung gian en-điol
48

Tất cả các hợp chất chứa nhóm hemiaxetal tự do đều khử được Cu(II) còn ngược lại các
Glycozit mà các C anomeric đều tạo axetal không tham gia phản ứng này
49

CHƯƠNG II: CACBONHIDRATCHƯƠNG II: CACBONHIDRAT
50

b) Phản ứng với dung dịch brom
Nước brom oxi hóa dễ dàng các andozơ thành axit tương ứng. Các xetozơ không tham
gia phản ứng này vì nước brom có môi trường axit không thể đồng phân hóa các xetozơ
thành andozơ
51

c) Phản ứng với HNO3
HNO3 đặc dễ dàng oxi hóa các andozơ thành axit tương ứng (axit saccarit)
52

d) Phản ứng với HCN
53

Nhóm -CN có thể được chuyển hóa thành nhiều nhóm khác, đặc biệt là thành nhóm
anđehit (tăng mạch thành đường thêm 1 nguyên tử C)
54

e) Phản ứng đảo cấu hình, đồng phân hóa và phân cắt aldol hóa
55

57

58

f) Phản ứng axyl hóa và ankyl hóa
Các nhóm OH trong phân tử cacbonhyđrat có tính chất như các phân tử rượu, có thể
chuyển thành este khi phản ứng với axyl halogenua hoặc với anhiđrit axit
59

Phản ứng tạo ete theo Williamson: CH3I xúc tác Ag2O
60

g) Phản ứng oxi hóa cắt mạch bởi HIO4
Hợp chất chứa hai nhóm OH cạnh nhau (vicinal diol) phản ứng với 1 đương lượng
HIO4 để tạo thành hợp chất cacbonyl
Các hidroxi cacbonyl cũng phản ứng với HIO4 tạo thành axit cacboxylic và một hợp
chất cacbonyl khác
61

Hợp chất chứa 3 nhóm OH liên tiếp nhau phản ứng với 2 đương lượng HIO4 tạo
thành 2 hợp chất cacbonyl và 1 phân tử axit fomic
Dựa vào phản ứng oxi hóa với HIO có thể xác định được cấu trúc của phân tử đường
Dựa vào phản ứng oxi hóa với HIO4 có thể xác định được cấu trúc của phân tử đường
VD: Để xác định vị trí nhóm OH bị metyl hóa khi cho D-azabozơ tác dụng với rượu
metylic
62

63

Chuong 2 cacbonhidrat mta

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Chuong 2 cacbonhidrat mta

Similar to Chuong 2 cacbonhidrat mta (15)

More from Nguyen Thanh Tu Collection

More from Nguyen Thanh Tu Collection (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Chuong 2 cacbonhidrat mta