Органическая химия для поступающих в вузы. Учебное пособие

глюконат меди (темно-синий раствор).

4.Полное окисление глюкозы:

С6Н12О6 + 6О2 ¾® 6СО2 + 6Н2О

5.Гидрирование:

О

//

СН2ОН─(СНОН)4─С─Н + H2 ¾¾®Ni CH2OH─(СНОН)4─СН2ОН 6-атомный спирт

глюцит (сорбит)

101

7. Брожение глюкозы:

102

Фруктоза содержится во многих фруктах и меде.

С12Н22О11 – дисахарид, свекловичный, тростниковый сахар – бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде.

Молекулы сахарозы состоят из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и фруктофуранозы.

НОН

Остаток глюкозы связан с остатком фруктозы за счет гликозидного гидроксила, поэтому остаток глюкозы находится только в циклической форме. В отличие от глюкозы сахароза не вступает в реакции, типичные для альдегидов.

Качественная реакция на сахарозу – взаимодействие с гидроксидом меди (II).

103

Н

сахарат меди (ярко-синий раствор).

Важнейшее химическое свойство сахарозы – гидролиз.

С12Н22О11 + Н2О ¾® С6Н12О6 + С6Н12О6

глюкоза фруктоза Сахароза является важнейшим пищевым продуктом. Получают

сахарозу из сахарной свеклы и сахарного тростника.

Крахмал

Крахмал и целлюлоза – полисахариды – продукты конденсации большого числа молекул моносахаридов.

Зерновые культуры (рис, кукуруза, пшеница)

Крахмал

Картофель (получают в промышленности)

Крахмал – белый порошок, нерастворимый в воде. В горячей воде набухает, образуя клейстер (коллоидный раствор).

Крахмал представляет собой смесь двух полисахаридов одинако-

вого состава (С6Н10О5)n – амилозы и амилопектина.

Амилоза – линейный полимер, состоящий из остатков глюкозы в α-форме:

104

Амилопектин – состоит также из остатков α-глюкозы, которые соединены по-другому и образуют разветвленную структуру:

НОН

В крахмале ωамилозы = 10–20 %; ωамилопектина = 80–90 %.

Химические свойства крахмала

Крахмал не проявляет химических свойств, характерных для альдегидов и кетонов. Для крахмала характерен гидролиз, протекающий ступенчато:

(x<n)

Реакцию превращения крахмала в глюкозу под действием серной кислоты, выступающей в качестве катализатора, открыл в 1811 г. русский ученый К. Кирхгоф [10].

Качественная реакция на крахмал – взаимодействие с молекулярным иодом.

(С6Н10О5)n + I2 ¾® комплексное соединение сине-фиолетового цвета, при нагревании окрашивание исчезает, при охлаждении – появляется вновь.

105

Применение крахмала

Крахмал широко применяется:

–в кондитерском производстве;

–в производстве этилового и н-бутилового спиртов;

–в производстве ацетона, лимонной кислоты, глицерина;

–в медицине.

Биологическая роль крахмала

Целлюлоза

Чистая целлюлоза (клетчатка) – белое волокнистое вещество без вкуса и запаха, нерастворимое в воде; содержание в древесине со-

Состав целлюлозы выражается такой же формулой, как и у крахмала (С6Н10О5)n.

106

Химические свойства целлюлозы

1. Гидролиз при нагревании с растворами неорганических кислот:

+

(С6Н10О5)n + nН2О ¾¾®Н nС6Н12О6

2. В состав глюкозы входят три свободные гидроксильные группы. Поэтому она образует сложные эфиры с кислотами (например, с уксусной и азотной):

3. Реакция горения:

(С6Н10О5)n + 6nО2 ¾t ® 6nСО2 + 5nН2О

4. Термическое разложение без доступа воздуха:

(С6Н10О5)n ¾t ® древесный уголь + Н2О + летучие органические целлюлоза вещества (СН3ОН, ацетон, СН3СООН…)

107

Применение целлюлозы

Задача 4.4. При брожении глюкозы образовалось 112 л газа. Какая масса глюкозы подверглась разложению?

Решение

1.Запишем уравнение реакции брожения глюкозы: С6Н12О6 ¾® 2С2Н5ОН + 2СО2

2.Найдем количество вещества оксида углерода (IV):

4. Найдем массу глюкозы:

m(C6 H12 O6 ) = n(C6 H12 O6 ) × M(C6 H12 O6 ) = 2,5 ×180 = 450 г.

Ответ: 450 г.

108

Задача 4.5. Приведите реакции и условия превращения крахмала в этанол, глюкозу, патоку.

Решение

1.Глюкоза образуется в результате полного гидролиза крахмала

вприсутствии серной кислоты:

2. Этанол образуется при спиртовом брожении глюкозы:

С6Н12О6 ¾® 2С2Н5ОН + 2СО2 глюкоза этанол

3. Патокой называется смесь декстринов с глюкозой. Декстрины – полисахариды состава (С6Н10О5)х – образуются при

частичном гидролизе крахмала ((х< n), молярная масса меньше, чем у крахмала):

(C6 H10 O5 )n ¾H¾2O®(C6 H10 O5 ) x

крахмал ферменты декстрины (х<n)

109

5.Крахмал не обладает восстанавливающей способностью, так как:

1)имеет линейную структуру;

2)имеет большую молекулярную массу;

3)не содержит активных гидроксогрупп, способных преобразовываться в альдегидные;

4)не растворяется в воде.

6.Основу многих стиральных порошков составляют:

1)сложные эфиры высших карбоновых кислот;

2)производные целлюлозы;

3)алкилсульфаты;

4)искусственное мыло.

7.Реакция «серебряного зеркала» характерна для группы веществ:

1)глюкоза, глицерин, сахароза;

2)глюкоза, сахароза, формальдегид;

3)глюкоза, муравьиная кислота, уксусный альдегид;

4)глюкоза, глицерин, фруктоза.

8.Жидкие мыла получают взаимодействием:

1)одноосновных карбоновых кислот и гидроксида натрия;

2)высших карбоновых кислот и гидроксида калия;

3)высших карбоновых кислот и гидроксида натрия;

4)высших карбоновых кислот и солей кальция.

110