SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit

SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit SKKN Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit

SKKN: “ Phương pháp giải toán thủy phân peptit ” PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Trong trình giảng dạy mơn Hóa học trường THPT, đặc biệt q trình ơn luyện cho học sinh thi Đại học, chuyên đề peptit chuyên đề hay quan trọng nên tập peptit thường có mặt kì thi đại học Với hình thức thi trắc nghiệm việc giải nhanh tốn Hóa học u cầu hàng đầu người học; yêu cầu tìm phương pháp giải toán cách nhanh nhất, đường ngắn giúp người học tiết kiệm thời gian làm mà rèn luyện tư lực phát vấn đề người học Trong thực tế tài liệu hướng dẫn giải tập peptit nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu hạn chế nội dung kiến thức kĩ giải tập peptit cung cấp cho học sinh chưa nhiều Vì vậy, gặp tốn peptit em thường lúng túng việc tìm phương pháp giải phù hợp Qua q trình tìm tòi, nghiên cứu nhiều năm tơi hệ thống hóa dạng tập peptit phương pháp giải dạng tập cho học sinh cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh lúng túng, sai lầm nâng cao kết kỳ thi Trên sở đó, tơi mạnh dạn chọn đề tài “ Phương pháp giải toán thủy phân peptit ” làm sáng kiến kinh nghiệm cho Với hy vọng đề tài tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập em học sinh 12 cho công tác giảng dạy bạn đồng nghiệp PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I – CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ Cấu trúc peptit • Khái niệm: Peptit hợp chất chứa từ đến 50 gốc α-amino axit liên kết với liên kết peptit lieâ n keá t peptit NH CH C N CH C R1 O H R2 O • Những phân tử peptit chứa 2, 3, 4,… gốc α-amino axit gọi đi, tri, tetrapeptit Những phân tử peptit chứa nhiều gốc α-amino axit (trên 10) hợp thành gọi polipeptit Phản ứng thủy phân peptit • Các peptit bị thủy phân hoàn toàn dung dịch axit nóng dung dịch kiềm nóng cho sản phẩm cuối hỗn hợp α-amino axit H+, t0 - Thủy phân môi trường axit H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + (n-1) H2O R1 R2 Rn H2N – CH – COOH + H2N – CH – COOH + + H2N – CH – COOH R1 - R2 Rn Thủy phân môi trường kiềm t0 H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + nNaOH R1 R2 Rn H2N – CH – COONa + H2N – CH – COONa + + H2N – CH – COOH + H2O R1 R2 Rn • Các peptit thủy phân khơng hồn toàn thành đoạn peptit ngắn nhờ enzim đặc hiệu: - Enzim aminopeptiđaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu amino axit đầu N phân tử peptit nhỏ hơn: H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + H2O R1 R2 H+, t0 Rn H2N – CH – COOH + H2N – CH – CO - - HN – CH – COOH R1 R2 Rn - Enzim cacboxipeptiđaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu amino axit đầu C phân tử peptit nhỏ hơn: H+, t0 H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + H2O R1 R2 Rn H2N – CH – CO - HN – CH – CO - R1 R2 + H2N – CH – COOH Rn II – THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ Trong trình giảng dạy thấy học sinh thường hay mắc phải số khó khăn sau: • Học sinh viết khơng xác phương trình phản ứng nên thường hiểu sai chất trình giải tập Đặc biệt phản ứng thủy phân peptit chứa gốc Glutamic phân tử • Học sinh thường lúng túng việc chọn phương pháp giải cho toán thủy phân peptit, đặc biệt tốn thủy phân khơng hồn tồn • Học sinh khơng biết gọi cơng thức gọi công thức peptit cồng kềnh, phức tạp, dẫn đến việc thời gian trình làm tập • Xác định tỷ lệ mol peptit H2O NaOH hay với sản phâm sinh phản ứng thủy phân chưa xác Một số cơng thức tính nhanh KLPT, số mol… peptit III – PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN THỦY PHÂN CỦA PEPTIT Công thức tổng quát peptit Để cho toán đơn giản, cần ý cách gọi cơng thức peptit cho gọn • Peptit tạo từ amino axit chứa nhóm - NH2 nhóm – COOH: H[HN-R-CO]mOH [HN-R-CO]mH2O với m = 2,3,4… • Peptit tạo từ amino axit no, chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH: H[HN-CnH2n-CO]mOH mCn’H2n’+1O2N – (m-1)H2O với n’ = n+1 Tính nhanh khối lượng phân tử Mpeptit = m.Maminoaxit – (m-1).MH2O Ví dụ: H[NHCH2CO]4OH Ta có M= MGly – 3x18 = 246g/mol H[NHCH(CH3)CO]3OH Ta có M= MAla – 2x18 = 231g/mol H[NHCH2CO]nOH Ta có M= [n.MGly – (n-1).18]g/mol Phản ứng thủy phân Peptit a Thủy phân hồn tồn - Thủy phân mơi trường axit: H[HN-R-CO]mOH + (m-1)H2O → mH2N – R – COOH → Có (m-1) liên kết peptit cần (m-1) H2O tạo m amino axit - Thủy phân môi trường kiềm: H[HN-R-CO]mOH + mNaOH → mH2N – R – COONa + H2O → Vì peptit, đầu C có nhóm –COOH nên cần m NaOH tạo m H 2N – R – COONa H2O Phương pháp giải: • Tính theo phương trình phản ứng • Áp dụng định luật bảo tồn khối lượng m peptit + m nước = m amino axit m peptit + m NaOH = m muối + m nước b Thủy phân khơng hồn tồn H[HN-R-CO]mOH + H2O → H[HN-R-CO]m-1OH + H[HN-R-CO]m-2OH + … + H2N-R-COOH Hay đặt X = [HN-R-CO] ta có: (X)m + H2O → (X)m-1 + (X)m-2 + … + X Ví dụ: H[NHCH(CH3)CO]4OH + H2O → H[NHCH(CH3)CO]3OH+ H[NHCH(CH3)CO]2OH+ H2NCH(CH3)COO H Phương pháp giải: Tùy thuộc vào tốn cụ thể mà ta chọn ba cách giải sau đây: • Với phản ứng cho biết số mol chất sau phản ứng ,thì ta dựa vào số mol cân phản ứng sẻ tính số mol peptit ban đầu tham gia phản ứng suy khối lượng a(X)m + H2O → b(X)m-1 + c(X)m-2 + … + dX Với tỷ lệ số mol (X)m-1 : (X)m-2 : : X = b : c : …: d (b,c,d số nguyên tối giản) Thì a = [b.(m-1) + c(m-2) + d]/m • Hoặc ghi phản ứng thủy phân thành phương trình sau (X)m → (X)m-1 + X (X)m → (X)m-2 + 2X (X)m → (X)m-3 + 3X ………… Từ số mol (X)m-1, (X)m-2, (X)m-3 ,…, X ta tính số mol (X)m suy khối lượng peptit ban đầu • Có thể giả sử phản ứng thủy phân khơng hồn tồn peptit (X)m + H2O → (X)m-1 + (X)m-2 + … + X (1) thành phản ứng hoàn toàn: (X)m + (m-1)H2O → mX (2) Trong số mol X (2) bằng: (m-1) mol (X)m-1 + (m-2) mol (X)m-2 +…+ mol X(1) Từ tính số mol (X)m tính số mol H2O bảo toàn khối lượng IV – MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA Bài 1: Thủy phân m gam tetrapeptit Gly – Gly – Gly – Gly (mạch hở) mơi trường axit thu 28,35 gam tripeptit Gly – Gly - Gly; 79,2 gam đipeptit Gly - Gly 101,25 gam Gly Giá trị m A 184,5 B 258,3 C 405,9 D 202,95 Hướng dẫn: Tetrapeptit H[NHCH2CO]4OH với M= 75x4 – 3x18 = 246g/mol Tính số mol: Tripeptit : 28,35: 189 = 0,15(mol) Đipeptit : 79,2 : 132 = 0,6 (mol) Glyxin : 101,25 : 75 = 1,35(mol) Cách 1: Viết cân phản ứng 5Gly – Gly – Gly – Gly + H2O → Gly – Gly – Gly + 4Gly – Gly + 9Gly 0,75 mol 0,15 mol 0,6 mol 1,35 mol → m = 0,75 246 = 184,5 gam Cách 2: Gly – Gly – Gly – Gly → Gly – Gly – Gly +_ Gly 0,15 mol 0,15 mol 0,15 mol Gly – Gly – Gly – Gly → Gly – Gly + 2Gly 0,6 mol 0,6 mol 1,2 mol → m = (0,15 + 0,6) 246 = 184,5 gam Cách 3: Giả sủ phản ứng thủy phân hoàn toàn Gly – Gly – Gly – Gly + 3H2O → Gly 0,75 mol 2,25 mol mol Tổng số mol Gly sinh là: 0,15.3 + 0,6.2 + 1,35 = mol → → m = 0,75 246 = 184,5 gam m = 3.75 -18.2,25 = 184,5 gam Bài 2: Thủy phân hoàn toàn 143,45 gam hỗn hợp A gồm hai tetrapeptit thu 159,74 gam hỗn hợp X gồm Aminoaxit (Các Aminoaxit chứa nhóm COOH nhóm NH2 ) Cho tòan X tác dụng với dung dịch HCl dư,sau cạn dung dịch nhận m(gam) muối khan Tính khối lượng nước phản ứng giá trị m bằng? A 8,145(g) 203,78(g) B 32,58(g) 10,15(g) C 16,2(g) 203,78(g) D 16,29(g) 203,78(g) Hướng dẫn: Đặt Công thức chung cho hỗn hợp A H[NHRCO]4OH Ta có phản ứng : H[NHRCO]4OH + 3H2O Hay: (X)4 + 3H2O Áp dụng ĐLBTKL ⇒ nH2O = Từ phản ứng ⇒ nX= n H2O = H2NRCOOH 4X ( Trong X = HNRCO) mX − mA = 0,905(mol ) ⇒ mH2O = 16,29 gam 18 0,905(mol ) Phản ứng X tác dụng với HCl : X + HCl X.HCl Áp dụng BTKL ⇒ m(Muối) = mX + mHCl = 159,74 + 0,905(mol ) 36,5 = 203,78(g) Bài 3: Tripeptit M Tetrapeptit Q tạo từ Aminoaxit X mạch hở ( phân tử chứa nhóm NH2 ) Phần trăm khối lượng Nitơ X 18,667% Thủy phân khơng hồn tồn m(g) hỗn hợp M,Q(có tỉ lệ số mol 1:1) mơi trường acit thu 0,945(g) M; 4,62(g) đipeptit 3,75 (g) X.Giá trị m? A 4,1945(g) B 8,389(g) C 12,58(g) D 25,167(g) Hướng dẫn: Cách 1: Ta có %N = 14 18,667 = ⇒ MX = 75 X Glyxin MX 100 Do hai peptit có tỉ lệ số mol phản ứng 1:1 nên xem hỗn hợp M,Q Heptapeptit : H[NHCH2CO]7OH Và có M = 435g/mol Ghi phản ứng : 27 (Gly)7 + H2O (Gly)3 + (Gly)2 + 10 (Gly) 27 0,005mol ⇒ m(M,Q) = 0,005mol 0.035mol 0.05mol 27 0,005mol.435 = 8,389(g) Cách 2: (Gly)7 → 2(Gly)3 + Gly ; (Gly)7 → (Gly)2 + Gly 0,0025mol 0,005mol 0,0025 0,035/3 0,035mol 0,035/3 (Gly)7 → 7(Gli) 0,0358/7 0.0358 Từ phản ứng tính số mol (Gly)7 : 0.01928(mol) V – BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Thủy phân hoàn toàn 60(g) hỗn hợp hai Đipeptit thu 63,6(g) hỗn hợp X gồm Aminoacid no mạch hở (H2NRCOOOH) Nếu lấy 1/10 hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu m(g) muối Giá trị m là? A 7,82 B 8,72 C 7,09 D.16,3 Bài 2: Thủy phân hết m(g) Tetrapeptit Ala-Ala-Ala-Ala thu hỗn hợp gồm 28,48(g) Ala ; 32(g) Ala-Ala 27,72(g) Ala-Ala-Ala Giá trị m? A 66,44 B 111,74 C 81,54 D 90,6 Bài 3: X Hexapeptit cấu tạo từ Aminoacid H2N-CnH2n-COOH(Y) Y có tổng % khối lượng Oxi Nito 61,33% Thủy phân hết m(g) X môi trường acid thu 30,3(g) petapeptit, 19,8(g) đieptit 37,5(g) Y Giá trị m là? A 69 gam B 84 gam C 100 gam D.78 gam Bài 4: Thủy phân 14(g) Polipeptit(X) với hiệu suất đạt 80%,thi thu 14,04(g) α aminoacid (Y) Xác định Công thức cấu tạo Y? A H2N(CH2)2COOH B H2NCH(CH3)COOH C H2NCH2COOH D H2NCH(C2H5)COOH Bài 5: X tetrapeptit cấu tạo từ amino axit (A) no, mạch hở có nhóm –COOH ; nhóm –NH2 Trong A %N = 15,73% (về khối lượng) Thủy phân m gam X môi trường axit thu 41,58 gam tripeptit ; 25,6 gam đipeptit 92,56 gam A Giá trị m : A 149 gam B 161 gam C 143,45 gam D 159 gam Bài 6: X tetrapeptit Ala-Gly-Val-Ala, Y tripeptit Val-Gly-Val Đun nóng m gam hỗn hợp X Y có tỉ lệ số mol nX : nY = : với 780 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), sau phản ứng kết thúc thu dung dịch Z Cô cạn dung dịch thu 94,98 gam muối m có giá trị : A 68,1 gam B 64,86 gam C 77,04 gam D 65,13 gam Bài 7: Đun nóng alanin thu số peptit có peptit A có phần trăm khối lượng nitơ 18,54% Khối lượng phân tử A : A 231 Bài 8: B 160 C 373 D 302 Khi thủy phân hoàn toàn 55,95 gam peptit X thu 66,75 gam alanin (amino axit nhất) X : A tripeptit Bài 9: B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Khi thủy phân hoàn toàn 65 gam peptit X thu 22,25 gam alanin 56,25 gam glyxin X : A tripeptthu B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Bài 10: Thuỷ phân hoàn toàn 500 gam oligopeptit X (chứa từ đến 10 gốc α-amino axit) thu 178 gam amino axit Y 412 gam amino axit Z Biết phân tử khối Y 89 Phân tử khối Z : A 103 B 75 C 117 D 147 Bài 11: Tripeptit X có cơng thức sau : H2N–CH2–CO–NH–CH(CH3)–CO–NH–CH(CH3)– COOH Thủy phân hoàn toàn 0,1 mol X 400 ml dung dịch NaOH 1M Khối lượng chất rắn thu cô cạn dung dịch sau phản ứng : A 28,6 gam B 22,2 gam C 35,9 gam D 31,9 gam Bài 12: Thủy phân hoàn toàn mol Pentapeptit(X) thu mol Gli; mol Ala; mol Phe Khi thủy phân không hoàn toàn (X) thu hỗn hợp gồm Ala-Gly ; Gly-Ala không thấy tạo Phe-Gly Xác định CTCT Petapeptit? A Gly-Ala-Gly-Phe-Gly B Gly-Gly-Ala-Phe-Gly C Gly-Gly-Ala-Gly-Phe D Gly-Ala-Gly-Gly-Phe Bài 13:Công thức sau pentapeptit (A) thỏa điều kiện sau: + Thủy phân hoàn toàn mol A thu α- amino axit là: mol Glyxin , mol Alanin, mol Valin + Thủy phân không hoàn toàn A, thu amino axit thu peptit: Ala-Gly ; Gly- Ala vaø tripeptit Gly-Gly-Val A Ala-Gly-Gly-Gly-Val B Gly-Gly-Ala-Gly-Val C Gly-Ala-Gly-Gly-Val D Gly-Ala-Gly-Val-Gly Bài 14: Thuỷ phân hồn tồn mol pentapeptit A thu mol glyxin ; mol alanin 1mol valin Khi thuỷ phân khơng hồn tồn A hỗn hợp sản phẩm thấy có đipeptit Ala-Gly ; Gly-Ala tripeptit Gly-Gly-Val Amino axit đầu N, amino axit đầu C pentapeptit A : A Gly, Val B Ala, Val C Gly, Gly D Ala, Gly Bài 15: Thuỷ phân khơng hồn tồn tetrapeptit (X), ngồi a-amino axit thu đipetit: Gly-Ala ; Phe-Val ; Ala-Phe Cấu tạo sau X ? A Val-Phe-Gly-Ala B Ala-Val-Phe-Gly C Gly-Ala-Val-Phe D Gly-Ala-Phe-Val Bài 16: Thủy phân hoàn toàn mol pentapeptit X, thu mol glyxin (Gly), mol alanin (Ala), mol valin (Val) mol phenylalanin (Phe) Thủy phân khơng hồn tồn X thu đipeptit Val-Phe tripeptit Gly-Ala-Val không thu đipeptit Gly-Gly hất X có cơng thức A Gly-Phe-Gly-Ala-Val B Gly-Ala-Val-Val-Phe C Gly-Ala-Val-Phe-Gly D Val-Phe-Gly-Ala-Gly Bài 17: Công thức sau pentapeptit (A) thỏa điều kiện sau ? Thủy phân hoàn tồn mol A thu α - amino axit : mol glyxin, mol alanin, mol valin Thủy phân khơng hồn tồn A, ngồi thu amino axit thu đipeptit : Ala-Gly ; Gly-Ala tripeptit Gly-Gly-Val A Ala-Gly-Gly-Gly-Val B Gly- Gly-Ala-Gly-Val C Gly-Ala-Gly-Gly-Val D Gly-Ala-Gly-Val-Gly Bài 18: Thuỷ phân hợp chất : H2N–CH2–CO–NH–CH(CH3)–CO–NH–CH(CH(CH3)2)–CO–NH–CH2–CO–NH–CH2–COOH thu loại amino axit sau ? A B C D Bài 19: Thuỷ phân hợp chất : thu loại amino axit sau ? H2NCH(CH3)–CONH–CH(CH(CH3)2)–CONH–CH(C2H5)–CONH–CH2–CONH– CH(C4H9)COOH A B C D Bài 20: Nếu thuỷ phân khơng hồn tồn pentapeptit Gly-Ala-Gly-Ala-Gly thu tối đa đipeptit khác nhau? A B C D Nghi lộc, ngày 30 tháng 11 năm 2014 Người viết PHẠM LÂM TÙNG 10 ... phâm sinh phản ứng thủy phân chưa xác Một số cơng thức tính nhanh KLPT, số mol… peptit III – PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TỐN THỦY PHÂN CỦA PEPTIT Cơng thức tổng qt peptit Để cho toán đơn giản, cần ý... tripeptit Bài 9: B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Khi thủy phân hoàn toàn 65 gam peptit X thu 22,25 gam alanin 56,25 gam glyxin X : A tripeptthu B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Bài. .. xác phương trình phản ứng nên thường hiểu sai chất trình giải tập Đặc biệt phản ứng thủy phân peptit chứa gốc Glutamic phân tử • Học sinh thường lúng túng việc chọn phương pháp giải cho toán thủy