Lý thuyết + bài tập amin – amino axit – protein file word

CHUYÊN ĐỀ : AMIN – AMINOAXIT – PROTEIN BÀI : AMIN A LÝ THUYẾT I KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP VÀ ĐỒNG PHÂN Khái niệm Khi thay hay nhiều nguyên tử hiđro phân tử NH hay nhiều gốc hiđrocacbon ta amin Ví dụ : CH3–NH2 ; CH3–NH–CH3 ; CH3–N–CH3 ; CH2=CH–CH2NH2 ; C6H5NH2 CH3 Như vậy, phân tử amin, nguyên tử nitơ liên kết với hoặc gốc hiđrocacbon Phân loại Amin phân loại theo cách thông dụng : a Theo đặc điểm cấu tạo gốc hiđrocacbon Amin thơm (ví dụ : anilin C 6H5NH2), amin béo hay amin no (ví dụ : etylamin ), amin dị vịng (ví dụ : piroliđin NH ) b Theo bậc amin Bậc amin tính số nguyên tử H phân tử NH thay gốc hiđro cacbon Theo amin phân loại thành : amin bậc I, bậc II hay bậc III Ví dụ : CH3CH2CH2NH2 CH3CH2 NHCH3 (CH3)3N amin bậc I amin bậc II amin bậc III Danh pháp Tên amin gọi theo danh pháp gốc - chức danh pháp thay Ngoài số amin gọi theo tên thường (tên riêng) Nhóm –NH đóng vai trị nhóm gọi nhóm amino, đóng vai trị nhóm chức gọi nhóm amin Tên gọi số amin Hợp chất CH3NH2 C2H5NH2 CH3CH2CH2NH2 CH3CH(NH2)CH3 H2N(CH2)6NH2 C6H5NH2 C6H5NHCH3 C2H5NHCH3 Đồng phân Tên gốc - chức Metylamin Etylamin Propylamin Isopropylamin Hexametylenđiamin Phenylamin Metylphenylamin Etylmetylamin Tên thay Metanamin Etanamin Propan - - amin Propan - - amin Hexan - 1,6 - điamin Benzenamin N-Metylbenzenamin N-Metyletanamin Tên thường Anilin N-Metylanilin http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất1 Khi viết công thức đồng phân cấu tạo amin, cần viết đồng phân mạch C đồng phân vị trí nhóm chức cho loại : amin bậc I, amin bậc II, amin bậc III Ví dụ, với C4H11N, ta viết đồng phân : đồng phân bậc ; đồng phân bậc ; đồng phân bậc II TÍNH CHẤT VẬT LÍ Metyl-, đimetyl-, trimetyl- etylamin chất khí, mùi khai khó chịu, độc, dễ tan nước Các amin đồng đẳng cao chất lỏng rắn, độ tan nước giảm dần theo chiều tăng phân tử khối Anilin chất lỏng, sơi 184oC, khơng màu, độc, tan nước, tan etanol, benzen Để lâu khơng khí, anilin chuyển sang màu nâu đen bị oxi hóa oxi khơng khí III CẤU TẠO PHÂN TỬ VÀ TÍNH CHẤT HĨA HỌC Cấu tạo amoniac, amin bậc anilin N H H H a) H N H R R N R H R N R R N H H c) d) e) Cấu trúc phân tử a) amoniac ; b,c,d) amin bậc I, II, III ; e) anilin Do phân tử amin có nguyên tử nitơ cịn đơi electron chưa liên kết (tương tự phân tử amoniac) nên amin thể tính chất bazơ Ngồi ra, ngun tử nitơ phân tử amin có số oxi hóa -3 amoniac nên amin thường dễ bị oxi hóa Các amin thơm, ví dụ anilin, dễ dàng tham gia phản ứng vào nhân thơm ảnh hưởng đôi electron chưa liên kết nguyên tử nitơ Tính chất chức amin a Tính bazơ Thí nghiệm : Nhúng mẫu giấy quỳ tím vào ống nghiệm đựng dung dịch propyl amin Hiện tượng : Mẫu giấy quỳ tím chuyển sang màu xanh Giải thích : Propyl amin nhiều amin khác tan nước tác dụng với nước cho ion OH : CH3CH2CH2NH2 + H2O  [CH3CH2CH2NH3]+ + OHThí nghiệm : Đưa đũa thủy tinh vừa nhúng vào dung dịch HCl đậm đặc lên miệng lọ đựng dung dịch metyl amin đậm đặc Hiện tượng : Xung quanh đũa thủy tinh bay lên khói trắng Giải thích : Khí metylamin bay lên gặp HCl xảy phản ứng tạo muối : CH3NH2 + HCl ® [CH3NH3]+ClThí nghiệm : Nhỏ giọt anilin vào nước, lắc kĩ Anilin khơng tan, vẩn đục lắng xuống đáy Nhúng mẩu giấy quỳ tím vào dung dịch anilin Màu quỳ tím khơng đổi Nhỏ dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm, anilin tan dần xảy phản ứng C6H5NH2 + HCl ® C6H5NH3+ClNhận xét : Dung dịch metylamin nhiều đồng đẳng có khả làm xanh giấy quỳ tím làm hồng phenolphtalein kết hợp với proton mạnh amoniac Anilin amin thơm tan nước Dung dịch chúng không làm đổ màu quỳ tím phenolphtalein b) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Như : Nhóm ankyl có ảnh hưởng làm tăng mật độ electron nguyên tử nitơ làm tăng lực bazơ ; nhóm phenyl (C6H5–) làm giảm mật độ electron nguyên tử nitơ làm giảm lực bazơ Lực bazơ : CnH2n + 1–NH2 > H–NH2 > C6H5–NH2 b Phản ứng với axit nitrơ Amin bậc tác dụng với axit nitrơ nhiệt độ thường cho ancol phenol giải phóng nitơ Ví dụ : C2H5NH2 + HONO ® C2H5OH + N2 + H2O Anilin amin thơm bậc tác dụng với axit nitrơ nhiệt độ thấp (0 - oC) cho muối điazoni : C6H5NH2 + HONO o 5 C + HCl  0 ® C6H5N2+Cl- + 2H2O phenylđiazoni clorua Muối điazoni có vai trị quan trọng tổng hợp hữu cơ, đặc biệt tổng hợp phẩm nhuộm azo c Phản ứng ankyl hóa Khi cho amin bậc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua, nguyên tử H nhóm amin bị thay gốc ankyl Ví dụ : C2H5NH2 + CH3I ® C2H5NHCH3 + HI Phản ứng gọi phản ứng ankyl hóa amin Phản ứng nhân thơm anilin Thí nghiệm : Nhỏ vài giọt nước brom vào ống nghiệm đựng sẵn ml dung dịch anilin Hiện tượng : Xuất kết tủa trắng Giải thích : Do ảnh hưởng nhóm NH (tương tự nhóm –OH phenol), ba nguyên tử H vị trí ortho para so với nhóm –NH2 nhân thơm anilin bị thay ba nguyên tử brom : NH2 Br NH2 Br + 3Br2 + 3HBr Br 2, 4, tribromanilin Phản ứng dùng nhận biết anilin tạo kết tủa trắng 2, 4, tribromanilin IV ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ Ứng dụng Các ankylamin dùng tổng hợp hữu cơ, đặc biệt điamin dùng để tổng hợp polime Anilin nguyên liệu quan trọng công nghiệp phẩm nhuộm (phẩm azo, đen anilin,…), polime (nhựa anilin - fomanđehit,…), dược phẩm (streptoxit, suafaguaniđin,…) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất3 Điều chế Amin điều chế nhiều cách Ví dụ : a Thay nguyên tử H phân tử amoniac Các ankylamin điều chế từ amoniac ankyl halogenua Ví dụ : NH3 CH3 I   ®  HI  CH3 I ® CH3NH2    HI (CH3)2NH CH3 I   ®  HI (CH3)3N b Khử hợp chất nitro Anilin amin thơm thường điều chế cách khử nitrobenzen (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) hiđro sinh nhờ tác dụng cùa kim loại (như Fe, Zn) với axit HCl Ví dụ : C6H5NO2 + 6H  Fe,  HCl ® C6H5NH2 + 2H2O Thực tế phản ứng xảy sau : C6H5NO2 + 6H  Fe,  HCl ® C6H5NH2 + 2H2O C6H5NH2 + HCl ® C6H5NH3Cl Để thu anilin người ta cho muối phenyl amoni clorua phản ứng với dung dịch kiềm mạnh : C6H5NH3Cl + NaOH ® C6H5NH2 + NaCl + H2O Ngồi ra, amin cịn điều chế nhiều cách khác http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ AMIN I Tính bazơ amin Phương pháp giải ● Một số điều cần lưu ý tính bazơ amin : + Các amin phản ứng với axit HCl, HNO 3, H2SO4, CH3COOH, CH2=CHCOOH… Bản chất phản ứng nhóm chức amin phản ứng với ion H  tạo muối amoni –NH2 + H  ®  NH 3 (Phản ứng xảy tương tự với amin bậc bậc 3) + Các amin no phản ứng với dung dịch muối số kim loại tạo hiđroxit kết tủa Ví dụ :  NH + Fe3 + 3H2O ®  NH 3 + Fe(OH)3 (Phản ứng xảy tương tự với amin bậc bậc 3) ● Phương pháp giải tập amin chủ yếu sử dụng định luật bảo toàn khối lượng Đối với n  amin chưa biết số nhóm chức lập tỉ lệ T  H để xác định số nhóm chức amin na ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: X hợp chất hữu chứa C, H, N ; nitơ chiếm 15,054% khối lượng X tác dụng với HCl tạo muối có dạng RNH3Cl Cơng thức X : A CH3–C6H4–NH2 B C6H5–NH2 C C6H5–CH2–NH2 D C2H5–C6H4–NH2 Hướng dẫn giải Vì X tác dụng với dung dịch HCl tạo muối có dạng RNH3Cl nên suy X có dạng RNH2 Trong X nitơ chiếm 15,05% khối lượng nên ta có : 14 100 15, 05  R 77  R laø C H  R  16 Công thức X C6H5–NH2 Đáp án B Ví dụ 2: Thành phần % khối lượng nitơ hợp chất hữu X (C xHyN) 23,73% Số đồng phân X phản ứng với HCl tạo muối có cơng thức dạng RNH3Cl : A B C D Hướng dẫn giải Từ giả thiết suy : x 3  CTPT a C 3H N  y 9 Vì X phản ứng với HCl tạo muối có dạng RNH3Cl nên phải amin bậc Có hai amin bậc : CH3–CH2–CH2–NH2 ; (CH3)2CH–NH2 Đáp án A 14 23,73   12x  y 45  12x  y 100  23,73 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất5 Ví dụ 3: Amin X có phân tử khối nhỏ 80 Trong phân tử X nitơ chiếm 19,18% khối lượng Số đồng phân cấu tạo X tác dụng với HCl tạo muối amoni có mạch cacbon khơng phân nhánh : A B C D Hướng dẫn giải Đặt CTPT amin X CxHyNt , theo giả thiết ta có : 14t 19,18   12x  y 59t  12x  y 100  19,18  x 4   y 11  t 1  CTPT amin X C4H11N Số đồng phân amin X : CH3–CH2–CH2–CH2–NH2 (1); CH3–CH2–CH–CH3 (2); CH3–CH–CH2–NH2 (3); NH2 CH3 CH3 CH3 –C –NH2 (4); CH3–CH2–NH–CH2–CH3 (5); CH3–CH2–CH2–NH–CH3 (6); CH3 CH3–CH –NH–CH3 (7); CH3–CH2–N–CH3 (8) CH3 CH3 Trong chất có chất (1), (2), (5), (6), (8) có mạch cacbon khơng phân nhánh nên tác dụng với dung dịch HCl tạo muối amoni có mạch cacbon khơng phân nhánh Đáp án D Ví dụ 4: Cho 15 gam hỗn hợp X gồm amin anilin, metylamin, đimetylamin, đietylmetylamin tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch HCl 1M Khối lượng sản phẩm thu có giá trị : A 16,825 gam B 20,18 gam C 21,123 gam D 15,925 gam Hướng dẫn giải Theo giả thiết hỗn hợp amin gồm C6H5NH2, CH3NH2, (CH3)2NH, (C2H5)2NCH3 amin đơn chức nên phản ứng với HCl theo tỉ lệ mol : Sơ đồ phản ứng : X + HCl ® muối Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : m muối m amin  m HCl 15  0,05.36,5 16,825 gam Đáp án A Ví dụ 5: Hỗn hợp X gồm metylamin, etylamin propylamin có tổng khối lượng 21,6 gam tỉ lệ số mol : : Cho hỗn hợp X tác dụng hết với dung dịch HCl thu dung dịch chứa gam muối ? A 36,2 gam B 39,12 gam C 43,5 gam D 40,58 gam Hướng dẫn giải Hỗn hợp X gồm CH3NH2, C2H5NH2, C3H7NH2 Đặt số mol ba chất tương ứng x, 2x, x Theo giả thiết ta có : 31x + 2x.45 + 59.x = 21,6  x = 0,12 Tổng số mol ba amin 0,12 + 0,12.2 + 0,12 = 0,48 mol Phương trình phản ứng : –NH2 + HCl ® –NH3Cl (1) ® ® mol: 0,48 0,48 0,48 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : m muoái m amin  m HCl 21,6  0,48.36,5 39,12 gam Đáp án B Ví dụ 6: Cho 0,14 mol amin đơn chức tác dụng với dung dịch chứa 0,1 mol H2SO4 Sau cạn dung dịch thu 14,14 gam hỗn hợp muối Thành phần phần trăm khối lượng muối hỗn hợp : A 67,35% 32,65% B 44,90% 55,10% C 53,06% 46,94% D 54,74% 45,26% Hướng dẫn giải Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : m muối m amin  m H2SO4  m amin m muoái  m H2SO4 14,14  0,1.98 4,34  Mamin  4,34 31 gam / mol  A CH 3NH 0,14 Phương trình phản ứng : CH3NH2 + H2SO4 ® CH3NH3HSO4 ® ® mol: x x x 2CH3NH2 + H2SO4 ® (CH3NH3)2SO4 ® ® mol: y 0,5y 0,5y Theo (1), (2) giả thiết ta có : (1) (2)  x  y 0,14 x 0,06     x  0,5y 0,1 y 0,08 Thành phần phần trăm khối lượng muối hỗn hợp : 0,06.129 100 54,74%; 14,14 %  CH3 NH3  SO (100  54,74)% 45,26% %CH3 NH HSO4  Đáp án D Ví dụ 7: Cho 10 gam amin đơn chức X phản ứng hoàn toàn với HCl (dư), thu 15 gam muối Số đồng phân cấu tạo X : A B C D Hướng dẫn giải Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có : m HCl phản ứng m muoái  m X 5 gam  n HCl  mol 36,5 Vì X amin đơn chức nên suy : 10 n X n HCl  mol  M X  73 gam / mol  X laø C H11N 36,5 36,5 Các đồng phân X : CH3–CH2–CH2–CH2–NH2 (1); CH3–CH2–CH–CH3 (2); CH3–CH–CH2–NH2 (3); http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất7 NH2 CH3 CH3 CH3 –C –NH2 (4); CH3–CH2–NH–CH2–CH3 (5); CH3–CH2–CH2–NH–CH3 (6); CH3 CH3–CH –NH–CH3 (7); CH3–CH2–N–CH3 (8) CH3 CH3 Đáp án B Ví dụ 8: Trung hịa hồn tồn 8,88 gam amin (bậc một, mạch cacbon không phân nhánh) axit HCl, tạo 17,64 gam muối Amin có cơng thức : A H2NCH2CH2CH2CH2NH2 B CH3CH2CH2NH2 C H2NCH2CH2NH2 D H2NCH2CH2CH2NH2 Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng : – NH2 + HCl ® NH3Cl (1) mol : x ® x ® x Theo (1) giả thiết ta có : 36,5x = 17,64 – 8,88 = 8,76  x = 0,24 8,88  16 21 (loại) ● Nếu amin có dạng RNH2 n RNH2 n  NH 0, 24 mol  R = 0, 24 8,88  16.2 42 ● Nếu amin có dạng R(NH2)2 n R ( NH2 )2  n  NH2 0,12 mol  R = 0,12  R : –C3H6– hay –CH2–CH2–CH2– (vì amin có mạch C khơng phân nhánh) Vậy cơng thức amin H2NCH2CH2CH2NH2 Đáp án D Ví dụ 9: Cho 21,9 gam amin đơn chức X phản ứng hoàn toàn với dung dịch FeCl (dư), thu 10,7 gam kết tủa Số đồng phân cấu tạo bậc X : A B C D Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng : RNH + Fe3 + 3H2O ®  0,1 [RNH ] + Fe(OH)3 (1) mol: 0,1 Theo (1)và giả thiết ta có : 10,7 21,9 n RNH2 3.n Fe(OH)3 3 0,3 mol  M RNH2  73 gam / gam  R 57 (C 4H  ) 107 0,3 Số đồng phân cấu tạo bậc X : CH3–CH2–CH2–CH2–NH2 (1); CH3–CH2–CH–CH3 (2); CH3–CH–CH2–NH2 (3); NH2 CH3 CH3 CH3 –C –NH2 (4) CH3 Đáp án D http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Ví dụ 10: Để phản ứng hết 400 ml dung dịch hỗn hợp HCl 0,5M FeCl3 0,8M cần gam hỗn hợp gồm metylamin etylamin có tỉ khối so với H2 17,25 ? A 41,4 gam B 40,02 gam C 51,75 gam D 33,12 gam Hướng dẫn giải Đặt CTPT trung bình amin C n H 2n 1NH Theo giả thiết suy : 14 n + 17 = 2.17,25  n 1,25 n H n HCl 0,4.0,5 0,2 mol, n Fe3 n FeCl3 0,4.0,8 0,32 mol Phương trình phản ứng : mol: C n H 2n 1NH + H   0,2 0,2 ® [C n H 2n 1NH3 ] C n H 2n 1NH + Fe3 + 3H2O ®  0,96 0,32 (1) [C n H 2n 1NH3 ]  + Fe(OH)3 (2) mol: Theo (1), (2) giả thiết ta có : nC H n n 1 NH 0,2  0,96 1,16 mol  m C H n n 1 NH 2.17,25.1,16 40,02 gam Đáp án B Ví dụ 11: Cho 5,2 gam hỗn hợp Y gồm hai amin đơn chức, no, mạch hở tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl thu 8,85 gam muối Biết hỗn hợp, số mol hai amin Công thức phân tử hai amin : A CH5N C2H7N B C2H7N C3H9N C C2H7N C4H11N D CH5N C3H9N Hướng dẫn giải Đặt CTPT trung bình amin C n H 2n 3 N Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có : m HCl phản ứng m muối  m X 8,85  5,2 3,65 gam  n HCl  3,65 0,1 mol 36,5 Vì Y hỗn hợp amin đơn chức nên suy : 5,2 n Y n HCl 0,1 mol  M Y  52 gam / mol  14n  17 52  n 2,5 0,1 Do hai amin có số mol nên số cacbon trung bình trung bình cộng số cacbon n1x1  n x n  n2 , với x1 = x2 n  hai amin ( n  ) x1  x 2 Đáp án B ● Chú ý : Nếu đề không cho biết hai amin có số mol đáp an B, C, D http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất9 II Phản ứng amin với HNO2 Phương pháp giải ● Một số điều cần lưu ý phản ứng amin với axit nitrơ : Amin bậc tác dụng với axit nitrơ nhiệt độ thường cho ancol phenol giải phóng nitơ Ví dụ : C2H5NH2 + HONO ® C2H5OH + N2 + H2O Anilin amin thơm bậc tác dụng với axit nitrơ nhiệt độ thấp (0 - oC) cho muối điazoni : o C6H5NH2 + HONO 5 C + HCl  0 ® C6H5N2+Cl- + 2H2O phenylđiazoni clorua ● Phương pháp giải tập dạng chủ yếu tính tốn theo phương trình phản ứng ► Các ví dụ minh họa ◄ Ví dụ 1: Muối C6H5N2+Cl- (phenylđiazoni clorua) sinh cho C6H5NH2 (anilin) tác dụng với NaNO2 dung dịch HCl nhiệt độ thấp (0-5 oC) Để điều chế 14,05 gam C 6H5N2+Cl(với hiệu suất 100%), lượng C6H5NH2 NaNO2 cần dùng vừa đủ : A 0,1 mol 0,4 mol B 0,1 mol 0,2 mol C 0,1 mol 0,1 mol D 0,1 mol 0,3 mol Hướng dẫn giải Phương trình phản ứng :   5 C C6H5NH2 + NaNO2 + 2HCl  0 ® C6 H N Cl  0,1  0,1 0,1 o + 2H2O + NaCl (1) mol: Theo (1) giả thiết ta có : n C6 H5NH2 n NaNO2 n C H N Cl 0,1 mol Đáp án C Ví dụ 2: Amin X có phân tử khối nhỏ 80 Trong phân tử X nitơ chiếm 19,18% khối lượng Cho X tác dụng với dung dịch hỗn hợp gồm KNO HCl thu ancol Y Oxi hóa khơng hồn tồn Y thu xeton Z Phát biểu sau ? A Tách nước Y thu anken B Trong phân tử X có liên kết  C Tên thay Y propan-2-ol D Phân tử X có mạch cacbon không phân nhánh Hướng dẫn giải Đặt CTPT amin X CxHyNt , theo giả thiết ta có : 14t 19,18   12x  y 59t  12x  y 100  19,18 10  x 4   y 11  t 1  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word nhất7 NH2 CH3 CH3 CH3 –C –NH2 (4); CH3–CH2–NH–CH2–CH3 (5); CH3–CH2–CH2–NH–CH3 (6); CH3 CH3–CH –NH–CH3 (7); CH3–CH2–N–CH3 (8) CH3 CH3... CH3–CH2–CH2–CH2–NH2 (1); CH3–CH2–CH–CH3 (2); CH3–CH–CH2–NH2 (3); NH2 CH3 CH3 CH3 –C –NH2 (4); CH3–CH2–NH–CH2–CH3 (5); CH3–CH2–CH2–NH–CH3 (6); CH3 CH3–CH –NH–CH3 (7); CH3–CH2–N–CH3 (8) CH3 CH3 Trong chất có chất... CnH2n+3N B CnH2n+2+kNk C CnH2n+2-2a+kNk D CnH2n+1N c Công thức tổng quát amin no, đơn chức, mạch hở có dạng : A CnH2n+3N B CnH2n+2+kNk C CnH2n+2-2a+kNk D CnH2n+1N Câu 2: Phát biểu sau không ? A Amin