Bài 4. Tính chất hóa học của carbohydrate

-I. Tính chất hoá học của glucose và fructose

Glucose và fructose đều thể hiện tính chất của alcohol đa chức và của hợp chất carbonyl.

1. Phản ứng với copper(II) hydroxide

- Glucose và fructose tác dụng với copper(II) hydroxide trong môi trường kiểm ở điều kiện thường tạo thành phức chất màu xanh lam, tan trong nước.

2C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂ → Cu(C₆H₁₁O₆)₂ + 2H₂O

- Đun nóng dung dịch chứa glucose và Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm sẽ xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch do Cu(OH)₂ bị khử thành Cu₂O. Đây là tính chất của nhóm chức aldehyde trong phân tử glucose.

- Fructose cũng tham gia phản ứng như trên và tạo thành kết tủa đỏ gạch Cu₂O tương tự như glucose do trong môi trường kiềm, fructose có thể chuyển hoá thành hợp chất có nhóm chức aldehyde:

2. Phản ứng với thuốc thử Tollens 

- Thuốc thử Tollens là dung dịch của silver nitrate và ammonia. Thuốc thử Tollens được dùng để nhận biết các hợp chất có nhóm chức aldehyde do tạo thành kết tủa bạc (phản ứng tráng bạc).

- Glucose và fructose đều tham gia phản ứng với thuốc thử Tollens để tạo thành kết tủa bạc kim loại (phản ứng tráng bạc).

3. Phản ứng với nước bromine

- Phản ứng của glucose với nước bromine làm nước bromine bị mất màu và tạo thành gluconic acid.

- Fructose không làm mất màu nước bromine.

4. Phản ứng với alcohol

- Khi dẫn khí hydrogen chloride vào dung dịch của glucose trong alcohol, nhóm -OH hemiacetal được thay thế bằng nhóm -OR của alcohol.

(Lưu ý: Trong phản ứng trên, sản phẩm sinh ra ở dạng hỗn hợp các đồng phân \(\alpha\) và đồng phân \(\beta \)).

5. Phản ứng lên men

- Glucose và fructose bị lên men tạo thành các sản phẩm khác nhau, tuỳ thuộc vào loại enzyme có trong men được sử dụng.

II. Tính chất hoá học của saccharose 

1. Phản ứng với copper(II) hydroxide

- Dung dịch màu xanh lam được tạo thành khi cho dung dịch saccharose tác dụng với copper(II) hydroxide trong môi trường kiềm.

2C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → Cu(C₁₂H₂₁O₁₁)₂ + 2H₂O

2. Phản ứng thủy phân

- Saccharose bị thuỷ phân tạo thành glucose và fructose. Phản ứng xảy ra khi có xúc tác acid hoặc có mặt của enzyme.

III. Tính chất hóa học của tinh bột

1. Phản ứng với iodine

- Phân tử tinh bột hấp phụ iodine tạo thành hợp chất có màu xanh tím. Quá trình này được dùng để nhận ra tinh bột bằng iodine và ngược lại.

- Trong tinh bột có khoảng 20-30% amylose. Phân tử amylose ở dạng vòng xoắn nên khi tương tác với iodine, vòng này đã bọc (hay hấp phụ) các phân tử iodine tạo thành hợp chất bọc có màu xanh tím.

2. phản ứng thủy phân

- Phản ứng thuỷ phân tinh bột xảy ra khi có xúc tác acid (hoặc enzyme) và diễn ra qua nhiều giai đoạn. Các giai đoạn trung gian tạo thành dextrin (C₆H₁₀O₅)_x (với x < n) và maltose. Sản phẩm cuối cùng của quá trình thuỷ phân là glucose.

IV. Tính chất hóa học của cellulose

1. Phản ứng thuỷ phân

- Cellulose bị thuỷ phân khi đun nóng với dung dịch acid vô cơ hoặc khi có mặt enzyme cellulase (thường có trong dạ dày động vật ăn cỏ). Sản phẩm cuối cùng nhận được khi thuỷ phân cellulose là glucose.

2. Phản ứng với nitric acid

- Các nhóm hydroxy trong các đơn vị glucose của phân tử cellulose phản ứng với dung dịch nitric acid đặc khi có mặt dung dịch sulfuric acid đặc, tạo ra các sản phẩm như cellulose trinitrate, cellulose dinitrate tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng.

- Cellulose trinitrate là chất dễ cháy và nổ mạnh được dùng làm thuốc súng.

- Cellulose dinitrate được hoà tan trong dung môi hữu cơ như acetone, ethyl acetate,... rồi quét lên bề mặt tranh sơn dầu. Dung môi bay hơi sẽ để lại lớp màng phủ trong suốt, không màu, vừa làm tranh bóng, đẹp, vừa có tác dụng bảo vệ lớp màu bên dưới.

3. Tác dụng với nước Schweizer

- Cellulose không tan trong nước nhưng tan trong nước Schweizer (dung dịch chứa phức chất của ion Cu²⁺ với ammonia).