Khái niệm Glucose, Fructose? Công thức cấu tạo, tính chất hóa học, ứng dụng của Glucose, Fructose? Hóa 12 bài 3 CTST

Vậy Khái niệm Glucose và Fructose là gì? Trạng thái tự nhiên, Công thức cấu tạo cũng như tính chất hóa học của Glucose, Fructose ra sao? Ứng dụng của Glucose, Fructose để làm gì? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

I. Khái niệm, cách phân loại carbohydrate

Các chất tinh bột, đường saccharose, glucose, fructose, cellulose có công thức chung là C_n(H₂O)_m nên có tên gọi là carbohydrate. Trong phân tử của chúng có nhiểu loại nhóm chức (tạp chức). Carbohydrate được chia làm 3 nhóm chủ yếu sau đây:

II. Glucose và fructose

1. Trạng thái tự nhiên của glucose và fructose

- Glucose là chất rắn, vị ngọt, dễ tan trong nước. Trong tự nhiên, glucose có trong nhiều loại trái cây chín. Ở người trưởng thành, khoẻ mạnh lượng glucose trong máu trước hơn khi ăn khoảng 4,4 - 7,2 mmol/L (hay 80 - 130 mg/dL).

- Fructose là chất rắn, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn glucose. Fructose cũng có trong một số trái cây chín. Mật ong chứa trung bình 40% fructose và 30% glucose theo khối lượng.

2. Công thức cấu tạo dạng mạch hở và mạch vòng của glucose và fructose

- Glucose và fructose có cùng công thức phần tử C₆H₁₂O₆, đều tổn tại ở dạng mạch hở và dạng mạch vòng.

- Trong dung dịch, glucose tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh và fructose tổn tại chủ yếu ở dạng vòng 5 cạnh. Dạng mạch vòng và dạng mạch hở có thể chuyển hoá lẫn nhau như sau:

Nhóm -OH ở vị trí số 1 trong glucose dạng mạch vòng gọi là -OH hemiacetal.

Nhóm -OH ở vị trí số 2 trong fructose dạng mạch vòng gọi là -OH hemiketal.

3. Tính chất hoá học cơ bản của glucose và fructose

a) Tính chất của polyalcohol

Tương tự như dung dịch glucose, dung dịch fructose cũng có khả năng hoà tan Cu(OH)₂ tạo dung dịch màu xanh lam.

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

b) Tính chất của aldehyde

* Phản ứng với thuốc thử Tollens

- Glucose phản ứng với thuốc thử Tollens trong điều kiện đun nóng nhẹ tạo bạc kim loại.

CH­­₂OH-[CHOH]₄-CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH  CH­­₂OH-[CHOH]₄-COONH₄ + 2Ag + 3NH₃+H₂O

- Tuy không có nhóm -CHO trong phân tử, nhưng trong môi trường kiểm, fructose chuyển hoá thành glucose, nên có phản ứng với thuốc thử Tollens tương tự glucose.

* Phản ứng với Cu(OH)₂ trong môi trường base, đun nóng

Dung dịch glucose và fructose đều phản ứng được với Cu(OH)₂ trong môi trường base đun nóng tạo kết tủa đỏ gạch.

CH­­₂OH-[CHOH]₄-CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH  CH­­₂OH-[CHOH]₄-COONa + Cu₂O +3H₂O

* Phản ứng với nước bromine

Nhóm -CHO trong glucose bị oxi hoá bởi nước bromine thành nhóm -COOH theo phương trình hoá học:

CH­­₂OH-[CHOH]₄-CHO + Br₂ +H₂O  CH­­₂OH-[CHOH]₄-COOH + 2HBr

c) Phản ứng lên men

Dưới tác dụng của các xúc tác enzyme khác nhau, glucose có thể tạo ra các sản phẩm khác nhau.

Lên men rượu: C₆H₁₂O₆  2C­_2­H₅OH + 2CO₂

Lên men lactic: C₆H₁₂O₆  2CH₃CH(OH)COOH

d) Tính chất riêng cùa nhóm hemiacetal

Nhóm -OH hemiacetal của glucose có khả năng phản ứng với methanol khi có mặt HCl khan tạo thành methyl glucoside.

4. Một số ứng dụng của glucose và fructose

- Glucose là chất dinh dưỡng có giá trị đối với con người do có thể hấp thụ trực tiếp vào máu để đi đến các mô và tế bào của cơ thể. Glucose còn được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm như sản xuất bánh kẹo, ethyl alcohol,...

- Fructose cũng được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất siro, kẹo, mứt, nước trái cây đóng hộp,...