Hóa học hữu cơ 2 pot

Copyright © 2010volcmttl@yahoo.com.vn 2Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE COOH O H ---Bài 1: Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu c ơ có thể được xác định bằng cách khảo sát tính ch

Tài liệu dành cho:

02  2010

Copyright © 2010volcmttl@yahoo.com.vn 1

L ời nói đầu

Hóa học hữu cơ là một trong những bộ môn rất quan trọng trong lĩnh vực Hóa học nói riêng và phạm trù Khoa học tự nhiên nói chung Tuy nhiên hiện nay, các tài liệu tham khảo về bài tập hóa học hữu cơ là không nhiều Vì vậy việc tổng hợp các tư liệu để có một tài liệu tham khảo bổ ích và dễ tiếp thu hơn là việc rất cần thiết.

Bài tập Hóa học hữu cơ là một tài liệu được biên soạn dựa trên việc

tổng hợp lại từ nhiều nguồn t ư liệu khác nhau theo từng chuy ên đề để học sinh, sinh viên dễ nắm bắt Tài liệu gồm hai phần: Phần bài tập theo từng chuyên đề và phần hướng dẫn giải Các bài tập trong từng chuyên đề được tuyển chọn kĩ lưỡng nhằm mục đích đảm bảo cho các dạng b ài tập không trùng lặp và học sinh, sinh viên có thể tiếp cận nhiều hướng ra đề khác nhau

từ cùng một dữ liệu kiến thức.

Bài tập Hóa học hữu cơ bao gồm hai tập:

hóa học hữu cơ và phần kiến thức hóa hữu cơ từ bài alkane đến cetone (theo chương trình hóa học phổ thông).

ra còn minh họa thêm một số bài tập nâng cao tổng hợp các chuy ên đề.

Vì là tài liệu tổng hợp lại các bài tập nằm trong các giáo tr ình, sách tham khảo bài tập hữu cơ, các đề thi học sinh giỏi nên đáp án cho từng bài không

thay đổi theo đáp án của từng t ài liệu tham khảo Vì vậy Bài tập Hóa học

hữu cơ không phải là một tài liệu do một nhóm tác giả bi ên soạn mà chỉ là

tài liệu tổng hợp có chọn lựa từ các nguồn t ư liệu sẵn có (Tổng hợp từ nguồn Internet – copyright © volcmttl@yahoo.com.vn ).

Copyright © 2010volcmttl@yahoo.com.vn 2

Part 1: AXIT CACBOXYLIC – ESTE

COOH

O H

-Bài 1: Đôi khi hoá học lập thể của các hợp chất hữu c ơ có thể được xác định bằng cách khảo sát tính chất

hóa học đặc trưng của chúng Cấu tạo của một trong các đồng phân của axit 5 -norbonen-2,3-dicacboxylic,hợp chất X (kí hiệu ~ để chỉ không nêu rõ hóa học lập thể) được hình thành nhờ các thí nghiệm sau:

COOHCOOHX

Khi đun nóng X nóng ch ảy và tách nước để tạo ra hợp chất mới Y Hợp chất Y tan chậm trong lượng dư

dung dịch nước của NaOH để tạo X1, cùng một sản phẩm như X tạo thành trong lượng dư dung dịch

nước của NaOH Dung dịch thu được của X1 trong NaOH được tác dụng với iot, tạo thành các hợp chất

có chứa iot Axit hóa dung dịch tạo một hỗn hợp hai chất đồng phân triệt quang (ti êu triền hay raxemic) A

và B theo tỉ lệ 3:1 Chuẩn độ 0,3913g hợp chất A với NaOH 0,1000M có mặt phenolphtalein cần d ùng12,70mL bazơ Cần cùng một thể tích NaOH 0,1000M NaOH để chuẩn độ 0,3913g hợp chất B Khi đunnóng, hợp chất A chuyển chậm thành hợp chất mới C không chứa iot và có thể phản ứng với nước Trong

cùng điều kiện, hợp chất B không xảy ra chuyển hóa này nhưng khi đun nóng v ới axit clohydric thì

chuyển chậm thành A Viết và cân bằng mọi phương trình phản ứng Không cần viết cơ chế phản ứng

1 Đánh dấu (*) các nguyên tử cacbon phi đối xứng (asym metric) trong axit 5-

norbonen-2,3-dicacboxylic

2 Viết công thức hóa học lập thể của từng đồng phân lập thể có thể có của hợp chất X và cấu tạo của

sản phẩm tách nước nếu có xảy ra

3 Viết các phương trình phản ứng của một đồng phân lập thể bất kỳ của X và hợp chất tương ứng Y

với lượng dư dung dịch NaOH trong nước

4 Tính khối lượng mol phân tử của chất A Viết các phương trình phản ứng từ X1 đến A.

5 Viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A và phản ứng của C với nước.

6 Viết công thức hóa học lập thể của hợp chất X thoả mãn tất cả các dữ kiện đã cho.

7 Viết các phương trình phản ứng dẫn từ B đến A.

8 A và B có phải là các đồng phân không đối quang (diastereoisomers)?

COOH *

2 Công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của X được ghi ở bên trái, cột bên phải là cấu tạo của sản

phẩm tách nước tương ứng (nếu sản phẩm không tồn tại có dấu gạch ngang)

COOH OC

O COOH OC

3 Phản ứng của một đồng phân lập thể của X với NaOH:

COONa

COONa

+ H2O

I

COONa

HCl-NaCl

Bài 2: Các nhà hóa học của công ty Merck Frosst Cana da ở Montréal đã phát triển một dược phẩm rất có

triển vọng và hữu hiệu để trị bệnh suyễn Cấu tạo của MK-0476 như sau

sự thiol hóa một phần của MK – 0476 bắt đầu từ este dietyl A

1 Hãy cho biết cấu tạo của các sản phẩm trung gian B – F trong qúa trình tổng hợp này.

6 5 3 2 2 5 3 4

3

C H COCl 1) CH -SO Cl/(C H ) N 1.LiAlH

12 14 3 12 13 2 Pyridin 2.NaCN

3 Nếu qúa trình phản ứng xảy ra theo cơ chế được đề nghị như trên thì tốc độ toàn phần (chung)

sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ của cả muối thiolat và chất nền đều cùng lúc tăng gấp ba?

4 Các nghiên cứu mẫu được tiến hành với việc sử dụng brom etan như là một chất nền để tối ưu

hóa qúa trình ghép nói trên V ẽ cấu tạo sản phẩm chính của phản ứng giữa một mol đươnglượng brom etan với:

a G thêm hai mol đương lượng bazơ.

b G thêm một mol đương lượng bazơ.

1 KOH (aq)

2 CH 2 N 2

COOC2H5

COOH COOC2H5

SH

5 Qúa trình ghép có thể trở nên phức tạp do sự nhị hợp oxi hóa (dime hóa – oxy hóa của G) Viết

công thức cấu tạo Lewis, chỉ rõ tất cả các electron không liên kết của sản phẩm nhị hợp - oxyhóa trên

CH2O

3 C CO2CH3

O HO

đồng phân, O cũng có thể thu đ ược nhờ metyl hóa B.

1 Viết công thức cấu trúc của tất cả các hợp chất từ A đến O.

2 Hãy trình bày một cấu trúc khác của B.

Bài 4: (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt động sinh học được cô lập từ cây gọi là Thistle chết choc.

Người Zulu dùng nó để chữa bệnh nhưng thường gây hiểm họa chết người Để có thể tạo một hợp chấttương đương có độc tính kém hơn, nay đã có nhiều phương pháp tổng hợp hóa học:

HO

OH COOH

ON

Br

OA

Trong sự tổng hợp chất tương đương của (-) – Atractyligenin, hơp chất A đuợc dùng làm nguyên liệu đầu.Trước hết cho chất A tác dụng với dung dịch natri hydroxit trong nước tạo thành B (C5H10O)

1 Hãy viết công thức cấu tạo của hơp chất B

2 Khi cho hợp chất B tác dụng với kali dicromat trong dung dịch nước của axit sunfuric thu được C

(C5H8O) Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất C.

3 Hoà tan hợp chất C trong toluene rồi sục khí hydro bromua qua dung dịch cho đến khi toàn bộ C

phản ứng hết thu được hợp chất D Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất D

4 Hợp chất D có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể?

5 Cho hợp chất D tác dụng với dung dịch natri hidroxit trong etanol tạo thành hợp chất E, khi đun

nóng sẽ chuyển vị thành chất F Hãy viết công thức cấu tạo của hợp chất E

6 Hợp chất F có đồng phân lập thể không? Nếu có, hãy cho biết có bao nhiêu đồng phân lập thể?

7 Dung dịch hợp chất F tác dụng với kali pemanganat cho hợp chất G Cuối cùng G được đun nóng

hồi lưu trong etanol có mặt xúc tác axit sunfuric tạo thành hợp chất H.Hãy cho biết tên IUPAC của

H Hợp chất H được cho tác dụng với 2 – metylbutylmagie bromua Sau khi axit hóa, thu được mộthỗn hợp các sản phẩm đồng phân I

8 Hãy viết công thức cấu tạo sản phẩm I (không xét đồng phân)

9 Hãy trả lời các câu hỏi sau

a Số đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I là 2, 4, 6 hay 8?

b Tất cả các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I được tạo thành với số lượng bằng

nhau, hay một phần có số lượng khác nhau hay tất cả có số lượng khác nhau?

c Trong các đồng phân lập thể cô lập được của sản phẩm I thì tất cả có cùng điểm nóng chảy hay

tất cả có điểm nóng chảy khác nhau hay một số có điểm nóng chảy giống nhau?

 Chất I có 4 đồng phân lập thể riêng biệt

 Cặp đồng phân không đối quang có lượng khác nhau Cặp đối quang có lượng bằng nhau

a Có bao nhiêu đồng phân đối quang của S? Dùng dấu hoa thị (*) để chỉ ra các tâm đối xứng gương

của phân tử, nếu có

b S tác dụng với natri metoxit cho hỗn hợp 3 este metyl Đề nghị tên của 3 este này Dùng cách ghi

Z, E nếu cần

c Cho các este metyl chưa no tác dụng với ozon rồi với kẽm để xác định vị trí của các liên kết đôi

trong phân tử Viết công thức cấu tạo của 4 hợp chất có nhóm chức andehit Viết tên IUPAC củachúng

d Chỉ số xà phòng hóa của một chất béo được định nghĩa là số miligam kali hydroxit cần để thuỷ

phân 1g chất béo Chỉ số này được dùng để so sánh các khối lượng phân tử tương đối của chấtbéo Hãy tính thể tích của kali hydroxit 0,996M cần dùng để xà phòng hóa 10,0g chất béo S

e Chỉ số xà phòng hóa của S là bao nhiêu?

f. Chỉ số iot của chất béo được định nghĩa là số gam iot (I2) có thể tham gia phản ứng cộng với 100gchất béo Hãy tính chỉ số iot của chất S

O

O

n = = 11,29.10 (mol) = 11,29 (mmol)

e Chỉ số xà phòng hóa = 3,40(mmol/g).56,11(g/ mol) = 191

f 112,9mmol S có chứa 3 112,9mmol liên kết đôi C = C

Vậy m(I2) = 0,3388(mol) 253,8(g/mol) = 85,98gChỉ số iot = 86

Bài 6: Axit xitric (axit-2-hydroxy-1,2,3-propantricacboxylic) là axit sơ cấp của các loại cây thuộc họ cam,

chanh và cũng góp phần làm nên vị chua đặc trưng của nó Cách sản xuất thủ công nhất của nó là lên menmật mía hay tinh bột, họ sử dụng loại nấm Aspergillus niger tại pH = 3,5 Axit xitric được sử dụng rộngrãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất nước ngọt và làm thuốc cắn màu trong công nghiệpphẩmnhuộm Ngoài ra nó cũng là một chất trung gian quan trọng trong c ác qúa trình sinh hóa

a. Chất nào được sinh ra khi ta đun nóng axit xitric với axit sunfuric đặc ở 45 –50oC Hãy viết côngthức cấu tạo và đọc tên của sản phẩm tạo thành theo IUPAC Loại axit hữu cơ nào tham gia đượcphản ứng trên?

Sau khi đun nóng axit xitr ic với axit sunfuric, người ta thêm vào anisol (metoxybenzen) vào hỗn hợp phảnứng và nhận được chất A(C12H12O5)

 A tạo anhydrit khi đun nóng với anhydrit axetic

 Để trung hoà 118mg A cần 20mL dung dịch KOH 0,05N

 Cùng một lượng chất A như trên có thể phản ứng hết được với 80mg brom để tạo thành sảnphẩm cộng

b Xác định công thức cấu tạo A

c. Xác định các đồng phân có thể có của A sinh ra trong phản ứng trên, hãy xác định cấu dạng và viếttên IUPAC của chúng

d Trong phản ứng brom hóa thì có bao nhiêu đồng phân lập thể của A được sinh ra Hãy vẽ công

thức chiếu Fischer của chúng

e. Xác định cấu hình tuyệt đối của các trung tâm bất đối trong các sản phẩm ở câu d

Nếu trong phản ứng hình thành A ta thay anisol bằng chất khác như phenol hay resoxinol thì tương ứng tathu được các chất B và C B không cho phản ứng màu khi tác dụng với FeCl3 nhưng C thì có Trong cùng

điều kiện phản ứng tạo thành 2 chất B, C thì hiệu suất tạo thành C cao hơn

f. Xác định công thức cấu tạo của B và C

g. Phản ứng tạo thành A và B khác nhau ở điểm cơ bản nào?

h Lý do tại sao hiệu suất tạo thành C cao hơn tạo thành B

b - Khối lượng phân tử A = 236

 A có chứa một liên kết đôi Trong phân tử A có chứa vòng anisol

Nó lại được hình thành từ axit HOOC– CH2–CO–CH2–COOH và có công thức phân tử C12H12O5.

Do có sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong anisol nên nhóm t hế buộc phải nằm ở

vị trí para so với nhóm –OCH3 Như vậy công thức cấu tạo của chất A sẽ như sau:

H3CO

COOH COOH

Vì A tạo được anhydrit nên hai nhóm -COOH buộc phải ở cùng phía so với liên kết đôi

c Các đồng phân của A

OCH3

COOH

COOH axit-(E)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic

OCH3

COOH

COOH axit-(Z)-3-(2-metoxyphenyl)-2-pentendioic

Hai chất này là enantiome

e Cấu hình tuyệt đối tại các trung tâm lập thể

là do sự cản trở không gian của các nguyên tử hydro trong nhóm –OCH3 Như vậy sự tấn công có thể xảy

ra ở hai vị trí ortho và para nhưng hướng tấn công ortho được ưu tiên hơn do sản phẩm trung gian có thểvòng hóa được để tạo sản phẩm bền B

h Phenol chỉ có 1 nhóm –OH trong vòng phenyl còn resoxinol thì lại có đến 2 nhóm –OH trong vòng

phenyl mà hai nhóm này lại ở vị trí meta Điều này dẫn đến vị trí 4 trong resoxinol có mật độ electron lớn

đối với resoxinol

6 1

5 4 3

2 OH

Như vậy thì trong cùng điều kiện phản ứng thì lượng sản phẩm C luôn nhiều hơn B

Bài 7: Sự phát triển của các loại dược phẩm mới phụ thuộc chủ yếu vào tổng hợp hữu cơ Phương pháp

chỉnh lại phân tử (fine-tuning) được sử dụng để có thể nhận được các tính chất như mong muốn Sau đây làqúa trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (c òn được gọi là proxymetacaine), chất này được sửdụng để điều trị các bệnh về mắt

1 Hoàn thành qúa trình tổng hợp bằng cách viết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D và E

O

HO

n-C3H7Cl A

2 Khi ta nitro hóa axit - m – hydroxybenzoic thì thu được những sản phẩm nào?

3 Khi t – C4H9Cl được sử dụng ở bước 2 thay cho C3H7Cl thì điều này sẽ dẫn tới:

a Một sản phẩm tương tự B (nếu điều này đúng hãy viết CTCT sản phẩm)

D

H2N

H3CH2CH2CO

O OCH2CH2N(C2H5)2

Cl +

-CH3CH2 O C

OH Cl

Bài 9: Loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong tất cả mọi thời đại là axit axetylsalixilic (ASS), nó

được bày bán rộng rãi trên thị trường dưới tên thương mại là aspirin để làm thuốc chống nhức đầu Cái tên

aspirin là do một công ty ở Đức đề xuất năm 1899 ASS có thể được tổng hợp bằng con đường sau đây:

Viết công thức cấu tạo của A, B, C và ASS

BÀI GIẢI

Phản ứng đầu tiên là phản ứng Kolbe – Schmidt, tiếp theo là phản ứng proton hóa, sau phản ứng này thì axitsalixilic B được hình thành Phản ứng với anhydrit axetic sẽ dẫn đến việc tạo thành axit axetylsalixilic ASS

Bài 10:Sildenafil (một loại thuốc tăng lực) đ ược tổng hợp theo sơ đồ:

EtO A c, 500C , 4 h

H2(50 psi), 5% Pd/C

E D

O H

O

O Et

OO

N

S

H NN

Pr

N

NEt

O2

C H3

K I

N H

N

E, EtO A c

1 Hãy hoàn chỉnh dãy phản ứng trên, biết rằng:

o Quá trình chuyển sang G có tạo thành axit sunfonic trung gian sau đó m ới chuyển

O O

EtOAc, 500C, 4 h SOCl 2 , DMF, toluen, 55oC, 6 h

N N

N N

Pr

O 2 N

EtO O

N N

CH3HO

O N N Pr

HO O

N N

CH 3

-OEt

SO2Cl

OH O

G

OEt

S

OH O

OEt

S

O O

N

N N

H2N

N N

N HN

OEt

S

O C

O2

N CH3N

N N O

N N

N HN

I

B không tồn tại vì phản ứng không xảy ra

Bài 12: Sản phẩm nào được tạo thành khi cho stiren oxit tương tác v ới dietylmalonat?

Bài 13: Viết công thức cấu trúc các dạng enol của dietylmalonat (1), Etylaxetoaxetat (2) Trong các cấu

trúc của (2), cho biết dạng nào bền nhất, dạng nào kém bền Giải thích?

COOH

OPhO

- Dạng A ít bền do nối đôi không li ên hợp

- Dạng B bền nhưng không có cộng hưởng este

- Dạng C bền nhất do có nối đôi li ên hợp và cộng hưởng este

CH3COCH2COOEt C

C H C

C H C

Bài 14: Khi xử lý axit salixylic với dung dịch n ước brom dư thì axit dễ dàng tạo thành tribromphenol.

Viết cơ chế Có thể chờ đợi phản ứng của axit m - và p-hidroxibenzoic không?

BÀI GIẢI:

OH COOH

-Tạo thành  xetoaxittorng gian, loại hợp chất này dễ bị decacboxyl hóa

Đồng phân meta- khó xảy ra phản ứng vì không tạo thành  xetoaxit

Đồng phân para- có thể được vì hợp chất này là  xetoaxitcó nối đôi ở  ,

O

COOH Br

Part 2: AMINOAXIT – AMIN – PROTEIN

N

O

N O

O N

N

-Bài 1: Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H; c òn lại là N Dung dịch A trong nước có nồng độ %

khối lượng bằng 3,138%, sôi ở nhiệt độ 10 0,372oC; hằng số nghiệm sôi của n ước là 1,86oC

1 Xác định công thức phân tử của A.

2 Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin -3-cacboxilic) và F

(N-metylprolin) Hãy xác định công thức cấu tạo của A v à cho biết giữa E và F chất nào được sinh ranhiều hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn

3 A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E v à

axit piperidin-2-cacboxilic Xác định công thức cấu tạo của B

4 Cho A và B tác dụng với HCl theo tỷ lệ mol 1:1, chất n ào phản ứng dễ hơn? Viết công thức cấu tạo

642,8:12

074,74

1100862,96

138,386,1t

anabazin

N

NCOOH

H

NH

4.

Cl

-N

NHN

N

-Bài 2: Sắp xếp có giải thích sự tăng dần tính axit của:

COOH COOH

Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D)

(A) và (B) có N nên tính axit l ớn hơn (D) và (C)

(A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với (B)

Bài 3: L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK1 = 1,99 và pK2 = 10,60 Piroliđin (C4H9N) làamin vòng no năm cạnh

1 Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin Tính pHI của hợp chất này.

2 Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hóa H2A+ và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 2,50

3 Tính gần đúng tỉ lệ dạng đeproton hoá A và dạng trung hoà HA của prolin ở pH = 9,70

4 Từ metylamin và các hóa chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các ch ất vô cơ), hãy

viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperiđin

[HA][H ]K

Hay tỉ lệ giữa dạng proton hóa v à dạng trung hoà là 0,309

CH3N COOC2H5O

2 H 3 O+, to

CH3N

OH C6H5

CH3N

C6H5

H 2 SO 4 , 170 o C

CH3N

C6H5

H2, Ni, t o

Bài 6: Từ benzen hoặc toluen và các chất vô cơ tổng hợp được các dược chất sau:

Axit 4-amino-2-hidroxibenzoic; axit 5-amino – 2,4 – dihidroxibenzoic

b –NHCOOCH3 định hướng o, p; do kích thước lớn, tác nhân lớn nên vào vị trí p.

–NHCOOCH3este-amit thủy phân thành CO2 , còn – SO2NH2 bền hơn

Bài 8: TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp Thủy phân ho àn toàn 1 mol

TRF thu được 1 mol mỗi chất sau:

NH3 ;

N

H

COOH(Pro)

; HOOC-CH2-CH2-CH-COOH

NH2(Glu)

;N

NH

1 Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF.

2 Đối với His người ta cho pKa1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2 Hãy viết các cân bằng điện ly v à ghi chomỗi cân bằng đó một giá trị pKa thích hợp Cho 3 biểu thức:

pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ;

biểu thức nào đúng với His, vì sao?

3 Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon

chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử

BÀI GIẢI:

1 * Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu -His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1 nhóm –CO – NH2)

* Từ M = 362 đvC suy ra có tạo ra amid v òng (loại H2O)

* Từ dữ kiện vòng  5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh, còn Pro là aminoaxit

Công thức Fisơ:

NHCO

NH

NNH

2 Cân bằng điện ly của His:

H3N

CH2N H

NH

+

+

COO H

H3N

CH2N NH

+

COO H

CH2N NH

Bài 9: Thủy phân hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr Các peptit E

(chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số các sản phẩm thủy phân không ho àntoàn M Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác đ ịnh được amino axit Ala Thủy phân M nhờ tripsin thu đượctripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B

a. Xác định thứ tự liên kết của các amino axit trong M

b Amino axit nào có pHI lớn nhất và amino axit nào có pHI nhỏ nhất?

Biết cấu tạo chung của các amino axit l à H2N-CHR-COOH

AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr

R : CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2

BÀI GIẢI:

a Hexapeptit M có đầu N là Ala Thuỷ phân M nhờ tripsin xác định được tripeptit là: Ala – Tyr – Arg.

Dipeptit E có cấu tạo Arg-Phe Tripeptit G có cấu tạo: Arg-Phe-Ile Do vậy amino axit đầu C là: Gly.Ala –Tyr – Arg

Bài 11: Người ta phân lập được một tetrapeptit (peptit A) từ prothrombin người Cấu tạo của peptit A

được tiến hành xác định như sau:

a Bằng phương pháp Edman thì nhận được trình tự aminoaxit của peptit A là Leu-Glu-Glu-Val.

b Để tiếp tục xác định cấu tạo, ng ười ta tiến hành điện di trên giấy ở pH 6,5 peptit A và một peptit tổng

hợp B (cũng có trình tự aminoaxit là Leu-Glu-Glu-Val) thì lại nhận được quãng đường di chuyển không

giống nhau, cụ thể như hình dưới đây:

Peptit A

Peptit B

2,5 1,7

CH

Br

CH3CH2 CH3(C2 H5 OOC)2 CH2 1  KOH Br 2 t 0

c Khi thuỷ phân hai peptit A và B bằng HCl 6N ở 110oC, thì cả A và B đều cho Leu(1), Glu(2), Val(1); nhưng khi thuỷ phân bằng kiềm thì peptit B cho Leu(1), Glu(2), Val(1) còn peptit A cho Leu(1), X(2), Val(1).

Hãy giải thích các kết quả thực nghiệm để xác định cấu tạo của X và gọi tên X theo danh pháp IUPAC.

BÀI GIẢI:

Xác định cấu trúc của X

- Phương pháp Edman thực hiện ở pH thấp,biết được trình tự là Leu-Glu-Glu-Val

- Điện di ở pH 6,5 cho thấy peptit A dịch chuyển nhanh h ơn về phía cực dương(+), chứng tỏ A có điệntích âm lớn hơn B,tính axit của A lớn hơn B

- Khi thuỷ phân trong môi trường HCl 6N ở 110oC thì cả A và B đều thu được Leu(1), Glu(2) và Val(1).Kết hợp với phương pháp Edman ở trên cho thấy các quá trình này thực hiện ở môi trường axit mạnh,pHthấp.Ở pH thấp phân tử X bị đecacboxyl hoá,loại CO2 mất đi 1 nhóm –COOH

- Khi thuỷ phân bằng kiềm peptit A tạo ra Leu(1),X(2) v à Val(1),trong môi trường kiềm không có quátrình decacboxyl hoá nên nh ận được X(2)

- Kêt hợp các kết quả trhí nghiệm cho thấy X có th êm 1 nhóm –COOH so với Glu tức là khi loại 1 nhóm

–COO thì X chuyển thành Glu

X

NH2

CH2HOOC

HOOC CH CH2 CH

NH2COOH

COOH

X :

VËy

Gọi tên: Axit 3-aminopropan-1,1,3-tricacboxylic

Bài 12: Hợp chất A(C6H12N2O2) quang hoạt, không tan trong axit lo ãng và bazơ loãng, phản ứng vớiHNO2 trong nước tạo thành B (C6H10O4) Khi đun nóng B dễ dàng mất nước chuyển thành C (C6H8O3).Hợp chất A phản ứng với dung dịch brom và natri hydroxit trong nư ớc tạo thành D (C4H12N2), hợp chấtnày phản ứng với HNO2 khi có mặt axit clohydric cho metyletylxeton

1 Hãy xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D v à gọi tên các hợp chất tạo thành.

2 Hợp chất A có thể có cấu trúc như thế nào? Dùng công thức Fisơ để mô tả.

D là diamin, deamin hóa khi ph ản ứng với HNO2 và chuyển vị giống như pinacolin

Như vậy có thể viết như sau:

H3C

C O C O

O

toC-H2O

anhydrit-2,3-dimetylsucxinic

Bài 13: Tổng hợp hữu cơ

1 Hãy tổng hợp axit glutamic từ axit -xetoglutaric

2 Hãy tổng hợp prolin từ axit adipic.

2

1)SOCl 2) NH Br / KOH

2 4 2 2 4

HOOC(CH ) COOHH NCO(CH ) COOHA rồi tiếp tục như trên

2 Quá trình tổng hợp như sau:

Bài 14: Peptit A có khối lượng phân tử 1007 Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với

số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro v à Tyr Oxy hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứahai gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axitsunfonic

1 Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua?

Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6) Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân

được xác định trong những cách sau Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với

2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) đ ể cho DNP – peptit Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit,thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các D NP

– aminoaxit chuẩn

2 Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp Điều

này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điệncủa nó (không cần hóa học lập thể)

Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100oC với hydrazin, chất này bẻgãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, cònnhóm cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ

tự toàn bộ của B1 – B6 như sau:

Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau:

B7: Gly – NH2(glyxinnamit) B8: Cya, Glu, Ile, TyrB9: Asp, Cya, Leu, Pro

3 Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó

bằng axit

4 Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9.

5 Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua.

Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị Quan sát kỹlưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầucòn có 3 đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành

6 Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất

cả các nguồn tạo amoniac có thể có

3 Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu.

4 Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu.

5 Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2

6 Cấu tạo điều chỉnh của A:

Cys – Tyr – Ile – Gln– Asn– Cys – Pro – Leu – Gly – NH2

Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac

Bài 15: Phản ứng ngưng tụ giữa axit cacboxylic v à amin sinh ra amit Ví dụ: ngưng tụ axit fomic với

dimetylamin sinh ra N,N-dimetylfomamit, nó có các cấu trúc cộng hưởng sau:

1 Xếp các chất N,N-dimetylfomamit (A) N-metylaxetamit (B) và propanamit (C) theo thứ tự tăng dần

nhiệt độ sôi

2 Nhóm cacbonyl thường được nhận diện bằng dải hấp thụ mạnh trong phổ hồng ngoại (IR) Vị trí vân

hấp thụ phụ thuộc vào độ bền liên kết C = O Đối với amit thì độ bền của liên kết C = O có thể được xác

định dựa vào hình vẽ trên Ví dụ: nhóm C = O của xiclohexanon cho vân hấp thụ ở 1715cm-1 Để so sánhvới xiclohexanon thì các giá trị nào sau đây là phù hợp với nhóm C = O của propanamit?

a) 1660cm-1do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl

b) 1660cm-1do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl.

c) 1740cm-1do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl

d) 1740cm-1do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl

3 Glyxin (H2N – CH2– COOH) là- aminoaxit Ba phân tử glyxin có thể tạo ra tripeptit Gly–Gly–Glythông qua phản ứng ngưng tụ tạo thành amit và kèm theo sự tách loại hai phân tử nước Hãy viết côngthức cấu tạo của tripeptit

4 Khi- aminoaxit chứa nhoam thế thìu lúc này sẽ xuất hiện hiện tượng đồng phân quang học Ví dụ:L–alanin và D–alanin là hai enantiome Như vậy đối với 3 peptit glyxin, L –alanin và D–alanin ta có thể

thu được bao nhiêu tripeptit?

N

H2

OH H H

O

N

H2

OH H C

H3

O

Glyxin (Gly) L-Alanin (L-Ala) D-Alanin (D-Ala)

5 Tổng cộng có bao nhiêu đồng phân quang học từ các tripeptit trên?

Hiện nay, “polyacrylamide gel with electrophoresis” (PAGE) được sử dụng rộng rãi trong việc phân tíchprotein và axit nucleic Tuy nhiên một trong số những ứng dụng của keo polya mit là phân lập các hợp chấtphenol bằng sắc ký bản mỏng Các phenol có c hứa các nhóm thế khác nhau thì có tính axit khác nhau.Tính axit khác nhau thì liên kết với keo PAGE càng mạnh

6 Sắp xếp các chất sau: phenol (D), 4 – metylphenol (E) và 4–nitrophenol (F) theo thứ tự giảm dần khả

năng liên kết với PAGE Khả năng hấp thụ một chất trong phổ tử ngoại - khả kiến (UV – Vis) phụ thuộc

vào số liên kết đôi liên hợp trong phân tử đó Một hợp chất có từ 5 nối đôi liên hợp trở lên thì có xu hướnghấp thụ ánh sáng trong v ùng khả kiến nên kết qủa là chúng có màu Ví dụ phenolphtalein là một chất chỉthị axit – bazơ thông dụng Trong dung dịch có tính axit và trung t ính nó không có màu còn trong dungdịch bazơ nó có màu đỏ tím (pH: 8,3 – 10,0)

7 Viết công thức cấu tạo của H.

8 Phenolphtalein có thể được điều chế bằng cách cho chất G phản ứng với hai mol phenol G phải là

chất nào trong số các chất dưới đây để phản ứng đạt hiệu suất cao nhất

H H O

O

H OH

O

O

O

O O

O

BÀI GIẢI:

1 Thứ tự sắp xếp các chất theo nhiệt độ sôi: C > B > A.

Giải thích: Từ cấu trúc cộng hưởng của amit cho thấy nó có một phần điện tích âm trên nguyên tử oxy vàmột phần điện tích dương trên nguyên tử nitơ Amin bậc 1 và bậc 2 có liên kết hydro mạnh hơn amin bậc

3 (Propanamit: 79oC; N- metylaxetamit: 28oC và N,N-dimetylfomamit: -61oC)

d ạng lưỡng cực

4 27

5 Trong số đó thì 26 tripeptit có đồng phân quang học

Aminoaxit không có tính quang ho ạt: H2N – GGG – OH

Aminoaxit có tính quang hoạt: H2N–GGLA–OH; H2N–GGDA–OH …

6 Khả năng liên kết với PAGE giảm dần theo thứ tự F > D > E.

OH

O

O O

8 Chất d

Bài 16: Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của

sự sống Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit -- aminocacboxylic Peptit là cac protein

“thu nhỏ” với một vài aminoaxit Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của

nhóm amin của aminoaxit này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận

1 Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng.

Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò

cực kỳ quan trọng Phương pháp Sanger giúp ta n hận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lýaminoaxit với 2,4-dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptitvới xúc tác axit Aminoaxit đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ dàng được nhận diện bằng phươngpháp sắc ký giấy Sanger đã được trao giải thưởng Nobel năm 1958 và 19 80

2 Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức

là H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N

Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng cách sử dụngenzym cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch Đối với mộttetrapeptit chứa cac aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì ph ương pháp thủy phân bằng enzymcacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi C được nhận diện là F phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu

O Ph

O Ph

N

H

OH O

3 Không thể biết được thứ tự hai aminoaxit giữa là AL hay LA nên peptit ban đ ầu có có thể có cấu tạo

như sau: GALF hoặc GLAF

Bài 17: Coniin là hợp chất rất độc được tìm thấy trong cây độc sâm (conium maculatum) Triết gia cổ đại

người Hy Lạp Socrates đã bị giết bởi chất này Coniin là một hợp chất chứa nitơ và là một ancaloit Xácđịnh hóa tính và hóa lập thể của coniin bằng cách hoàn thành các chuỗi phản ứng sau Vẽ CTCT A, B, C

Trong đó:

Hofmann exhaustive methylation: sư metyl hóa triệt để theo Hofmann

Optically active: hoạt động quang học

BÀI GIẢI:

Bước oxy hóa bằng KMnO4 tham khảo trong tài liệu: A M Castano, J.M Cuerva, A M Echavarren,

Tetrahedron Letters, 35, 7435-7438 (1994)

Bài 18: Peptit là các polyamit mạch thẳng sinh ra bằng các li ên kết “đuôi nối với đuôi” của các aminoaxit

có cấu hình L (tức S)

1 Các dipeptit nào có thể được tạo thành bằng cách ngưng tụ L–alanin và L–phenylalanin? Sử dụng các

công thức lập thể trong câu trả lời

2 Sự kéo dài từng phần mạch peptit hầu hết luôn bắt đầu từ nguyên tử C của các aminoaxit bậc ba (sử

dụng ở dạng este) liên kết với mỗi đơn vị aminoaxit kế tiếp (sử dụng ở dạng dẫn xuất thế ở Ni tơ) dẫn đến

sự thay thế nguyên tử N - thế trước khi đơn vị kế tiếp được gắn vào Dẫn xuất thế thường được sử dụng làcác nhóm ankoxy cacbonyl ROCO – và dẫn xuất cacbamat của nó

Hãy giải thích lý do tại sao sự hiện diện của nhóm thế (nhóm bảo vệ) của nguy ên tử nitơ amin làm trở

ngại việc tạo liên kết amit với nhóm cacboxyl a Vì nitơ bây giờ chỉ còn có 1H ; b Vì nhóm bảo vệ có mật độ electron ít hơn nguyên tử nitơ ; c Vì nhóm bảo vệ chắn sự tấn công của nhóm cacbonyl ; d Vì sự kháng tĩnh điện ; e Vì nó vốn đã là một amit.

3 Vẽ các công thức cộng hưởng của một nửa nhóm amit Sử dụng các ký hiệu lập thể và các mũi tên để

chỉ rõ sự chuyển dịch electron

4 Tác nhân nào dưới đây sẽ được sử dụng để gắn nhóm benzylcacbamat vào một amin (nhóm Bergmann

– Zervas) Viết phản ứng a C6H5CH2OCONH2, b C6H5CH2OCO2CH3, c C6H5CH2OCO2C(CH3)3,

d C6H5CH2OCOCl, e C6H5OCOCl

5 Việc loại nhóm bảo vệ ankoxycacbonyl thường kèm theo phản ứng cắt mạch dưới tác dụng của các

axit theo sơ đồ:

Xếp khả năng tăng dần tính h oạt động của các cacba mat sau đây dưới tác dụng của axit:

BÀI GIẢI:

1 Công thức cấu tạo các peptit có thể có:

Các dipeptit vòng (dixeto piperazin) cũng được chấp nhận:

2 Câu trả lời tốt nhất là b và e

3.

4 Tác nhân e (benzylclofo miat) sẽ phản ứng với amin theo sơ đồ sau:

5 Nếu chúng ta giả thiết trạng thái chuyển tiếp có tạo thành ion cacboni thì chất nào tạo

thành ion cacboni dễ dàng nhất thì tính bền cũng tỉ lệ thuận với khả năng đó Trong

chất D thì có sự giải toả electron mạnh nhất:

và khó nhất ở A:

Giải thích tương tự ta thấy cation tạo thành từ B bền hơn C Như vậy thứ tự sẽ là: D > B > C > A

Bài 19: Công thức cấu tạo của các chất A v à B trong sơ đồ điều chế nhựa melamin sau:

Xianogen cloruaANH 3 Xianuramit (melamin) CH O 2

B



N

N N

NH2

NH2N

H2

BÀI GIẢI:

N N Cl

Cl Cl

NH3

N

N N

NH2

NH2N

H2

N N NHCH2

Công thức chiếu Fischer của E (cystein) E có cấu hình R vì độ hơn cấp của -CH2SH > -COOH

Bài 21: Sau khi xử lí hỗn hợp lõi ngô hoặc vỏ trấu có chứa pentozan (C5H8O4)n với dung dịch axit

clohiđric 12% rồi tiến hành chưng cất, nhận được chất lỏng A (C5H4O2) màu vàng có mùi thơm Cho A phản ứng với KOH rồi axit hóa thì nhận được B (C5H4O3) và C (C5H6O2).

a Viết phương trình phản ứng thuỷ phân pentozan tạo thành A và công thức của A, B, C.

b Viết phương trình phản ứng của B tác dụng với C khi có

xúc tác axit.

c Hãy trình bày điều kiện nitro hoá A để nhận được D (C5H3NO4).

d Viết phương trình phản ứng của D tác dụng với: (I) ; (II).

(II) NH

BÀI GIẢI:

1 Trong lõi ngô và vỏ trấu có chứa pentozan, khi đun nóng với dung dịch HCl 12% chuyển

thành pentozơ rồi tách nước cho fufurol

II S

NHS

OCHO

Bài 22: Geniposit (hình dưới) là một hợp chất được tách ra từ quả dành dành Thuỷ phân geniposit sinh ra hai sản phẩm là genipin và D-glucozơ Genipin tham gia phản ứng tạo màu với gelatin (đây

là cơ sở để phát hiện dấu vân tay trong kỹ thuật hình sự).

Hãy viết sơ đồ phản ứng tạo genipin v à phản ứng của genipin với một aminoaxit để giải thích hiện

tượng trên

OOO

OH

HOHO

O

COOCH3

OHOH2C

O

COOCH3

O

CH2OHOH

HO

HO

H

HOHO