Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Учебное пособие для СПО
.pdf
О
//
С─Н СOOН
│ │
Н─С─ОН Н─С─ОН
│ │
OHNHt,
4
НО─С─Н + 2Cu(OH)2
→
НО─С─Н + Cu2O↓ + 2H2O
│ │ кирпично Н─С─ОН Н─С─ОН красный
│ │
Н─С─ОН Н─С─ОН
│ │
СН2─ОН СН2─ОН
глюкоза глюконовая кислота
Качественная реакция на глюкозу как на многоатомный спирт
(на холоду):
H
/
OH O O
/ / \ \
2C6H10O
Cu(OH)2 → C6H10О4 Cu C6H10O4 + 2H2O
4 +
\ голубой \ \ /
OH осадок O O
/
Н
глюконат меди (темно-синий раствор).
4. Полное окисление глюкозы:
С6Н12О6 + 6О2
→
6СО2 + 6Н2О
5. Гидрирование:
О
//
Ni
СН2ОН─(СНОН)4─С─Н + H2
→
CH2OH─(СНОН)4─СН2ОН
6-атомный спирт
глюцит (сорбит)
101
6. Взаимодействие с метанолом:
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
ОН
Н Н
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
ОСН
Н Н
Н
НО
OН
Н
Н
OН
Н
Н
CH
ОН
Н OН
O
+ СН3ОН
→
+ Н2О
←
O
α-глюкоза метил-α-глюкозид
7. Брожение глюкозы:
а) спиртовое С6Н12О6
→
2С2Н5ОН + 2СО2
этиловый спирт
б) молочнокислое С6Н12О6
→
2СН3─СНОН─СООН
молочная кислота
Изомерия
Изомер глюкозы – фруктоза (кетоноспирт). Имеет три тауто-
мерные формы.
Н
│
Н─С─ОН
│
С═О
│
НОН2С
O
НО─С─Н
⇔ │ ⇔
Н
OН
ОН
O
CH2OH
Н─С─ОН
ОН
│
H
Н─С─ОН
фруктофураноза │ фруктопираноза
Н─С─ОН
│
Н
кетофруктоза
102
Фруктоза содержится во многих фруктах и меде.
инъе
к
ций
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
О
Н Н
Н
Применение глюкозы
Витамин С
Глюконовая
кислота
С6Н12О6
Пищевая
промышленность
Текстильное
производство
Сорбит
Для внутривенных
Сахароза
С12Н22О11 – дисахарид, свекловичный, тростниковый сахар – бес-
цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде.
Молекулы сахарозы состоят из двух остатков моносахаридов –
α-глюкозы и фруктофуранозы.
O
НОН2С
O
CH2OH
ОН
OН
ОН
H
остаток глюкозы остаток фруктозы
Остаток глюкозы связан с остатком фруктозы за счет гликозид-
ного 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 гидрокси-
дом меди (II).
103
H
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
О
Н Н
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н Н
О
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н Н
О…
/
OH O O
/ / \ \
2C12H20O
Cu(OH)2 → C12H10О9 Cu C12H10O9 + 2H2O
9 +
\ голубой \ \ /
OH осадок O O
/
Н
сахарат меди (ярко-синий раствор).
Важнейшее химическое свойство сахарозы – гидролиз.
С12Н22О
+ Н2О
11
→
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 во-
де 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:
O
O
O
…
104
Амилопектин – состоит также из остатков α-глюкозы, которые
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н Н
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
О
Н Н
Н
ОН
ОН
Н
СН
Н
Н Н
О
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н Н
О…
соединены по-другому и образуют разветвленную структуру:
O
O
В крахмале ω
амилозы
Химические свойства крахмала
Крахмал не проявляет химических свойств, характерных для аль-
О
O
= 10–20 %; ω
амилопектина
O
= 80–90 %.
дегидов и кетонов. Для крахмала характерен гидролиз, протекающий
ступенчато:
+ ОН
2
(С6Н10О5)n
ферменты ферменты ферменты
→
(С6Н10О5)х
+ ОН
2
→
С12Н22О11
+ ОН
2
→
nС6Н12О6
крахмал декстрины мальтоза глюкоза
(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 молеку-
лярным иодом.
(С6Н10О5)n + I2
→
комплексное соединение сине-фиолетового
цвета, при нагревании окрашивание исчезает, при охлаждении – появляется вновь.
105
Применение крахмала
Глюкоза
тракт)
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н
Н
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н
Н
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н
Н
Крахмал широко применяется:
– в кондитерском производстве;
– в производстве этилового и н-бутилового спиртов;
– в производстве ацетона, лимонной кислоты, глицерина;
– в медицине.
Биологическая роль крахмала
Пищевой
крахмал
(хлеб,
картофель,
крупа)
Амилазы
(желуд.-
кишечный
Ферменты (печень)
Глюкоза
Гликоген
(запасное
Окисление
(клетки)
Ферменты
гидролиз
СО2, Н2О
энергия
питательное
вещество)
Целлюлоза
Чистая целлюлоза (клетчатка) – белое волокнистое вещество без
вкуса и запаха, нерастворимое в воде; содержание в древесине составляет до 60 %, в волокнах хлопка – 98 %.
Молекулы целлюлозы – длинные цепи, состоящие из остатков
β-глюкозы:
… …
O
O
O
O
O
O
Состав целлюлозы выражается такой же формулой, как и у крахмала (С
6Н10О5)n
.
106
Химические свойства целлюлозы
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н
Н
1. Гидролиз при нагревании с растворами неорганических кислот:
+
Н
(С6Н10О5)n + nН2О
→
nС6Н12О
6
2. В состав глюкозы входят три свободные гидроксильные груп-
пы. Поэтому она образует сложные эфиры с кислотами (например,
с уксусной и азотной):
O
O
или [C6H7O2(OH)3]n
O
n
2. Взаимодействие с неорганическими кислотами:
ОН NO
2
/ /
SOH
42
С6Н7О2–ОН + 3nHONO2
→
С6Н7О2–NO2 + 3nH2O
\ \
ОН n NO2 n
3. Реакция горения:
t
(С6Н10О5)n + 6nО
→
2
6nСО2 + 5nН2О
4. Термическое разложение без доступа воздуха:
t
(С6Н10О5)n
→
древесный уголь + Н2О + летучие органические
целлюлоза вещества (СН3ОН,
ацетон, СН3СООН…)
107
Применение целлюлозы
→
2
2
=⋅=⋅=
ка
пле
нка
колл
о
дий
Нити ткани
Хлопок,
лен,
конопля
(С6Н10О5)n
целлюлоза
Древесина
Строительный
материал,
бумага, картон,
С2Н5ОН
Триацетат
целлюлозы
Волокна
Тринитрат
целлюлозы
Кино-
плен-
Электро-
изоляци-
онная
Аце-
татное
Вискозное,
медноам-
миачное
Порох
Нитро-
лак
лоид меди-
Задача 4.4. При брожении глюкозы образовалось 112 л газа. Ка-
Целлу-
цинский
кая масса глюкозы подверглась разложению?
Решение
1. Запишем уравнение реакции брожения глюкозы:
С6Н12О6
2С2Н5ОН + 2СО2
2. Найдем количество вещества оксида углерода (IV):
n =
(CO
)
2
V
(CO
V
M
)
2
n
(CO
;
2
112
5
)
22,4
==
моль.
3. По уравнению реакции
n =
(C
O
H
6
12
6
1
n
(CO)
;
2
(C
H
12
6
n
)
1
2,55
)6O
=⋅=
4. Найдем массу глюкозы:
)OH(C)OH(C)OH(C
612661266126
моль.
4501802,5Mnm
г.
Ответ: 450 г.
108
Задача 4.5. Приведите реакции и условия превращения крахмала
(
)
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
ОН
Н Н
в этанол, глюкозу, патоку.
Решение
1. Глюкоза образуется в результате полного гидролиза крахмала
в присутствии серной кислоты:
+
( )
5106
n
2
H
OHnCOnHOHC →+
6126
крахмал глюкоза
2. Этанол образуется при спиртовом брожении глюкозы:
С6Н12О6
→
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):
OH
2
5106
n
крахмал
→
ферменты
декстрины (х<n)
)OH(COHC
x5106
Тренировочный тест
1. Общая формула сложных эфиров:
O O
// //
1) R–C–R1 ; 2) R–C–ОR1 ; 3) R–О–R1; 4) CH2–OОR1
│
CH–OОR2
│
CH2–OОR1
2. Формула
O
109
отражает строение:
3) глюкоза, муравьиная кислота, уксусный альдегид;
1) бета-глюкозы; 2) альфа-глюкозы;
3) альфа-фруктозы; 4) бета-фруктозы.
3. К углеводам не относится:
1) фруктоза; 2) сахароза; 3) целлюлоза; 4) каучук.
4. α-глюкоза и β-глюкоза – это:
1) оптические изомеры; 2) структурные изомеры;
3) олигосахариды; 4) цис-транс-изомеры.
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;
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
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]