Bài giảng hóa hữu cơ chuyên đề 5 nguyễn thị hiển

BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ HÓA HỮU CƠ Dành cho lớp học hè Giảng viên: Nguyễn Thị Hiển Bộ môn : Hóa Học – Khoa Mơi Trường Chun đề : HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN A Gluxit (cacbohydrat) ­Khái niệm hợp chất gluxit ­Nguồn gốc của gluxit ­Vai trò của gluxit I Monosaccarit * Ví dụ: Glucozơ là 1 andohexozơ HOCH2(CHOH)4CHO ­ Phân tử có 6 ngun tử Cacbon ­Có 1 nhóm chức CHO và 5 nhóm OH ­Có 4 ngun tử Cacbon bất đối là C2, C3, C4, và C5 ­ Có 16 đồng phân quang học 16 đồng phân quang học glucozơ CHO CHO H C OH HO C H HO C H H C OH HO C H H C OH H C OH HO C H H C OH H C OH HO C H H C OH CHO CH2OH CH2OH D (+) aloz¬ L (-) aloz¬ CHO CHO CH2OH D (+) altroz¬ CHO CHO H C OH HO C H HO C H HO C H CH2OH L (-) altroz¬ CHO HO C H H C OH HO C H H C OH HO C H H C OH HO C H HO C H H C OH H C OH H C OH HO C H H C OH HO C H CH2OH CH2OH D (+) manoz¬ L (-) manoz¬ H C OH CH2OH D (+) taloz¬ HO C H CH2OH L (-) taloz¬ 16 đồng phân quang học glucozơ CHO H C OH CHO CHO HO C H HO C H H C OH H C OH HO C H H C OH HO C H CH2OH CHO H C OH HO C H H C OH HO C H HO C H H C OH H HO C H CH2OH CH2OH C OH CH2OH D (+) glucoz¬ L (-) glucoz¬ D (+) huloz¬ L (-) huloz¬ CHO CHO CHO CHO HO C H HO C H H C OH HO C H HO C H H C OH CH2OH D (+) galactoz¬ H C OH H C OH HO C H CH2OH L (-) galactoz¬ H C OH HO C H H C OH CH2OH D (+) Iđozơ H C OH HO C H H C OH HO C H CH2OH L (-) Iđozơ CHO H HO Nghiờn cứu cấu dạng glucozơ OH H H OH H OH Có nhóm CHO Có nhóm OH CH2OH Dự đốn: Glucozơ có tính chất andehit poliancol                     Thực tế: + Glucozơ khơng phản ứng màu                 với thuốc thử Shiff,  + khơng phản ứng với NaHSO3 + Phản ứng với CH3I tạo hợp chất                  có 5 nhóm ete + Phản ứng với CH3OH/HCl thì được                 hợp chất có 1 nhóm ete + Glucozơ thể hiện một số  tính chất của nhóm andehit,  + thể hiện tính chất của  poliancol Thực tế, dung dịch 99,5% glucozơ dạng vòng, 0,5 % dạng mạch hở CH2OH H H OH O H OH OH H CHO H HO H OH H OH CH2OH OH ­glucopiranozơ OH H Nhóm OH  sơmiaxetal H CH2OH H O H OH OH H H OH H OH ­glucopiranozơ 0,5% dạng mạch hở 99,5% dạng vịng Nhóm OH  sơmiaxetal Các cấu dạng của Glucozo HO C H CH2OH O H H OH H OH H OH H H H C OH HO C H OH H C OH O H C -D (+) glucopyranoz¬ CH2OH (Tnc: 150 C, [ ]=+19 ) C OH HO C H H H OH O OH OH H C H H C OHO H C CH2OH -D (-) fructofuranoz¬ CH2OH C OH HO C H H C OH H C OH H C CH2OH C O C OH C H H C H C O H CH2OH HO C H OH H C OHO H OH H C CH2OH D (-) fructoz¬ OH H OH OH (Tnc: 1460C, [ ]=+10906) CH2OH HO H CH2OH O H OH H CH2OH -D (+) glucopyranoz¬ CH2OH D (+) glucoz¬ HO C HO H H C OH CH2OH CH2OH H C OH CHO H OH O CH2OH OH H CH2OH -D (-) fructofuranoz¬ OH 2. Tính chất của monosaccarit a. Tính chất vật lí: monosaccarit là những chất rắn kết  tinh, có vị ngọt và là chất quang hoạt b. Tính chất hóa học: + Các phản ứng của nhóm C=O: Các phản ứng của nhóm C=O: +Phản ứng của andozo với chất oxi hóa: + [Ag(NH3)2]OH Hoặc + TT Feling  Hoặc + Br2 + H2O + KMnO4 + H2SO4 Hoặc + HNO3 CHO H HO O OH H H OH H OH CH2OH + HOCH2CH2OH H HO C H O CHO H OH H +HNO3 HO OH H H OH H OH H OH H OH CH2OH COOH Các phản ứng của nhóm C=O: fructoz¬ xetozo HO- glucoz¬ andozo +Phản ứng của xetozo với chất oxi hóa: + Fructozo (và các xetozo) phản ứng với TT  Tolen, TT Feling giống glucozo vì các phản  ứng đó có mơi trường kiềm + Fructozo (và các xetozo) khơng phản ứng  với Br2 vì nước brom là mơi trường axit + Điều chế aminoaxit + Aminoaxit  được điều chế bằng nhiều phương pháp ­ Phản ứng của NH3 đậm đặc CH3 - CH-COOH Cl NH3 CH3 - CH-COOH NH2 HCl ­ Phản ứng của kaliphtalimit với các  ­ halogen este O C O C N -K C O Cl -CH2 -COOC2H5 H2O C O NH2 -CH2 -COOH N - CH2 -COOC2H5 KCl COOH COOH C2H5OH + Tính chất của aminoaxit + Aminoaxit  là các chất rắn, có vị ngọt, tan tốt trong nước + Trong nước, aminoaxit tan và có thể điện li theo kiểu axit hoặc bazơ  (COOH)m R +mHOH (NH2)n +m H3O R (NH2)n (COOH)m R (COO)m +nHOH (NH2)n (COOH)m +n OH R (NH3)n + Vì vậy, aminoaxit  thường tồn tại dạng ion lưỡng cực (COO)m R (NH3)n Thơng thường n=m=1 + Tính chất của aminoaxit + Điểm đẳng điện:   ­ Là pH của dung dịch mà tại đó aminoaxit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực và có  tổng số điện tích âm bằng tổng số điện tích dương, tức phân tử trung hịa về điện.   ­ Kí hiệu là pI + Ứng dụng của pI:  ­Mỗi Axit amin có 1 giá trị pI khác nhau.  ­ Ứng dụng để tách các aminoaxit ra khỏi hỗn hợp + Tính chất của aminoaxit * Tính chất hóa học + Tính lưỡng tính: tính axit của nhóm COOH và tính bazo của nhóm NH2 Hồn thành sơ đồ sau bằng các phản ứng : + NaOH + HCl Alanin                 A                 B + HCl + NaOH Alanin                C                  D + Phản ứng ngưng tụ tạo poliamit H - NH - CH-CO OH r - H2O H - NH - CH-CO OH r - NH - CH-CO - NH - CH-CO - r r +  Phản ứng tạo phức với một số kim loại: CH2 -NH2 CO-O Cu O-CO Co nh CH2 O - CO NH2 -CH2 +  Phản ứng đề cacboxyl hóa: CH3 - CH-COOH enzim NH2 CH3 - CH2 -NH2 CO2 + Phản ứng oxihoa: CH3 - CH-COOH NH2 [O] enzim CH3 - C-COOH O axit piruvic NH3 + Tính chất của aminoaxit * Tính chất hóa học +  Phản ứng với axit HNO2 CH3 - CH-COOH NH2 HNO2 CH3 - CH-COOH OH N2 +H2O +  Phản ứng màu của axit amin với ninhidrin R-CH -COOH NH2 O C C O C =O t O C C O O C C =N -C C OH Hợp chất có màu tím RCHO +CO2 D. Protein + Protein là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn,  thành phần cấu tạo chủ yếu là các axit amin + Nguồn gốc + Vai trị + Liên kết peptit : là nhóm liên kết –NH­CO­ + Protein có 3 bậc cấu trúc ­ Cấu trúc bậc 1: dạng mạch thẳng, các liên kết chủ yếu là liên  kết peptit = = = -NH - C - CH -NH - C - CH -NH - C - CH O R O R O R H N C C H H O N C N C C O C HO N C C C O H O H N C N C H C O NC H C O N C C H H O N N C C O ­ Cấu trúc bậc 2 của protein:  H N O C C C N C H O R R O H H C C N N C H C H O R H O H C C R H N R C C O R H H C C NC N H H O H H C N H R N R C C H O H H O C N C C O C H R ­ Cấu dạng xoắn                      và dạng gấp β ­Liên kết tạo nên cấu trúc bậc 2 của protein là liên kết hidro giữa  nguyên tử H của nhóm NH trong liên kết peptit với nhóm nguyên tử O  trong nhóm C=O ­ Nếu liên kết hidro trong cùng 1 mạch peptit có cấu dạng xoắn  ­ Nếu liên kết hidro tạo thành giữa 2 chuỗi polipeptit có cấu dạng gấp  β Cấu trúc bậc 3 của protein Cấu trúc  bậc 3  của  protein,  cấu  dạng  mạch  không  gian Gli Xis Val Glu I leu Xis Ala 11 Leu Tir Ser Glu Leu Gli Xis Val 28 Xis Val Leu His Glu Asp Phe Gli Ser Ser His Leu Val Asp Tir 20 Xis 40 Asp Gli Xis Val Leu Glu Arg Gli Tir Glu Ala Leu Ala 51 Phe 45 Phe Tir Tre Met Pro ­Liên kết tạo nên cấu trúc bậc 3 của protein là liên kết cầu sunfua ­S­ S­ giữa các nguyên tử S trong nhóm SH của axit amin cystein này với  nguyờntStrongnhúmSHcamtxớchcysteinkhỏc Phn ng mu ca protein +PhnngmuXantoprotein HNO3đ ặ c = Ch -CH -C NH O N O O2N OH NH OH CH2 -CH -C NH O O = O2N O = OH N O ONH4 CH2 -CH -C NH O Kết tủa vàng + Phản ứng màu biure: Các hợp chất polipeptit tạo hợp chất phức  màu xanh tím với ion Cu2+ trong mơi trường kiềm BÀI TẬP CHƯƠNG 3 1. Phân biệt Glucozơ và fructozơ 2. Disaccarit A khơng có tính khử, khi thủy phân A thu  được 2 monosaccarit khác nhau. A là gì và có cơng  thức cấu tạo như thế nào? 3. Phân biệt các chất rắn: tinh bột, glucozơ và  saccarozơ 4. Nêu phương pháp hóa học nhận biết các dung dịch  mất nhãn sau: protein, alanin, glucozơ và chất béo BÀI TẬP CHƯƠNG 1 1. Viết tất cả các cơng thức cấu tạo các đồng phân của hợp  chất có cơng thức phân tử là: a. C5H10(11dp)  b. C4H8O (7dp) c. C8H8O2 (34 dp) Gọi tên các hợp chất bằng tên quốc tế 2. Các hợp chất dưới đây, hợp chất nào có đồng phân hình  học. Gọi tên cấu hình của các hợp chất có đồng phân  hình học CH2Cl H CH3 C2H5 CH3 CH3 H H C=C C=C CH2Cl H CH3 CH3 C=C CH3 H H C=C CH3 C2H5 C2H5       A                              B                             C                            D C=C CH3 H CH3CH=CH H C=C H CH H C=C CH3 CH=CH2 H CH2Cl C=C CH3       E                              F                          G                                    H CH2Cl H BÀI T ẬP CH 1. Hoàn thành các ph ản ứƯƠ ng sau:NG 2 a. 2­metylbutan + Br2  b. 2,2,3­trimetylbutan + Cl2  c. 2­metylbut­2­en + H2O → d. pent­2­en + HCl → t e. C6H5CH3 + Br2   o Fe f. C6H5CH3 + Br2    2. Disaccarit A khơng có tính khử, khi thủy phân A thu được  2 monosaccarit khác nhau. A là gì và có cơng thức cấu  tạo như thế nào? 3. Phân biệt các chất rắn: tinh bột, glucozơ và saccarozơ 4. Nêu phương pháp hóa học nhận biết các dung dịch mất  nhãn sau: protein, alanin, glucozơ và chất béo KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 1. Hãy chỉ ra công thức cấu tạo của đường Mantozo và Lactozo CH2OH CH2OH O H O H H H OH H OH H O OH OH OH H OH H CH2OH CH2OH O H O OH H H OH H OH H O OH H OH H OH H B A CH2OH OH O OH H CH2OH H O OH H H OH H CH2OH O H H OH H O H OH OH OH H C CH2OH OH O H H CH2OH O H H OH H O H OH H OH OH OH H E H CH2OH O H H OH H O H OH OH OH H D CH2OH CH2OH OH O H O OH H OH H OH H O H H OH H OH H F KIỂM TRA CHUYÊN ĐỀ 2. Phân biệt aminozơ, glucozo, alanin và protein bằng phương  pháp hóa học