Lý thuyết amin, amino axit, peptit

AMIN, AMINO AXIT, PEPTIT A.

AMIN, AMINO AXIT, PEPTIT

A AMIN

I KHÁI NI M, PHÂN LO I, DANH PHÁP VÀ NG PHÂN

1 Khái ni m

- Khi thay th m t hay nhi u nguyên t hidro trong phân t NH3 b ng 1 hay nhi u g c hiđrocacbon ta đ c phân t amin

- G c hiđrocacbon cĩ th là g c no, ch a no, th m…

=> Khi g c no ng i ta g i là amin béo, khi g c là nhân th m g i là amin th m

2 Phân lo i

a) Theo đ c đi m c u t o c a g c hiđrocacbon: amin th m, amin béo, amin d vịng Ví d :

b) Theo b c c a amin: B c amin: là s nguyên t H trong phân t NH3 b thay th b i g c hiđrocacbon Theo đĩ, các amin đ c phân lo i thành: amin b c 1, b c 2, b c 3 Ví d :

Note: B c c a amin b ng s nguyên t H đ c thay th trong phân t NH3 hay nĩi cách khác b ng s g c hiđrocacbon liên k t v i 1 nguyên t N

3 Danh pháp

- Tên c a amin đ c g i theo danh pháp g c – ch c; tên thay th ; và ngồi ra m t s đ c g i theo tên th ng (tên riêng)

- Nhĩm NH2 khi đĩng vai trị nhĩm th thì g i là nhĩm amino, cịn khi là nhĩm ch c thì g i là nhĩm amin

a Tên g c – ch c: tên g c hiđrocacbon + amin (vi t li n nhau) (ank + yl + amin)

b Tên thay th : tên hiđrocacbon + amin (ankan + v trí + amin)

* Amin b c 1: Tên m ch chính – s ch v trí nhĩm –NH2 - amin

* Amin b c 2 và 3: (N ho c N,N – (tri) + tên g c hidrocacbon + tên c a amin m ch chính (m ch dài nh t)

c M t s tên thơng th ng c a amin

C6H5-NH2 : Anilin

Chú ý:

- Tên các nhĩm ankyl đ c theo th t ch cái a, b, c…

- V i các amin b c 2 và 3, ch n m ch dài nh t ch a N làm m ch chính, N cĩ ch s v trí nh nh t t m t nguyên t N

tr c m i nhĩm th c a amin - Khi nhĩm –NH2 đĩng vai trị nhĩm th thì g i là nhĩm amino

Ví d : CH3CH(NH2)COOH (axit 2-aminopropanoic)

Hợp chất Tên gốc - chức Tên thay thế Tên thường

CH3CH2CH2 NH2 Propylamin Propan - 1 - amin

CH3CH(NH2)CH3 Isopropylamin Propan - 2 - amin

H2N(CH2)6NH2 Hexametylenđiamin Hexan - 1,6 - điamin

C6H5NHCH3 Metylphenylamin N -Metylbenzenamin N -Metylanilin

4 ng phân:

S đ ng phân c a amin: 2n-1

(1<n<5)

Bài tốn: Vi t đ ng phân amin C n H 2n+3 N

1 ng phân amin b c 1

Vi t các đ ng phân c a m ch cacbon C n m t t c s cacbon b c 1, 2, 3 không đ i x ng (n u có 2 cacsbon đ i x ng thì ch tính 1) ó chính là s

đ ng phân b c I

2 ng phân amin b c 2

T ng t , ta vi t đ ng phân m ch cacbon Cn Sau đó đ m s n i đ n không đ i x ng ó chính là s đ ng phân b c 2

3 ng phân amin b c 3

Cách 1: Vi t đ ng phân m ch cacbon C n+1 r i đ m s cacbon b c III không đ i x ng ó chính là s đ ng phân amin b c III

Cách 2: Ta th y s đ ng phân amin b c III tuân theo công th c:

1 2 1 2

- ng phân v m ch cacbon

- ng phân v trí nhóm ch c

- ng phân v b c c a amin

Chú ý: N u nh trong phân t amin có ch a liên k t đôi thì s nó còn bao g m có các đ ng phân hình h c n a

Ví d :

C

C

Amin b c 1: 4 đ ng phân Amin b c 2: 3 đ ng phân Amin b c 3: 1 đ ng phân a) C4H11N T ng có 8 đ ng phân

C

C

C

C C

Amin b c 1: 8 đ ng phân Amin b c 2: 6 đ ng phân Amin b c 3: 3 đ ng phân b) C5H13N T ng có 17 đ ng phân

C

Amin b c 1: 5 đ ng phân Amin b c 2: 2 đ ng phân Amin b c 3: 1 đ ng phân c) Amin là d n xu t c a benzene C8H11N T ng có 8 đ ng phân

II TÍNH CH T V T LÍ

- CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N, C2H5NH2 là ch t khí nhi t đ th ng, mùi khó ch u, đ c, d tan trong n c

- Các amin đ ng đ ng cao h n là ch t l ng ho c r n, đ tan trong n c gi m theo chi u t ng PTK

- Nhi t đ sôi c a các amin cao h n các ankan và th p h n ancol có cùng PTK Các amin phân c c và xu t hi n liên k t hiđro, nh ng liên k t hiđro gi a các amin y u h n liên k t hiđro gi a các ancol

- Trong các amin có b c khác nhau, amin b c ba sôi th p h n do không có liên k t hiđro, amin b c nh t luôn sôi cao h n

do có nhi u liên k t hidro h n

III C U T O PHÂN T VÀ TÍNH CH T HÓA H C

1 C u trúc phân t c a amoniac và các amin

2 C u t o phân t c a amoniac và các amin

TT LUY N THI & B I D NG KI N TH C NGÀY M I 18A/88 – INH V N T - TP H I D NG

Trên nguyên t nit đ u có c p electron t do nên NH3 và các amin đ u d dàng nh n proton => đ u có tính baz

3 c đi m c u t o c a phân t aniline

- Do g c phenyl (C6H5–) hút c p electron t do c a nit v phía mình, s chuy n d ch electron theo

hi u ng liên h p p – p (chi u nh m i tên cong) làm cho m t đ electron trên nguyên t nit gi m đi,

kh n ng nh n proton gi m đi

=> Tính baz c a anilin r t y u (không làm xanh đ c qu tím, không làm h ng đ c phenolphtalein)

- Nhóm amino (NH2) làm t ng kh n ng th Br vào g c phenyl (do nh h ng c a hi u ng +C) Ph n

ng th x y ra các v trí ortho và para do nhóm NH2 đ y electron vào làm m t đ electron các v trí

này t ng lên

4 So sánh l c baz

- M t đ electron trên nguyên t N: m t đ càng cao, l c baz càng m nh và ng c l i

- Hi u ng không gian: g c R càng c ng k nh và càng nhi u g c R thì làm cho tính baz gi m đi, ph thu c vào g c hiđrocacbon

Ví d tính baz c a (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N ; (C2H5)2NH > (C2H5)3N > C2H5NH2

b) Ph ng pháp

G c đ y electron làm t ng tính baz , g c hút electron làm gi m tính baz

Ví d : p-NO2-C6H4NH2 < C6H5NH2 < NH3 < CH3NH2 < C2H5NH2 < C3H7NH2

1 Tính ch t c a ch c amin

a Tính ch t baz : tác d ng lên gi y qu tím m ho c phenolphtalein và tác d ng v i axit

- Nguyên nhân gây tính baz - So sánh tính baz c a các ch t

- Dung dch metylamin và nhi u đ ng đ ng c a nó có kh n ng làm xanh gi y qu tím ho c làm h ng phenolphtalein do

k t h p v i proton m nh h n amoniac

- Anilin và các amin th m r t ít tan trong n c Dung d ch c a chúng không làm đ i màu qu tím và phenolphtalein

b Ph n ng v i axit HNO 2

- Amin b c m t dãy béo tác d ng v i axit HNO 2 nhi t đ th ng cho ancol ho c phenol và gi i phóng N 2

- Anilin ho c amin th m b c m t tác d ng v i HNO 3 nhi t đ th p cho mu i điazoni

- Amin no b c 1 + HNO 2 ROH + N 2 + H 2 O Ví d : C 2 H 5 NH 2 + HONO C 2 H 5 OH + N 2 + H 2 O

- Amin th m b c 1 tác d ng v i HNO 2 nhi t đ th p t o thành mu i điazoni

Ví d : C 6 H 5 NH 2 + HONO + HCl C 6 H 5 N 2 + Cl - + 2H 2 O

benzenđiazoni clorua

c Ph n ng ankyl hóa: ankyl b c m t ho c b c hai có th tác d ng v i d n xu t halogen (ankyl halogenua) CH3 I, …

Ph n ng này dùng đ đi u ch amin b c cao t amin b c th p h n

Ví d : C2H5NH2 + CH3I C2H5NHCH3 + HI

d) Ph n ng c a amin tan trong n c v i dung d ch mu i c a các kim lo i có hiđroxit k t t a

3CH3NH2 + FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3CH3NH3Cl

2 Tính ch t c a g c hiđrocacbon

C6H5-NH2 + 3Br2 => C6H2Br3NH2 + 3HBr 2,4,6-tribromanilin (k t t a tr ng)

IV I U CH

a) Thay th nguyên t H c a phân t amoniac

Ankylamin đ c đi u ch t amoniac và ankyl halogenua

b) Kh h p ch t nitro

Anilin và các amin th m th ng đ c đi u ch b ng cách kh nitrobenzen (ho c d n xu t nitro t ng ng) b i hiđro m i sinh nh tác d ng c a kim lo i (nh Fe, Zn…) v i axit HCl

Ho c vi t g n là: C H6 5NO26H Fe HClt0 C H6 5NH22H O2

B AMINO AXIT, PEPTIT

I NH NGH A, C U T O VÀ DANH PHÁP

1 nh ngh a: Amino axit là lo i h p ch t h u c t p ch c mà phân t ch a đ ng th i nhĩm amino (NH2) và nhĩm cacboxyl (COOH) - Cơng th c chung: (H2N)x – R – (COOH)y

Các nhĩm ch c cĩ th g n v i nh ng nguyên t cacbon no hay cacbon th m Tuy nhiên, các amino axit cĩ nhĩm cacboxyl và nhĩm amino liên k t v i nguyên t cacbon no (nh t là khi liên k t v i cùng m t nguyên t cacbon no) cĩ t m quan tr ng đ c bi t vì nhi u ch t trong s đĩ là nh ng đ n v c u t o c a phân t protein

H u h t các amino axit thiên nhiên cĩ trong thành ph n c u t o c a protein là nh ng -amino axit

2 C u t o phân t :

- Trong phân t amino axit, nhĩm NH2 và nhĩm COOH t ng tác v i nhau t o ion l ng c c

=> Vì v y amino axit k t tinh t n t i d ng ion l ng c c

- Trong dung dch, d ng ion l ng c c chuy n m t ph n nh thành d ng phân t

3 Danh pháp: cĩ 3 lo i tên

a) Tên thay th : axit + v trí + amino + tên axit cacboxylic t ng ng

Ví d : H2N–CH2–COOH: axit aminoetanoic HOOC–[CH2]2–CH(NH2)–COOH: axit

2-aminopentanđioic

b) Tên bán h th ng: axit + v trí ch cái Hi L p ( , , , , , ) + amino + tên thơng th ng c a axit cacboxylic t ng

ng

Ví d : CH3–CH(NH2)–COOH : axit -aminopropionic H2N–[CH2]5–COOH : axit -aminocaproic

H2N–[CH2]6–COOH: axit -aminoenantoic c) Tên thơng th ng: các amino axit thiên nhiên ( -amino axit) đ u cĩ tên th ng

Ví d : H2N–CH2–COOH cĩ tên th ng là glyxin (Gly) hay glicocol

Công thức Tên thay thế Tên bán hệ thống Tên thường Kí hiệu

CH2 -COOH

CH3 - CH - COOH

NH2

Axit

2 - aminopropanoic

Axit

CH3 - CH – CH -COOH

CH3 NH2

Axit - 2 amino -3 - metylbutanoic Axit  - aminoisovaleric Valin Val

TT LUY N THI & B I D NG KI N TH C NGÀY M I 18A/88 – INH V N T - TP H I D NG

COOH

NH2

CH2 CH

hiđroxiphenyl)propanoic

Axit  - amino -

(p - hiđroxiphenyl) propionic Tyrosin Tyr HOOC(CH2)2CH - COOH

NH2

Axit

2 - aminopentanđioic

Axit

2 - aminopentanđioic

Axit glutamic Glu

H2N - (CH2)4 - CH - COOH

NH2

Axit 2,6 - điaminohexanoic

Axit

,  - điaminocaproic Lysin Lys

4 Phân lo i

D a vào c u t o g c R đ phân 20 amino axit c b n thành các nhĩm

M t trong các cách phân lo i là 20 amino axit đ c phân thành 5 nhĩm nh sau:

a) Nhĩm 1: các amino axit cĩ g c R khơng phân c c k n c: Gly (G), Ala (A), Val (V), Leu (L), ILe (I), Pro (P)

b) Nhĩm 2: các amino axit cĩ g c R là nhân th m: Phe (F), Tyr (Y), Trp (W)

c) Nhĩm 3: các amino axit cĩ g c R baz , tích đi n d ng: Lys (K), Arg (R), His (H)

d) Nhĩm 4: các amino axit cĩ g c R phân c c, khơng tích đi n: Ser (S), Thr (T), Cys (C), Met (M), Asn (N), Gln (Q)

e) Nhĩm 5: các amino axit cĩ g c R axit, tích đi n âm: Asp (D), Glu (E)

II – TÍNH CH T V T LÍ

Các amino axit là các ch t r n khơng màu, v h i ng t, d tan trong n c vì chúng t n t i d ng ion l ng c c (mu i n i phân t ), nhi t đ nĩng ch y cao (vì là h p ch t ion)

III – TÍNH CH T HĨA H C

1 Tính ch t axit – baz c a dung d ch amino axit

a) Tác d ng lên thu c th màu: (H2N)x – R – (COOH)y

Khi: - x = y thì amino axit trung tính, qu tím khơng đ i màu

- x > y thì amino axit cĩ tính baz , qu tím hĩa xanh

- x < y thì amino axit cĩ tính axit, qu tím hĩa đ

b) Tính ch t l ng tính:

- Tác d ng v i dung d ch baz (do cĩ nhĩm COOH)

H2N–CH2–COOH + NaOH H2N–CH2–COONa + H2O

ho c: H3N+–CH2–COO– + NaOH H2N–CH2–COONa + H2O

- Tác d ng v i dung d ch axit (do cĩ nhĩm NH2)

H2N–CH2–COOH + HCl ClH3N–CH2–COOH

ho c: H3N+–CH2–COO– + HCl ClH3N–CH2–COOH

2 Ph n ng este hĩa nhĩm COOH

HCl

3 Ph n ng c a nhĩm NH 2 v i HNO 2

H 2 N–CH 2 –COOH + HNO 2 HO–CH 2 –COOH + N 2 + H 2 O

axit hiđroxiaxetic

4 Ph n ng trùng ng ng

- Do cĩ nhĩm NH2 và COOH nên amino axit tham gia ph n ng trùng ng ng t o thành polime thu c lo i poliamit

- Trong ph n ng này, OH c a nhĩm COOH phân t axit này k t h p v i H c a nhĩm NH2 phân t axit kia t o thành

n c và sinh ra polime

Thí dụ :

+ H - NH -[CH2]5CO-OH + H - NH[CH2]5CO - OH + H - NH - [CH2]5CO -OH +

T - NH - [CH2]5CO - NH - [CH2]5CO - NH -[CH2]5CO - + nH2O

Hay víêt gọn là :

n H2N[CH2]5COOH T

(- HN[CH2]5CO -)n + n H2O

V - NG D NG

- Amino axit thiên nhiên (h u h t là -amino axit) là c s đ ki n t o nên các lo i protein c a c th s ng

- Mu i mononatri c a axit glutamic đ c dùng làm mì chính (hay b t ng t)

- Axit -aminocaproic và axit -aminoenantoic là nguyên li u s n xu t t t ng h p (nilon – 6 và nilon – 7)

- Axit glutamic là thu c h tr th n kinh, methionin (CH3–S–CH2–CH2–CH(NH2)–COOH) là thu c b gan

III PEPTIT

I – KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I

1 Khái ni m

Liên k t c a nhĩm CO v i nhĩm NH gi a hai đ n v -amino axit đ c lo i là liên k t peptit

C O

N H

Peptit là nh ng h p ch t ch a t 2 đ n 50 g c -amino axit liên k t v i nhau b ng các liên k t petit

Thí dụ : đipeptit glyxylalanin H2N – CH2 – CO – NH – CH – COOH

CH3

Liên kết peptit

2 Phân lo i

Các peptit đ c phân thành hai lo i:

a) Oligopeptit: g m các peptit cĩ t 2 đ n 10 g c -amino axit và đ c g i t ng ng là đipeptit, tripeptit…

b) Polipeptit: g m các peptit cĩ t 11 đ n 50 g c -amino axit Polipeptit là c s t o nên protein

II – C U T O, NG PHÂN VÀ DANH PHÁP

1 C u t o và đ ng nhân

- Phân tử peptit hợp thành từ các gốc  - amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất định : amino axit đầu N còn nhóm NH2, amino axit đầu C của nhóm COOH

H2N – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO – –NH – CH – COOH

R1 R2 R3 Rn

đầu N - Liên kết peptit - đầu C

- N u phân t peptit ch a n g c -amino axit khác nhau thì s đ ng phân lo i peptit s là n!

H2N – CH2 – CO – NH – CH – COOH ; H2N – CH– CO – NH – CH2 – COOH

CH3 CH3

- N u trong phân t peptit cĩ i c p g c -amino axit gi ng nhau thì s đ ng phân ch cịn !

2i

n

2 Danh pháp

Tên c a peptit đ c hình thành b ng cách ghép tên g c axyl c a các -amino axit b t đ u t đ u N, r i k t thúc b ng tên

c a axit đ u C (đ c gi nguyên)

Thí dụ : H2NCH2CO – NH-CHCO - NH - CH - COOH

CH3 CH(CH3)2

Glyxylalanylvanin(Gly-Ala-Val)

III – TÍNH CH T

1 Tính ch t v t lí

Các peptit th ng th r n, cĩ nhi t đ nĩng ch y cao và d tan trong n c

2 Tính ch t hĩa h c

- D a vào ph n ng m u c a biure: H2N–CO–NH–CO–NH2 + Cu(OH)2 ph c ch t màu tím đ c tr ng

- Amino axit và đipeptit khơng cho ph n ng này Các tripeptit tr lên tác d ng v i Cu(OH)2 t o ph c ch t màu tím

b) Ph n ng th y phân:

- i u ki n th y phân: xúc tác axit ho c ki m và đun nĩng

- S n ph m: các -amino axit

TT LUY N THI & B I D NG KI N TH C NGÀY M I 18A/88 – INH V N T - TP H I D NG

B – PROTEIN

I – KHÁI NI M VÀ PHÂN LO I

Protein là nh ng polipeptit cao phân t có phân t kh i t vài ch c nghìn đ n vài tri u Protein đ c phân thành 2 lo i:

- Protein đ n gi n: đ c t o thành ch t các -amino axit

- Protein ph c t p: đ c t o thành t các protein đ n gi n k t h p v i các phân t không ph i protein (phi protein) nh axit nucleic, lipit, cacbohiđrat…

II – TÍNH CH T C A PROTEIN

1 Tính ch t v t lí

a) Hình d ng:

- D ng s i: nh keratin (trong tóc), miozin (trong c ), fibroin (trong t t m)

- D ng c u: nh anbumin (trong lòng tr ng tr ng), hemoglobin (trong máu)

b) Tính tan trong n c: Protein hình s i không tan, protein hình c u tan

c) S đông t : Là s đông l i c a protein và tách ra kh i dung d ch khi đun nóng ho c thêm axit, baz , mu i

2 Tính ch t hóa h c

- i u ki n th y phân: xúc tác axit ho c ki m và đun nóng ho c xúc tác enzim

- S n ph m: các -amino axit

III – KHÁI NI M V ENZIM VÀ AXIT NUCLEIC

1 Enzim

H u h t có b n ch t là protein, xúc tác cho các quá trình hóa h c đ c bi t là trong c th sinh v t Enzim đ c g i là ch t xúc tác sinh h c và có đ c đi m:

- Tính ch n l c (đ c hi u) cao: m i enzim ch xúc tác cho m t ph n ng nh t đ nh

- Ho t tính cao: t c đ ph n ng nh xúc tác enzim r t cao, g p 109 – 1011 ch t xúc tác hóa h c

2 Axit nucleic

Axit nucleic là m t polieste c a axit photphoric và pentoz

+ N u pentoz là riboz , axit nucleic kí hi u ARN

+ N u pentoz là đeoxiriboz , axit nucleic kí hi u ADN

+ Phân t kh i ADN t 4 – 8 tri u, th ng t n t i d ng xo n kép

+ Phân t kh i ARN nh h n ADN, th ng t n t i d ng xo n đ n

M T S CHÚ Ý KHI GI I BÀI T P

1 M t s d ng bài t p hay h i:

a) So sánh l c baz c a các amin

b) m đ ng phân amin, amino axit, peptit…

c) Xác đ nh công th c phân t amin, amino axit theo ph n ng cháy

d) Xác đ nh công th c phân t amin theo ph n ng v i dung d ch axit hay dung d ch mu i

e) Xác đ nh công th c phân t amino axit theo ph n ng axit – baz

f) Xác đ nh công th c c u t o c a h p ch t

g) Phân bi t – tách các ch t

2 M t s công th c hay dùng:

a) Công th c phân t c a amin:

- Amin đ n ch c: CxHyN (y ≤ 2x + 3)

- Amin đ n ch c no: CnH2n + 1NH2 hay CnH2n + 3N

- Amin đa ch c: CxHyNt (y ≤ 2x + 2 + t)

- Amin đa ch c no: CnH2n + 2 – z(NH2)z hay CnH2n + 2 + zNz

- Amin th m (đ ng đ ng c a anilin): CnH2n – 5N (n ≥ 6)

b) Công th c phân t C x H y O 2 N có các đ ng phân c u t o m ch h th ng g p:

- Amino axit H2N–R–COOH

- Este c a amino axit H2N–R–COOR’

- Mu i amoni c a axit ankanoic RCOONH4 và RCOOH3NR’

- H p ch t nitro R–NO2

c) Công th c hay dùng:

- Công th c đ b t bão hòa (s liên k t + v) c a CxHyNt: ∆ = 2 2

2

x  t y

- Công th c đ b t bão hòa (s liên k t + v) c a CxHyOzNt: ∆ = 2 2

2

x  t y

Chú ý: Công th c ch đúng khi gi thi t t t c các liên k t đ u là liên k t c ng hóa tr , đ i v i h p ch t ion thì công th c

không còn đúng n a

Ví d CH3COONH4 có ∆ =2.2 2 1 7 0

2

nh ng trong CH3COONH4 luôn 1 liên k t (b i đây là h p ch t lk ion)

- N u phân t peptit ch a n g c -amino axit khác nhau thì s đ ng phân lo i peptit s là n!

- N u trong phân t peptit có i c p g c -amino axit gi ng nhau thì s đ ng phân ch còn !

2i

n

3 M t s ph n ng c n l u ý

3CnH2n + 3N + FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3CnH2n + 4NCl (H2N)x– R–(COOH)y + xHCl (ClH3N)x– R–(COOH)y (ClH3N)x– R–(COOH)y + (x + y)NaOH (H2N)x– R–(COONa)y + xNaCl + (x + y)H2O

(H2N)x– R–(COOH)y + yNaOH (H2N)x– R–(COONa)y + yH2O (H2N)x– R–(COONa)y + (x + y)HCl (ClH3N)x– R–(COOH)y + yNaCl 2(H2N)x– R–(COOH)y + xH2SO4 [(H3N)x– R–(COOH)y]2(SO4)n 2(H2N)x– R–(COOH)y + yBa(OH)2 [(H2N)x– R–(COO)y]2Bay + 2yH2O

T ng h p/biên so n : Th y Ngô Xuân Qu nh