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 bài toán thủy phân peptit ”

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ở trường THPT, đặc biệt là trong quá trình ôn

luyện cho học sinh thi Đại học, chuyên đề về peptit là một chuyên đề hay và khá quan trọng nên

các bài tập về peptit thường có mặt trong các kì thi đại học

Với hình thức thi trắc nghiệm như hiện nay thì việc giải nhanh các bài toán Hóa học là yêu cầu hàng đầu của người học; yêu cầu tìm ra được phương pháp giải toán một cách nhanh nhất, đi bằng con đường ngắn nhất không những giúp người học tiết kiệm được thời gian làm bài mà còn rèn luyện được tư duy và năng lực phát hiện vấn đề của người học

Trong thực tế tài liệu hướng dẫn giải bài tập về peptit còn ít nên nguồn tư liệu để giáo viên nghiên cứu còn hạn chế do đó nội dung kiến thức và kĩ năng giải các bài tập về peptit cung cấp cho học sinh chưa được nhiều Vì vậy, khi gặp các bài toán về peptit các em thường lúng túng trong việc tìm ra phương pháp giải phù hợp

Qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã hệ thống hóa các dạng bài tập về peptit và phương pháp giải các dạng bài tập đó cho học sinh một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, tránh được những lúng túng, sai lầm và nâng cao kết quả trong các kỳ thi Trên cơ sở đó, tôi mạnh dạn

chọn đề tài “ Phương pháp giải bài toán thủy phân peptit ” làm sáng kiến kinh nghiệm cho

mình Với hy vọng đề tài này sẽ là một tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập của các em học sinh 12 và cho công tác giảng dạy của các bạn đồng nghiệp

PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I – CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ

1 Cấu trúc của peptit

• Khái niệm: Peptit là hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α-amino axit liên kết với nhau bởi các liên kết peptit

NH CH

R1

C O

N H

CH

R2

C O

lieâ n keá t peptit

• Những phân tử peptit chứa 2, 3, 4,… gốc α-amino axit được gọi là đi, tri, tetrapeptit

Những phân tử peptit chứa nhiều gốc α-amino axit (trên 10) hợp thành được gọi là

polipeptit.

2 Phản ứng thủy phân của peptit

• Các peptit bị thủy phân hoàn toàn trong dung dịch axit nóng hoặc dung dịch kiềm nóng cho sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các α-amino axit

- Thủy phân trong 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 trong môi trường kiềm

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 có thể được thủy phân không hoàn toàn thành những đoạn peptit ngắn hơn nhờ các enzim đặc hiệu:

- Enzim aminopeptiđaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu được amino axit đầu N phân

tử peptit nhỏ hơn:

H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + H2O

R1 R2 Rn

H2N – CH – COOH + H2N – CH – CO - - HN – CH – COOH R1 R2 Rn

- Enzim cacboxipeptiđaza xúc tác cho phản ứng thủy phân, thu được amino axit đầu C phân tử peptit nhỏ hơn:

H2N – CH – CO - NH – CH – CO - – NH – CH – COOH + H2O

R1 R2 Rn

H2N – CH – CO - HN – CH – CO - + H2N – CH – COOH

R1 R2 Rn

H+, t0

H+, t0

H+, t0

t0

II – THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ

Trong quá trình giảng dạy tôi thấy học sinh thường hay mắc phải một số khó khăn sau:

• Học sinh viết không chính xác phương trình phản ứng nên thường hiểu sai bản chất trong quá trình giải bài tập Đặc biệt là phản ứng thủy phân peptit chứa gốc Glutamic trong phân tử

• Học sinh thường lúng túng trong việc chọn phương pháp giải cho bài toán thủy phân peptit, đặc biệt là đối với bài toán thủy phân không hoàn toàn

• Học sinh không biết gọi công thức hoặc gọi công thức của peptit cồng kềnh, phức tạp, dẫn đến việc mất thời gian trong quá trình làm bài tập

• Xác định tỷ lệ mol giữa peptit và H2O hoặc NaOH hay với sản phâm sinh ra trong phản ứng thủy phân còn chưa chính xác Một số công thức tính nhanh như KLPT, số mol… của peptit

III – PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN THỦY PHÂN CỦA PEPTIT

1 Công thức tổng quát của peptit

Để cho bài toán đơn giản, cần chú ý cách gọi công thức của peptit cho gọn

• Peptit tạo bởi từ một amino axit chứa 1 nhóm - NH2 và 1 nhóm – COOH:

H[HN-R-CO]mOH hoặc [HN-R-CO]mH2O với m = 2,3,4…

• Peptit tạo bởi từ một amino axit no, chứa 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH:

H[HN-CnH2n-CO]mOH hoặc mCn’H2n’+1O2N – (m-1)H2O với n’ = n+1

2 Tính nhanh khối lượng phân tử

Mpeptit = m.Maminoaxit – (m-1).MH2O

Ví dụ:

H[NHCH2CO]4OH Ta có M= 4 MGly – 3x18 = 246g/mol

H[NHCH(CH3)CO]3OH Ta có M= 3 MAla – 2x18 = 231g/mol

H[NHCH2CO]nOH Ta có M= [n.MGly – (n-1).18]g/mol

3 Phản ứng thủy phân của Peptit

a Thủy phân hoàn toàn

- Thủy phân trong môi trường axit:

H[HN-R-CO]mOH + (m-1)H2O → mH2N – R – COOH

- Thủy phân trong môi trường kiềm:

H[HN-R-CO]mOH + mNaOH → mH2N – R – COONa + H2O

→ Vì trong peptit, đầu C còn có 1 nhóm –COOH nên cần m NaOH và tạo ra m H2N – R –

COONa và một H2O

Phương pháp giải:

• Tính theo phương trình phản ứng

• Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m peptit + m nước = m amino axit

m peptit + m NaOH = m muối + m nước

b Thủy phân không hoàn toàn

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] thì 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 từng bài toán cụ thể mà ta có thể chọn một trong ba cách giải sau đây:

• Với phản ứng trên khi cho biết số mol các chất sau phản ứng ,thì ta dựa vào số mol rồi cân bằng phản ứng sẻ tính được số mol peptit ban đầu tham gia phản ứng và suy ra 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 là các số nguyên tối giản)

Thì a = [b.(m-1) + c(m-2) + d]/m

• Hoặc có thể ghi phản ứng thủy phân thành từng phương trình như sau

(X)m → (X)m-1 + X

(X)m → (X)m-2 + 2X (X)m → (X)m-3 + 3X

…………

Từ số mol của (X)m-1, (X)m-2, (X)m-3 ,…, X ta sẽ tính được số mol của (X)m và suy ra khối lượng của peptit ban đầu

• Có thể giả sử phản ứng thủy phân không hoàn toàn 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 đó số mol của X ở (2) bằng: (m-1) mol (X)m-1 + (m-2) mol (X)m-2 +…+ mol X(1)

Từ đó tính số mol của (X)m hoặc tính số mol H2O và bảo toàn khối lượng

IV – MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Bài 1: Thủy phân m gam tetrapeptit Gly – Gly – Gly – Gly (mạch hở) trong môi trường axit thì

thu được 28,35 gam tripeptit Gly – Gly - Gly; 79,2 gam đipeptit Gly - Gly và 101,25 gam Gly Giá trị của m là

Hướng dẫn:

Tetrapeptit là H[NHCH2CO]4OH với M= 75x4 – 3x18 = 246g/mol

Tính số mol: Tripeptit là : 28,35: 189 = 0,15(mol)

Đipeptit là : 79,2 : 132 = 0,6 (mol) Glyxin : 101,25 : 75 = 1,35(mol)

Cách 1: Viết và cân bằng 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 → 4 Gly

Tổng số mol Gly sinh ra là: 0,15.3 + 0,6.2 + 1,35 = 3 mol

→ → m = 0,75 246 = 184,5 gam hoặc 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 được 159,74 gam hỗn

hợp X gồm các Aminoaxit (Các Aminoaxit chỉ chứa 1 nhóm COOH và 1 nhóm NH2 ) Cho tòan

bộ X tác dụng với dung dịch HCl dư,sau đó cô cạn dung dịch thì nhận được m(gam) muối khan Tính khối lượng nước phản ứng và giá trị của m lần lượt bằng?

A 8,145(g) và 203,78(g) B 32,58(g) và 10,15(g)

C 16,2(g) và 203,78(g) D 16,29(g) và 203,78(g).

Hướng dẫn:

Đặt Công thức chung cho hỗn hợp A là H[NHRCO]4OH

Ta có phản ứng : H[NHRCO]4OH + 3H2O 4 H2NRCOOH

Hay: (X)4 + 3H2O 4X ( Trong đó X = HNRCO)

Áp dụng ĐLBTKL ⇒ nH2O = 0,905( )

mA mX

=

mH2O = 16,29 gam

Từ phản ứng ⇒ nX= n

3

4 H2O = 0,905( )

3

4

mol

Phản ứng của X tác dụng với HCl : X + HCl X.HCl

Áp dụng BTKL ⇒ m(Muối) = mX + mHCl = 159,74 + 0,905( )

3

4

mol .36,5 = 203,78(g) Bài 3: Tripeptit M và Tetrapeptit Q được tạo ra từ một Aminoaxit X mạch hở ( phân tử chỉ chứa 1

nhóm NH2 ) Phần trăm khối lượng Nitơ trong X bằng 18,667% Thủy phân không hoàn toàn m(g) hỗn hợp M,Q(có tỉ lệ số mol 1:1) trong môi trường acit thu được 0,945(g) M; 4,62(g)

đipeptit và 3,75 (g) X.Giá trị của m?

A 4,1945(g) B 8,389(g). C 12,58(g) D 25,167(g)

Hướng dẫn:

Cách 1:

100

667 , 18

14 = ⇒MX =

Do hai peptit có tỉ lệ số mol phản ứng 1:1 nên xem hỗn hợp M,Q là một Heptapeptit :

H[NHCH2CO]7OH Và có M = 435g/mol

Ghi phản ứng :

7 27 (Gly)7 + H2O (Gly)3 + 7 (Gly)2 + 10 (Gly)

7

27 0,005mol 0,005mol 0.035mol 0.05mol

⇒ m(M,Q) =

7

27

0,005mol.435 = 8,389(g) Cách 2:

(Gly)7 → 2(Gly)3 + Gly ; (Gly)7 → 3 (Gly)2 + Gly (Gly)7 → 7(Gli)

0,0025mol 0,005mol 0,0025 0,035/3 0,035mol 0,035/3 0,0358/7 0.0358

Từ các phản ứng tính được số mol của (Gly)7 là : 0.01928(mol)

V – BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Thủy phân hoàn toàn 60(g) hỗn hợp hai Đipeptit thu được 63,6(g) hỗn hợp X gồm các

Aminoacid no mạch hở (H2NRCOOOH) Nếu lấy 1/10 hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được m(g) muối Giá trị của m là?

Bài 2: Thủy phân hết m(g) Tetrapeptit Ala-Ala-Ala-Ala thu được hỗn hợp gồm 28,48(g) Ala ;

32(g) Ala-Ala và 27,72(g) Ala-Ala-Ala Giá trị của m?

Bài 3: X là một Hexapeptit cấu tạo từ một Aminoacid H2N-CnH2n-COOH(Y) Y có tổng % khối

lượng Oxi và Nito là 61,33% Thủy phân hết m(g) X trong môi trường acid thu được 30,3(g) petapeptit, 19,8(g) đieptit và 37,5(g) Y Giá trị của m là?

A 69 gam B 84 gam C 100 gam D.78 gam.

Bài 4: Thủy phân 14(g) một Polipeptit(X) với hiệu suất đạt 80%,thi thu được 14,04(g) một α - aminoacid (Y) Xác định Công thức cấu tạo của Y?

Bài 5: X là một tetrapeptit cấu tạo từ một amino axit (A) no, mạch hở có 1 nhóm –COOH ; 1

nhóm –NH2 Trong A %N = 15,73% (về khối lượng) Thủy phân m gam X trong môi trường axit thu được 41,58 gam tripeptit ; 25,6 gam đipeptit và 92,56 gam A Giá trị của m là :

A 149 gam B 161 gam C 143,45 gam D 159 gam.

Bài 6: X là tetrapeptit Ala-Gly-Val-Ala, Y là tripeptit Val-Gly-Val Đun nóng m gam hỗn hợp X

và Y có tỉ lệ số mol nX : nY = 1 : 3 với 780 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch Z Cô cạn dung dịch thu được 94,98 gam muối m có giá trị là :

Bài 7: Đun nĩng alanin thu được một số peptit trong đĩ cĩ peptit A cĩ phần trăm khối lượng nitơ là 18,54% Khối lượng phân tử của A là :

A 231 B 160 C 373 D 302

Bài 8: Khi thủy phân hồn tồn 55,95 gam một peptit X thu được 66,75 gam alanin (amino axit duy nhất) X là :

A tripeptit B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit

Bài 9: Khi thủy phân hồn tồn 65 gam một peptit X thu được 22,25 gam alanin và 56,25 gam glyxin X là :

A tripeptthu được B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit

Bài 10: Thuỷ phân hồn tồn 500 gam một oligopeptit X (chứa từ 2 đến 10 gốc α-amino axit) thu được 178 gam amino axit Y và 412 gam amino axit Z Biết phân tử khối của Y là 89 Phân tử khối của Z là :

A 103 B 75 C 117 D 147

Bài 11: Tripeptit X cĩ cơng thức sau : H2N–CH2–CO–NH–CH(CH3)–CO–NH–CH(CH3)– COOH Thủy phân hồn tồn 0,1 mol X trong 400 ml dung dịch NaOH 1M Khối lượng chất rắn thu được khi cơ cạn dung dịch sau phản ứng là :

A 28,6 gam B 22,2 gam C 35,9 gam D 31,9 gam.

Bài 12: Thủy phân hồn tồn 1 mol Pentapeptit(X) thu được 3 mol Gli; 1 mol Ala; 1 mol Phe Khi thủy phân khơng hồn tồn (X) thu được hỗn hợp gồm Ala-Gly ; Gly-Ala và khơng thấy tạo

ra Phe-Gly Xác định CTCT của 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 nào sau đây của pentapeptit (A) thỏa điều kiện

sau:

+ Thủy phân hoàn toàn 1 mol A thì thu được các α- amino axit là: 3 mol Glyxin , 1 mol Alanin, 1 mol Valin

+ Thủy phân không hoàn toàn A, ngoài thu được các amino axit thì còn thu được 2 đi peptit: Ala-Gly ; Gly- Ala và 1 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 hoàn toàn 1 mol pentapeptit A thì thu được 3 mol glyxin ; 1 mol alanin và 1mol valin Khi thuỷ phân không hoàn toàn A thì trong hỗn hợp sản phẩm thấy có các đipeptit Ala-Gly ; Gly-Ala và tripeptit Gly-Gly-Val Amino axit đầu N, amino axit đầu C ở pentapeptit A lần lượt là :

A Gly, Val B Ala, Val C Gly, Gly D Ala, Gly

Bài 15: Thuỷ phân không hoàn toàn tetrapeptit (X), ngoài các a-amino axit còn thu được

các đipetit: Gly-Ala ; Phe-Val ; Ala-Phe Cấu tạo nào sau đây là đúng của 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 1 mol pentapeptit X, thu được 2 mol glyxin (Gly), 1 mol alanin (Ala), 1 mol valin (Val) và 1 mol phenylalanin (Phe) Thủy phân không hoàn toàn X thu được đipeptit Val-Phe và tripeptit Gly-Ala-Val nhưng không thu được đipeptit Gly-Gly hất X có công thức là

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 nào sau đây của pentapeptit (A) thỏa điều kiện sau ? Thủy phân hoàn toàn 1 mol A thì thu được các α - amino axit là : 3 mol glyxin, 1 mol alanin, 1 mol valin Thủy phân không hoàn toàn A, ngoài thu được các amino axit thì còn thu được 2 đipeptit :

Ala-Gly ; Gly-Ala và 1 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

sẽ thu được bao nhiêu loại amino axit nào sau đây ?

A 3 B 4 C 5 D 2

Bài 19:Thuỷ phân hợp chất : sẽ thu được bao nhiêu loại amino axit nào sau đây ?

H2NCH(CH3)–CONH–CH(CH(CH3)2)–CONH–CH(C2H5)–CONH–CH2–CONH–

CH(C4H9)COOH

A 2 B 3 C 4 D 5

Bài 20: Nếu thuỷ phân không hoàn toàn pentapeptit Gly-Ala-Gly-Ala-Gly thì thu được tối đa bao

A 3 B 1 C 2 D 4

Nghi lộc, ngày 30 tháng 11 năm 2014

Người viết PHẠM LÂM TÙNG