Tài liệu Bài 18: Amino axit và Protit docx

www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN Bài 18: Aminoaxit và protit A. Amino axit. I. Khái quát: + Amino axit hay còn đợc gọi là các axit amin là hợp chất hữu cơ tạp chức trong phân tử có chứa đồng thời nhóm amino (thờng là bậc 1: -NH 2 ) và nhóm chức axit (cacboxyl: -COOH). Axit amin đơn chức đơn giản nhất là: H 2 N-CH 2 -COOH (axit aminoaxetic). Các axit amin đơn chức khác có công thức tổng quát là H 2 N - R - COOH. + Cấu tạo: Khi nhóm amino gắn với các nguyên tử C đầu tiên liên kết với nhóm COOH đợc gọi là các - amino axit (các anpha aminoaxit), sau đó là các tên gọi theo thứ tự chữ cái Hylạp: , , , Các axit amin tan tốt trong nớc. Trong nớc các axit amin thờng tồn tại ở dạng ion hoá: mang đồng thời cả điện tích dơng và điện tích âm (các điện tích này quyết định hớng di chuyển của các phân tử về các cực trong dung dịch). Do trạng thái tồn tại nh vậy mà các axit amin thờng tồn tại ở dạng rắn ở điều kiện thờng (thí dụ mì chính thờng dùng là axit amin kết tinh ở dạng rắn tinh thể). H 2 N-CH 2 -COOH + NH 3 -CH 2 -COO Phân tử Ion Các amino axit thiên nhiên đợc tách từ cơ thể động thực vật thờng có nhóm NH 2 trong nguyên tử C ở vị trí . Các phân tử axit amin tổng hợp có vị trí nhóm NH 2 khá tuỳ ý. + Tên gọi của axit amin gồm có các phần: Axit Vị trí nhóm NH 2 (, , , , ) số nhóm NH 2 amino + tên axit cacboxylic tơng ứng. Thí dụ: các axit amin quan trọng và thông dụng nh sau: * H 2 N-CH 2 -COOH: axit amino axetic (glixin hay glicocol) hay axit aminoetanoic. * CH 3 -CH(NH 2 )-COOH axit -amino propionic (2-amino propionic) hay Alanin. * H 2 N-CH 2 -CH 2 -COOH axit -amino propionic (3-amino propionic) hay Alanin. * axit - amino izovaleric (Valin) * axit - amino izocaproic (Lơxin) * H 2 N-CH 2 -(CH 2 ) 3 -CH(NH 2 )-COOH axit , -điamino caproic hay 2,6-điaminohexanoic hay Linzin * HOOC-(CH 2 ) 2 -CH(NH 2 )-COOH axit -aminoglutaric hay 2-amino pentandioic hay axit glutamic CH 3 CH CH 3 CH NH 2 COOH CH 3 CH CH 3 CH 2 CH NH 2 COOH www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN Trong các phân tử axit amin có thể có thêm các nhóm - OH: hiđroxi nh HO-CH 2 -CHNH 2 -COOH axit -amino--hiđroxipropionic hay SH: thiol: HS-CH 2 -CH-NH 2 -COOH axit -amino--thiol propionic Ngoài ra các axit amin còn có tên gọi thông thờng và chúng hay đợc gọi từ tên theo tính chất, tên sản phẩm tách ra lần đầu tiên. + Trạng thái tồn tại: các axit amin thờng tồn tại ở trạng thái rắn, không màu, kết tinh, tan tốt trong nớc và có vị ngọt, có nhiệt độ nóng chảy khá cao. Ví dụ: H 2 N-CH 2 -COOH: chất rắn, có 0 nc t = 233 o C, độ tan (S) = 25,5g do ở dạng ion lỡng cực hay muối nội phân tử. II. Tính chất hoá học: 1. Tính lỡng tính: Các axit amin thể hiện cả tính chất axit (do nhóm - COOH quyết định và tính bazơ (do nhóm - NH 2 quyết định). a) Tính chất bazơ: tác dụng với axit tạo muối H 2 N-CH 2 -COOH + HCl + NHCl 3 -CH 2 -COOH hay + NH 3 -CH 2 -COOHCl b) Tính chất axit: tác dụng với bazơ mạnh tạo thành muối. H 2 N-CH 2 -COOH + NaOH H 2 N-CH 2 -COONa + H 2 O Nh vậy, axit amin thể hiện tính chất của hợp chất lỡng tính. Trong môi trờng axit thì nhóm cacboxyl tự do, nhóm amin ở dạng muối còn trong môi trờng bazơ nhóm amin ở dạng tự do còn nhóm axit ở dạng muối. 2. Phản ứng riêng từng nhóm. a) Phản ứng este hoá nhóm axit cacboxylic: các axit amin có thể phản ứng với axit hữu cơ khi có axit vô cơ mạnh làm xúc tác, sau đó dùng NH 3 để giải phóng nhóm NH 2 (Vì có nhóm NH 2 nên este ở dạng muối. Axit dùng làm xúc tác là HCl đặc hoặc khí. H 2 N-CH 2 -COOH + CH 3 OH + HCl HCl đ, t o C ClH 3 N-CH 2 -COOCH 3 + H 2 O b) Nhóm NH 2 có thể phản ứng với HNO 2 giải phóng N 2 do muối điazoni phân huỷ. 3. Phản ứng trùng ngng (phản ứng ngng tụ) Các phân tử axit amin có thể kết nối với nhau tạo thành chất mới gọi là dipeptit, tri,hay polipeptit có nhóm liên kết (- NH- C O-) n đợc gọi là liên kết peptit. n NH 2 -CH 2 - R - CO-OH o t (-NH - CH 2 - R - CO-) n + nH 2 O III. ứng dụng: Axit amin là nền tảng kiến tạo nên protit của sự sống và cung cấp năng lợng cho cơ thể. www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN Một số axit amin còn đợc sử dụng trong đời sống chẳng hạn mì chính là muối của natri và axit glutaric: HOOC-(CH 2 ) 3 -CH(NH 2 )-COONa. Dùng trong y học: methionin (CH 3 -SCH 2 -CH 2 -CH(NH) 2 -COOH thuốc bổ gan; histidin (dạ dày); canxi và magiê glutamat chữa bệnh tâm thần, axit glutaric là thuốc chữa thần kinh Dùng làm nguyên liệu để chế tạo tơ tổng hợp thí dụ -amonicaproic. B. Protit. Còn đợc gọi là chất đạm hay protein. Protit là thành phần chính của nguyên sinh chất trong cơ thể sống. 1. Trạng thái thiên nhiên. Có nhiều trong cơ thể thực vật, động vật và ngời. Các protein có trong trong bắp thịt, xơng, tế bào thần kinh, máu, sữa, lòng trắng trứng, da, lông, móng, sừng,; hạt thực vật, quả đậu, củ, thân lá,trong vi khuẩn, siêu vi trùng, men xúc tác. Mỗi loại động vật thực vật có một loại protein riêng. 2. Cấu tạo. + Thành phần nguyên tố: protit có cấu tạo phức tạp nhng thờng có khoảng 52% C; 7% H; 22% O; 16% N. Ngoài ra còn có thể có các nguyên tố vi lợng: S, P, Fe (cadein của sữa chứa P); Hemoglobin của máu chứa sắt. + Protit có khối lợng phân tử lớn: từ vài vạn (hemoglobin: 68000 đvC; anbumin 44000 đvC) đến hàng triệu đvC nên thờng đợc coi là các chất cao phân tử. + Khi thuỷ phân các protit các chuỗi polipeptit bị cắt ngắn dần thành từng đoạn dài ngắn khác nhau và cuối cùng tạo thành axit amin đó là các protein hay protit đơn giản. Phần lớn các trờng hợp protit là các polipeptit liên kết với nhau. + Có thể coi phân tử protit gồm các mạch dài (các chuỗi) polipeptit hợp thành từ 20 loại axit amin đơn giản tạo ra đa dạng protit. + Ngời ta thờng phân biệt các protein theo: Bản chất amino axit và thành phần phi protein tạo ra protit. Trình tự liên kết, kết hợp các axit amin. Dạng của phân tử: dạng xoắn, gấp khúc hay cuộn tròn do các liên kết H. + Độ tan: các protit thờng không tan mà chỉ hay tạo dung dịch keo trong nớc hay dung dịch muối. Có protit không tan nh kerotin trong bông, tóc, sừng, móng + Kết tuả thuận nghịch: dung dịch protit bị kết tủa khi pha muối vào (tiết canh đông lại khi có muối: (NH 4 ) 2 SO 4 ) nhng khi pha loãng thì lại tan hoặc ngợc lại. www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN + Kết tủa không thuận nghịch: thờng là kim loại nặng làm kết tủa vón lại và không tan: Pb 2+ , Hg 2+ hay khi đun nóng làm thay đổi tính chất ban đầu nhất là dạng không gian của các protit. + Đặc điểm quan trọng nhất là phân huỷ tạo ra sản phẩm có mùi khét (phân biệt len, dạ tự nhiên và nhân tạo.). 3. Tính chất hoá học. a) Phản ứng thuỷ phân: Khi đun nóng trong dung dịch kiềm, axit hoặc men ở nhiệt độ thờng các protit bị cắt thành axit amin. (-HN-CH 2 -CO-) n + H 2 O n H 2 N - CH 2 - COOH b) Phản ứng đông tụ: Khi đun nóng dung dịch có protein thì các protein bị vón lại thành khối không tan đợc nữa. Có thể thấy hiện tợng này khi nấu canh cua. Các protein đông lại thành cái cua. c) Phản ứng màu: đặc trng. Nhỏ vài giọt HNO 3 và đun nhẹ thấy xuất hiện màu vàng, do sản phẩm chứa nhóm -NO 2 : có thể thí nghiệm với lòng trắng trứng. Cho Cu(OH) 2 vào dung dịch chứa protit thấy tạo ra dung dịch tím xanh do tạo ra các hợp chất phức tạp. 4. Chuyển hoá protit trong cơ thể. + Protit là thành phần không thể thiếu đối với cơ thể. Nếu thiếu cơ thể không tái tạo đợc để thay thế tế bào già và tổng hợp các enzym cần thiết. + Phần lớn lợng protit đợc dùng để tổng hợp protit mới cần cho cơ thể. Một phần đợc đốt để lấy năng lợng và tạo ra sản phẩm nh: CO 2 , H 2 O và NH 3 hay ure CO(NH 2 ) 2 ) cần thiết phải thải ra ngoài. Khi tổng hợp rotit trong cơ thể do có các phản ứng enzym nên xảy ra rất nhanh và êm dịu. 5. Tổng hợp protit bằng phơng pháp hoá học. Phân tử protit phức tạp vì vậy khó xác định đúng thành phần, thứ tự kết hợp, cấu tạo không gian để đi đến con đờng tổng hợp . Thành công lớn nhất là tổng hợp ra insulin là hoocmôn điều hoà lợng đờng trong máu: gồm 2 chuỗi peptit có 21 mắt xích amino axit và 1 chuối có 30 mắt xích. Hai chuỗi liên kết SS cần 89 phản ứng cho chuỗi 1 và 138 phản ứng cho chuỗi 2. Ngời ta đã thực hiện đợc việc tổng hợp này trong 6 tháng trong khi cơ thể ngời chỉ cần vẻn vẹn có 3 giây. Bài tập 1. Để đốt 1 chất hữu cơ A chứa các nguyên tố C, H, O và N cần 504 ml oxi. Lợng nớc tạo thành là 0,45g. Thể tích sản phẩm khí là 560 ml giảm còn 112 www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN ml sau khi lội qua dd NaOH d. Tìm CTPT của A cho d A/H 2 = 37,5, cho V đo ở đktc. 2. A và B cùng CTPT: C 3 H 7 O 2 N phản ứng với NaOH, A cho sản phẩm C 3 H 6 O 2 NNa, B cho sản phẩm C 2 H 4 O 2 NNa. Xác định CTCT của A 3. Cho 0,01 mol chất A tác dụng vừa đủ với 80 ml dd HCl 0,125 M rồi cô cạn dung dịch thì thu đợc 1,835 g muối. Nếu trung hoà 2,94 g A bằng một lợng vừa đủ NaOH rồi cô cạn thì thu đợc 3,82 g muối. Xác định CTPT, CTCT của A. Cho A là -amino axit có mạch C không phân nhánh. 4. Viết phơng trình phản ứng của CH 3 CH(NH 2 )-COOH với dung dịch NaOH, HCl, C 2 H 5 OH có HCl hay H 2 SO 4 . 5. Viết phản ứng trùng ngng các amino axit sau: a) CH 3 -CH(NH 2 )COOH; b) H 2 N-(CH 2 ) 5 COOH c) Axit -amino propionic; d) Axit -amino caproic; e) Hỗn hợp axit -amino propionic và axit -amino caproic; 6. Este A đợc điều chế từ amino axit B và rợu metylic. Tỉ khối hơi A so với H 2 là 44,5. Đốt cháy hoàn toàn 0,9 gam este A 13,2g CO 2 , 6,3gH 2 O và 1,12 lít N 2 (đktc). Xác định CTPT và CTCT của A và B. 7. Hợp chất tạp chức là gì? Viết công thức và gọi tên các amino axit có CTPT: C 3 H 7 O 2 N, C 4 H 9 O 2 N. 8. a) Cho biết CTCT rút gọn của A, B, C và viết phơng trình phản ứng đầy đủ các chuyển hoá sau: b) Có 3 dung dịch mất nhãn chứa các chất riêng biệt. Hãy xác định từng chất trong các lọ bằng phơng pháp hoá học. 1) dd CH 3 COOH; 2) dd H 2 N-CH 2 -COOH; 3) H 2 NCH 2 - CH 2 CHNH 2 COOH 9. Chất rắn A là 1 amino axit mà phân tử không chứa nhóm chức nào khác ngoài nhóm amino và cacboxyl 100 ml dd 0,2 M của A phản ứng vừa hết với 160 ml dd NaOH 0,25M. Cô cạn 3,84g muối khan; 80g dd 7,35% A phản ứng vừa hết với 50 ml dd HCl 0,8M. a) Xác định CTPT A; b) Viết CTCT A cho biết A có mạch C không phân nhánh, và nhóm NH 2 ở vị trí . 10. Giải thích các hiện tợng sau đây: a) Sữa tơi để lâu trong không khí bị đóng vón tạo thành kết tủa. b) Khi bị ngộ độc chì trong thức ăn ngời ta khuyên nên uống ngay nhiều sữa. B C CH 3 CH NH 3 HSO 4 COOC 2 H 5 dd H 2 SO 4 NH 3 H 2 O + dd NaOH, t C o Na 2 SO 4 C 2 H 5 OH, H 2 SO 4 đ A www.khoabang.com.vn Luyện thi trên mạng _____________________________________________________________ G.V Lờ Kim Long - HKHTN 11. Tính khối lợng phân tử protit chứa 0,20% lu huỳnh, trong phân tử chỉ chứa 2 nguyên tử S. 12. Đốt cháy hoàn toàn 8,7g amino axit A (axit đơn chức) thì thu đợc 0,3 mol CO 2 ; 0,25 mol H 2 O và 1,12 A (đktc) một khí trơ. a) Xác định CTCT của A. b) Viết phản ứng tạo polime của A. 13. Hợp chất hữu cơ A có M nhỏ hơn M benzen chỉ chứa 4 nguyên tố C, H, O, N trong đó có 3,09% H; 18,18% N. Đốt cháy 7,7g A thu đợc 4,928 lít CO 2 đó ở 273 o C, 1 atm. a) Xác định CTPT của A. b) Cho 7,7g A tác dụng hết với 200 ml dd NaOH. Đem cô cạn thì thu đợc 12,2g chất rắn khan. Tính nồng độ dd NaOH. c) Đốt cháy bằng tia lửa điện 3,08g A (có thể tích không đáng kể) trong một bình kín chứa 4,49 lít oxi ở 0 o C và 1 atm. Sau khi cháy nhiệt độ của bình là 136,5 o C. Cho rằng toàn bộ N NO 2 . Tính áp suất trong bình. d) Cho sản phẩm cháy hấp thụ vào 500 g dd KOH 11,2%. Tính nồng độ % của KOH trong dung dịch mới. 14. Cho 2 chất: A: H 2 NCH 2 COOH; B: HOOC-(CH 2 ) 2 -CH(NH 2 )-COOH. A, B chuyển dịch theo hớng nào khi cho dòng điện 1 chiều qua 2 điện cực nhúng vào mỗi dd A, B. 15. Hợp chất A chứa C, H, O, N có M = 89 đvC. Đốt cháy 1 mol A thu đợc 3 mol CO 2 và 0,5 mol N 2 . a) Xác định CTPT và CTCT của các đồng phân mạch hở của A, biết A là chất lỡng tính. Viết phơng trình phản ứng minh hoạ b) A có làm mất màu nớc Br 2 không ? Nếu có viết phơng trình phản ứng. . G.V Lờ Kim Long - HKHTN Bài 18: Aminoaxit và protit A. Amino axit. I. Khái quát: + Amino axit hay còn đợc gọi là các axit amin là hợp chất hữu cơ. amino axit sau: a) CH 3 -CH(NH 2 )COOH; b) H 2 N-(CH 2 ) 5 COOH c) Axit -amino propionic; d) Axit -amino caproic; e) Hỗn hợp axit -amino propionic và