LỜI NÓI ĐẦU

Gluxit là một loại hợp chất hữu cơ có vai trò quan trọng với đời sống hiện nay, yêu cầu
tiếp cận kiến thức về loại hợp chất này là rất cần thiết. Trong quá trình tham gia dạy lớp
chuyên và tham gia bồi dưỡng đội tuyển HSG QG môn Hóa học, tôi nhận thấy
-

Gluxit là một nội dung khó, học sinh hay lúng túng trong việc vận dụng lí thuyết
vào bài tập cụ thể

-

Lượng bài tập để các em làm quen, rèn luyện còn ít

Nhằm góp phần tháo gỡ bớt khó khăn đó, trong khuôn khổ chuyên đề, chúng tôi trình
bày chủ yếu về monosaccarit, bao gồm các vấn đề sau
A. Cơ sở lý thuyết.
B. Các bài tập vận dụng có lời giải chi tiết.
C. Các bài tập tự luyện tập.
D. Kết luận

Chuyên đề gluxit


NỘI DUNG
I. Cơ sở lý thuyết khi nghiên cứu gluxit
I.1. Thuyết hóa học lập thể
Hoá học lập thể nghiên cứu cấu trúc không gian, hiệu ứng không gian và tiến trình
không gian của phản ứng. Nghiên cứu cấu trúc không gian để giải thích các hiện tượng đồng
phân không gian., các đồng phân này có cùng công thức cấu tạo nhưng khác nhau về sự phân
bố không gian của các phân tử, tức là khác nhau về cấu hình nên còn được gọi là đồng phân

cấu hình. Đồng phân cấu hình có hai loại: đồng phân quang học và đồng phân hình học.
* Đồng phân quang học
- Thuyết cacbon tứ diện: Nguyên tử C lai hóa sp3 liên kết với bốn nguyên tử hay nhóm
nguyên tử hướng ra bốn đỉnh của tứ diện
- Cacbon bất đối C*: khi bốn nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhau liên kết với
nguyên tử C thì nguyên tử C gọi là C bất đối (C*) và phân tử đó có tính chất quang hoạt

VD:
-

- Nhắc lại công thức Fisơ: mạch chính nằm theo chiều dọc, nhóm có bậc oxi hóa cao

nhất ở phía trên
I.2. Lý thuyết tóm tắt về gluxit
- các tên gọi khác: đường, cacbohidrat, saccarit
- công thức chung: Cn(H2O)m
I.2.1. Phân loại
Cacbohiđrat được phân thành ba nhóm chính sau đây:
* Monosaccarit (monozơ):
- Monosaccarit là nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, không thể thủy phân được.
Ví dụ: glucozơ, fructozơ (C6H12O6) .
- Monosaccarit ở dạng mạch hở nếu thuộc loại polihidroxiandehyd thì gọi là andozơ,
còn nếu thuộc loại polihidroxixeton thì gọi là xetozơ. Chúng đều có đuôi ozơ (tiếng Anh là
ose)
- Tùy vào số nguyên tử cacbon trong phân tử mà monosaccarits được gọi là :
3C- Triozơ ( andotriozơ hoặc xetotriozơ)
4C- tetrozơ
Chuyên đề gluxit



5C- pentozơ
6C- hexozơ
7C- heptozơ
* Oligosaccarit (oligozơ):
- Oligosaccarit là nhóm cacbohiđrat mà khi thủy phân hoàn toàn sinh ra 2 - 10 phân tử
monosaccarit.
Ví dụ: saccarozơ, mantozơ (C12H22O11) , rafinozơ,melexitozơ (C18H32O16)
* Polisaccarit:
- Polisaccarit là nhóm cacbohiđrat phức tạp mà khi thủy phân đến cùng sinh ra nhiều
hơn 10 phân tử monosaccarit.
Ví dụ: tinh bột, xenlulozơ (C6H10O5)n
- Polisaccarit được chia thành 2 loại: homopolisaccarit và heteropolisaccarit.
+ Homopolisaccarit khi bị thủy phân hoàn toàn cho nhiều hơn 10 monosaccarit cùng
loại ví dụ tinh bột, xenlulozơ.
+ Heteropolisaccarit khi bị thủy phân đến cùng cho 2 hay nhiều loại monosaccarit
khác nhau ví dụ aga-aga.
I.2.2. Cấu tạo của monosaccarit
* andozơ : HOCH2(CHOH)nCHO
* xetozơ: HOCH2(CHOH)nCOCH2OH
Trong phân tử monosaccarit chứa nhiều trung tâm bất đối
Các gluxit chỉ khác nhau ở cấu hình của một nguyên tử Cacbon bất đối được gọi là
epime
* dạng vòng của monosaccarit : gồm vòng 6 cạnh chứa dị tố oxi (piranozơ) hoặc vòng 5 cạnh
chứa dị tố oxi (furanozơ)
Dạng vòng của monosaccarit được biểu diễn ở dạng chiếu Haworth (đọc là Havooc).
Vòng 5,6 cạnh được qui ước chiếu xuống mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng trang giấy.
Nguyên tử O trong vòng được viết ở đỉnh bên phải xa mắt ta. Trong dung dịch nước các
andohexozơ tồn tại đồng thời cả dạng mạch hở và cả hai loại vòng 5 cạnh 6 cạnh, các dạng
này chuyển hóa cho nhau theo một cân bằng.
Công thức chiếu Haworth của các dạng andohexozơ


Chuyên đề gluxit


cH2OH
5

H

OH
3

4

OH
O H

H

H

C1
H
HO
H
H

1

2

OH

OH

OH

H

OH
H
OH
O
CH2OH

α − D (+) − glucozopyranozo
H
HO
H
H

α − D(+) − glucozofuranozo
6

CH2OH

H 4 OHO

H

1


4

H OH
H

3

OH

HOH
2

OH

OH

O

OH

4

1

3

2
OH H


H

β − D (+) − glucozopyranozo

CHO
OH
H
OH
OH
CH2OH

OH

1

C11
H 2 OH
HO 3 H
H 4O
H 5 OH
6 CH OH
2

H

cH2OH
5

H


β − D(+) − glucozofuranozo
6 CH OH
2
5

H

OHO

4

H OH
3

H

OH
HH

1

2

OH

Lưu ý : Trên cơ sở cấu trúc vòng có thể giải thích một số hiện tượng sau:
- Hiện tượng 1:Hòa tan đồng phân α-(D)-glucozơ tinh khiết có góc quay cực riêng

[ α ] D = +1120 vào nước; hoặc


hòa tan

β -(D)-glucozơ tinh khiết có góc quay cực riêng

[ α ] D = +18, 70 vào nước. Khi đạt tới cân bằng đều thu được dung dịch có [ α ] D = +52, 70 .
Hiện tượng này xảy ra là do sự chuyển hóa giữa hai đồng phân anome trong dung dịch còn
gọi là sự quay hỗ biến. Ta có thể tìm được % số mol mỗi đồng phân ở trạng thái cân bằng
như sau:
Gọi số mol α và β lần lượt là x, y. ta có hệ x+y=1 và 112x + 18,7y=52,7. Từ đó tìm được
x= 0,36, y-0,64.
- Hiện tượng 2: Cho α hoặc β -(D)-glucozơ pyranozơ tác dụng với CH3OH có mặt của
khí HCl khan xúc tác, thấy chỉ có 1 nhóm OH phản ứng, đó là nhóm semiaxetal tạm thành
metylglucozit

- Khi nhóm OH ở C1 đã chuyển thành nhóm OCH3, dạng vòng không thể chuyển sang
dạng mạch hở được nữa.
Chuyên đề gluxit


- Phản ứng này dùng để chứng minh dạng mạch vòng của glucozơ
* dạng hở của monosaccarit :
Cấu tạo dạng mạch hở của glucozơ
Ta có sơ đồ xác định cấu tạo của glucozơ :

Qua các dữ kiện trên ta có thể kết luận về cấu tạo hóa học của glucozơ như sau : phân
tử glucozơ có 6 nguyên tử cacbon, mạch hở, không phân nhánh, có 1 nhóm andehit –CHO và
5 nhóm hidroxyl –OH (trong đó có 1 nhóm là –CH2OH). Nhóm andehit phải ở đầu mạch và
mỗi nhóm hidroxyl chỉ liên kết với 1 nguyên tử cacbon. Đó là một andohexozơ có công thức
cấu tạo :


I.2.3. Tính chất hóa học của monosaccarit
Xét về mặt cấu tạo hóa học thì các monosaccarit là các polihidroxiandehit hay
polihidroxixeton nên có tính chất hóa học chủ yếu của hai loại nhóm chức này
I.2.3.1. Phản ứng của nhóm cacbonyl
* Phản ứng oxi hóa giữ nguyên mạch cacbon.
Nhóm chức andehit của monosaccarit bị oxi hóa bởi ion Ag + trong dung dịch amoniac,
(thuốc thử Tollens), ion Cu2+ trong môi trường kiềm hoặc thuốc thử Fehling, nước brom vv…
tạo thành axit andonic hoặc muối của chúng.
CH2OH[CHOH]4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH
H2O

CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 +
(amoni gluconat)

- Với dung dịch Cu(OH)2 trong NaOH, đun nóng (thuốc thử Felinh)

Chuyên đề gluxit


CH2OH[CHOH]4CHO + 2Cu(OH)2 + NaOH
2H2O

CH2OH[CHOH]4COONa + Cu2O
(natri gluconat)

+

(đỏ gạch)

- Với dung dịch nước brom:

CH2OH[CHOH]4CHO + Br2 + H2O

CH2OH[CHOH]4COOH + 2HBr

Phản ứng này không xảy ra với xetozơ do nước brom có tính axit không gây ra sự
đồng phân hóa như dung dịch kiềm. Ta có thể dùng phản ứng với nước brom để phân biệt
andozơ và xetozơ
* Phản ứng oxi hóa giảm mạch cacbon
Khi oxi hóa bằng axit peiodic HIO4, giống như các hợp chất 1,2-diol hay 1,2hidroxocacbonyl, các monozơ bị oix hóa gãy mạch cho các sản phẩm là andehit và axit
cacboxylic có mạch ngắn hơn

VD: Phản ứng của D-glucozơ tác dụng với HIO4 xảy ra như sau

* Phản ứng khử hóa nhóm –CHO
Khi khử hóa, các monozơ cho poliancol tương ứng, tác nhân khử thường là H 2 với
xúc tác Ni, NaBH4, hỗn hống Natri thủy ngân trong H2SO4 loãng
VD:

Chuyên đề gluxit


* Phản ứng tạo thành osazon
Các andozơ có nhóm

khi tác dụng với hidrazin hay phenylhidrazin (có số

mol gấp 3 lần) cho sản phẩm bis-1,2-hidrazon gọi là osazon. Osazon thường là những sản
phẩm kết tinh, dễ tách khỏi hỗn hợp phản ứng.

Phản ứng tạo osazon rất quan trọng trong việc nghiên cứu các gluxit. Nó không những

dùng để nhận biết, tách biệt và chuyển hóa mà còn dùng để thiết lập cấu hình của gluxit. Phản
ứng osazon chỉ tạo ra bis-hidrazon còn các nhóm –OH sau không phản ứng tiếp nữa vì
osazon là sản phẩm bền do tạo phức vòng càng (phức chelat) và liên kết hidro giữa H với O
và N

Chuyên đề gluxit


* Phản ứng cộng xianua nối dài mạch cacbon: phương pháp Kiliani-Fise
Tương tự như andehit, các andozơ tác dụng với HCN cho cặp đồng phân xiano, sau
đó thủy phân thành axit. Tiếp theo khử axit sẽ thu được hai andozơ tăng thêm một cacbon
trong phân tử

* Phương pháp giảm mạch cacbon
- Phương pháp Ruff: oxi hóa andozơ thành axit andonic, sau đó oxi hóa muối canxi
của axit này bằng H2O2, có mặt (CH 3COO)3Fe . Cuối cùng thu được andozơ có ít hơn 1
nguyên tử cacbon so với andozơ đầu
VD: Chuyển D-glucozơ thành D-arabiozơ

- Phương pháp Wohl: lấy andozơ tác dụng với hidroxylamin NH2OH, sau đó cho
phản ứng với anhidrit axetic. Khi thủy phân giải phóng trở lại các nhóm –OH, còn nhóm –CN
bị phân cắt thành nhóm andehit giảm đi một nguyên tử cacbon
Chuyên đề gluxit


Phương pháp Wohl cho hiệu suất cao hơn phương pháp Ruff
I.2.3.2. Phản ứng của nhóm hidroxyl
* Phản ứng với Cu(OH)2
Phản ứng với Cu(OH)2, trong môi trường kiềm tạo thành phức chất màu xanh lam giống
poliancol.


* phản ứng tạo ete
Các nhóm –OH ancol có thể ankyl hóa theo phương pháp Wiliamson hay metyl hóa
bằng (CH3)2SO4 trong dung dịch NaOH 30%, song vì dạng andehit tự do không bền trong
môi trường kiềm mạnh nên phải bảo vệ trước cacbon anomeric bằng metyl hóa trước để
chuyển thành metylglycozit

Chuyên đề gluxit


Phản ứng metyl hóa hay dùng để xác định cấu trúc vòng của monosaccarit bằng cách
oxi hóa các α hoặc β anome ở dạng andehit tự do thành diaxit rồi xác định cấu trúc diaxit để
suy ra cấu trúc vòng
* phản ứng tạo thành este
Giống ancol, các monosaccarit tác dung với clorua axit hoặc anhydrit axit, sẽ tạo thành
este
* phản ứng tạo axetal, xetal vòng
Tương tự như các 1,2 và 1,3-diol, các monosaccarit cũng có khả năng tương tác với
andehit hay xeton tạo axetal hay xetal vòng, song phản ứng chỉ xảy ra khi hai nhóm OH của
vòng ở vị trí cis với nhau

Chuyên đề gluxit


Phản ứng tạo axetal vòng thường được sử dụng để khóa nhóm –OH để bảo vệ. Nhóm
axetal tương đối bền trong môi trường trung tính và bazơ, nhưng bị thủy phân trong môi
trường axit khi đun nóng. Cũng như dùng để chuyển hóa giữa các monosaccarit với nhau,
chảng hạn giữa glucozơ và anlozơ do khác nhau về cấu hình ở C3
I.2.3.3. Phản ứng lên men .
Nhờ tác dụng xúc tác của các enzim khác nhau, monosaccarit có thể tạo ra nhiều sản

phẩm khác nhau.
Ví dụ: Glucozơ lên men như sau
1. lên men rượu.
C6H12O6

2.

enzim

2C2H5OH + 2CO2

lên men lactic
C6H12O6

enzim

2CH3-CH(OH)-COOH

axit lactic
3.

lên men butyric

Chuyên đề gluxit


C6H12O6

enzim


CH3CH2CH2COOH + 2CO2 +2H2
axit butyric

4. lên men xitric
enzim

C6H12O6

COOH
HOOC-CH2- C-CH2-COOH + 2H2O
COOH
axit xitric

I.2.4. Tính chất hóa học của polisaccarit
Trong poli saccarit, các liên kết glicozit dễ thủy phân
Nếu có –OH hemiaxetal có khả năng tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 có phản
ứng metyl hóa giống monosaccarit
Khi nghiên cứu về saccarit cần lưu ý:
- Nó được cấu tạo từ các monosaccarit nào
- Monosaccarit có dạng vòng gì
- Liên kết giữa các monosaccarit ở vị trí nào
- Cấu hình của C anome (α, β). Dùng enzim để xác định: enzim Emuxin thủy phân
liên kết β-glicozit, enzim Mantaza thủy phân liên kết α-glicozit
- Có bao nhiêu đơn vị monosaccarit cấu tạo nên
- Cách gọi tên Saccarit (mắt xích đầu đổi thành yl, mắt xích sau đổi thành it)
II. Bài tập vận dụng
II.1. Bài tập có lời giải
Bài 1: Trong mật ong có một chất đường không có tính khử là Melexitozơ có công
thức C18H32O16, khi thủy phân nó bằng axit cho D-fructozơ và 2 phân tử D-glucozơ. Mặt
khác khi thủy phân không hoàn toàn nó cho D-glucozơ và disaccarit Turanozơ. Còn thủy

phân bằng men Mantaza tạo thành D-Glucozơ và D-Fructozơ . Khi thủy phân bằng men khác
cho Saccarozơ. Metyl hóa Melexitozơ, sau đó thủy phân được 1,4,6-tri-o-metyl-D-Fructozơ
và 2 phân tử 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-glucozơ. Hãy suy ra CTCT của Melexitozơ
Giải
Melexitozơ là trisaccarit được tạo bởi 2 phân tử D-Glucozơ và 1 phân tử D-Fructozơ
Melexitozơ

D-glucozơ + Turanozơ

Melexitozơ

Saccarozơ

→ Mắt xích D-Fructozơ nằm giữa 2 phân tử D-Glucozơ
Chuyên đề gluxit


Melexitozơ

1,4,6-tri-O-metyl-D-Fructozơ + 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Glucozơ

→ CTCT của Melexitozơ là:

Bài 2: (câu 4.2 Đề thi chon HSGQG-2011)

Giải:

Chuyên đề gluxit



Bài 3 ( Câu 21 bài tập chuẩn bị cho IchO-41)
Các xetozơ là một nhóm đặc biệt trong các đường. Các dẫn xuất của D-ribulozơ đóng
một vai trò quan trọng trong tổng hợp quang hóa. Một α-metyl glycosit của D-ribulozơ (A) có
thể được điều chế từ D-ribulozơ bằng các xử lý với metanol và xúc tác axit. Đun nóng A
trong axeton có mặt HCl dẫn đến sự tạo thành B là một dẫn xuất của propyliden. Axeton tạo
thành axetal với các vic-diol nếu hai nhóm OH có định hướng không gian thích hợp.
H2C
O

OH

HO

CH2OH
HO

CH2OH

H

H

OH

H

HO

acetone/H+


OCH3
HO

HO

1-O-methyl-α-D-ribulose<2.5>
A

Chuyên đề gluxit

O OCH3

H
OH

H

F

D-ribulose

O

OOCCH3

B

acetic anhydride
(cat.)


C

H2O/H+

D

CH3-OH/H+

E


a) Trong quá trình tổng hợp B thì có thể tạo thành hai cấu trúc. Vẽ cấu trúc của chúng và
cho biết đâu là sản phẩm chính.
B phản ứng với anhydrit axetic (có mặt xúc tác) để tạo thành C. D được tạo thành C
bằng cách đun nóng trong axit loãng. D phản ứng với metanol có mặt axit tạo thành E.
b) Vẽ cấu trúc của các chất từ C-E.
c) Liệu có thể xác định được cấu dạng của nguyên tử cacbon C1 trong E?
Mặc dù sự tạo thành các axetonit là một phương pháp giá trị để bảo vệ nhóm OH quan
trọng nhưng trong nhiều trường hợp nó cho nhiều sản phẩm (hay thành phần sản phẩm phụ
thuộc nhiều vào điều kiện phản ứng). Nói chung đây là trường hợp hay gặp đối với các đường
có cấu trúc vòng 6 cạnh.
Người ta đã chứng minh rằng không hề có sự tạo thành axetonit khi hai nhóm OH kề
nhau chiếm vị trí axial. Tuy nhiên các vic-diol có nhóm OH chiếm hai vị trí equatorial hay
một axial một equaorial đều phản ứng được với axeton/HCl.
d) Vẽ hai cấu dạng ghế của 1-O-metyl-6-O-acetyl-β-D-galactozơ<1.5> (F). Đánh dấu
các nhóm OH ở vị trí axial (a) hay equatorial (e). Xác định cấu dạng bền nhất.
e) Có bao nhiêu đồng phân axetonit có thể được tạo thành từ hợp chất này và có bao
nhiêu cấu dạng ghế khác nhau của các axetonit này tồn tại được?
f) Vẽ công thức chiếu Haworth của L-galactozơ <1.5>
Giải

a)

Sự tạo thành đồng phân 1,3 ít phù hợp hơn (do các nhóm thể ở vi trí trans không
thuận lợi cho việc tạo vòng) nên sản phẩm chính sẽ là 3,4-acetonide
b)

Chuyên đề gluxit


c) Không, vì D có nhóm OH chưa bị khóa cho nên trong quá trình tổng hợp E thì có
thể tạo thành được cả hai đồng phân α và β. Thành phần các đồng phân này phụ thuộc nhiều
vào điều kiện phản ứng:
d)

e)

Chuyên đề gluxit


Như vậy đồng phân 3,4-axetonide có hai cấu dạng ghế khác nhau còn đồng phân 2,3
chỉ một:

f)

II.2. Bài tập tự giải
Bài 1: Khi đun nóng Lactozơ với nước trong axit thu được glucozơ và Galactozơ.

Đun B với dung dịch HCl thu được 2,3,5,6-tetra O-metyl Gluconic (C) và 2,3,4,6tetra O-metyl Galactozơ (D). Oxi hóa nhẹ C thu được axit E có 48%C, 72%H
a) Xác định CTCT A, B, C, D, E
b) Viết các ptpư

c) Xác định CTCT vòng của Lactozơ
Bài 2: Salixin (C13H18O7) là chất có mặt trong cây liễu, khi bị thủy phân dưới tác dụng
của men Emuxin tạo thành D-glucozơ và Saligenin (C7H8O2). Salixin không khử được dung
dịch AgNO3/NH3. Oxi hóa Salixin bằng HNO3 cho sản phẩm mà khi thủy phân tạo thành Dglucozơ và andehit salixilic. Metyl hóa Salixilin cho penta metyl salixilin và khi thủy phân
sản phẩm này cho 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-glucozơ. Hãy suy ra CTCT của Salixin
Bài 3: Rafinozơ là một đường không có tính khử, có công thức phân tử C18H32O16.
Khi thủy phân bằng axit cho các sản phẩm là D-Fructozơ, D-Galactozơ và D-Glucozơ. Khi
cho thủy phân bằng men α-Galactozidaza cho α-Galactozơ và Saccarozơ. Khi thủy phân bằng
men invecta (men thủy phân saccarozơ) thu được D-Fructozơ và đisaccarit Melibiozơ. Khi
metyl hóa Rafinozơ rồi thủy phân cho các sản phẩm là 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Fructozơ;

Chuyên đề gluxit


2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-Galactozơ; 2,3,4-tri-O-metyl-D-glucozơ. Hãy xác định CTCT của
Rafinozơ và Melibiozơ

Chuyên đề gluxit


KIẾN NGHỊ-ĐỀ XUẤT
Với những chuyên đề hay, nên chuyển cho giáo viên các trường cùng tham gia được
tham khảo và vận dụng, để tay nghề và vốn kiến thức của giáo viên ngày càng được nâng lên.
Chuyên đề này dùng làm tài liệu tham khảo cho các giáo viên dạy hóa vừa là tài liệu ôn
tập học sinh giỏi cho các em học sinh. Mặc dù đã cố gắng song không thể tránh khỏi những
thiếu sót, kinh nghiệm còn chưa nhiều, rất mong được sự đóng góp ý kiến của ban tổ chức,
của các đồng nghiệp để chuyên đề được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Chuyên đề gluxit