Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit

Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit Peptit chuyên đề bậc phổ thông, đặc biệt đề thi tuyển sinh năm gần liên tục xuất câu hỏi peptit hay, khó lạ Nếu khơng hiểu sâu sắc chất vận dụng linh hoạt phương pháp với khó để giải Chuyên đề “Peptit – phương pháp giải toán peptit” giúp bạn khắc phục khó khăn tự tin xử lí câu hỏi liên quan đến peptit A PEPTIT: I NỘI DUNG LÝ THUYẾT: Khái niệm, phân loại: a) Khái niệm: - Liên kết nhóm –CO– với nhóm –NH– hai đơn vị  - amino axit gọi liên kết peptit - Vậy peptit hợp chất chứa từ đến 50 gốc  - amino axit liên kết với liên kết peptit - Peptit có vai trị quan trọng sống : Một số peptit hocmon điều hòa nội tiết, số peptit kháng sinh vi sinh vật, polipeptit sở tạo nên protein b) Phân loại: Các peptit chia làm loại : - Oligopeptit gồm peptit có từ đến 10 gốc  - amino axit gọi tương ứng đipeptit, tripeptit, đecapeptit - Polipeptit gồm peptit có từ 11 đến 50 gốc  - amino axit Popipeptit sở tạo nên protein Cấu tạo, đồng phân, danh pháp: a) Cấu tạo: - Phân tử peptit hợp thành từ gốc  - amino axit nối với liên kết peptit theo trật tự định : amino axit đầu N cịn nhóm –NH2, amino axit đầu C cịn nhóm –COOH b) Đồng phân, danh pháp: - Mỗi phân tử peptit gồm số xác định gốc  - amino axit liên kết với theo trật tự nghiêm ngặt Việc thay đổi trật tự dẫn tới peptit đồng phân - Nếu phân tử peptit chứa n gốc  - amino axit khác số đồng phân loại peptit n ! - Tên peptit hình thành cách ghép tên gốc axyl  - amino axit đầu N, kết thúc tên axit đầu C (được giữ nguyên) Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải tốn peptit Tính chất hóa học: a) Tính chất vật lí: Các peptit thường thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao dễ tan nước b) Tính chất hóa học: Do peptit có chứa liên kết peptit nên có hai phản ứng điển hình phản ứng thủy phân phản ứng màu biure  Phản ứng màu biure: - Phản ứng với Cu(OH)2 : tạo phức màu tím - Đipeptit có liên kết peptit nên khơng có phản ứng Vì phân biệt đipeptit với peptit có liên kết trở lên  Phản ứng thủy phân: - Khi đun nóng dung dịch peptit với axit kiềm, thu dung dịch không phản ứng màu biure peptit bị thủy phân thành hỗn hợp - amino axit II CÁC DẠNG TOÁN TRỌNG TÂM: ■ Dạng 1: Xác định loại peptit dựa vào phân tử khối - Khi hình thành liên kết peptit phân tử -amino axit có phân tử nước bị tách bỏ Giả sử peptit Xn mạch hở tạo thành từ n gốc -amino axit, ta có phương trình tổng quát sau:  Xn + (n – 1)H2O (phản ứng trùng ngưng) n -aminoaxit  + Ví dụ phản ứng tạo tripeptit có chứa gốc -amino axit: 3-aminoaxit   X3 + 2H2O - Từ phương trình tổng quát ta thiết lập hệ thức liên quan đến khối lượng phân tử peptit: n.M a.a  M X n  (n –1).18 (áp dụng bảo toàn khối lượng) - Ngoài việc ghi nhớ tên gọi, công thức phân tử khối -amino axit quan trọng q trình tính tốn Tên Kí Cơng thức Tên thay Tên bán hệ thống PTK thường hiệu H2N–CH2 –COOH Axit aminoetanoic Glyxin Gly 75 Axit - aminoaxetic H2N–CH–COOH Axit Axit Alanin Ala 89 CH3 - aminopropanoic - aminopropionic CH3–CH–CH–COOH Axit - amino -3 Axit  Valin Val 117 CH3 NH2 metylbutanoic aminoisovaleric Axit  - amino - CH2 CH COOH HO Axit - - amino -3(4 Tyrosin Tyr 181 (p - hiđroxiphenyl) NH2 hiđroxiphenyl)propanoic propionic HOOC–(CH2)2–CH–COOH Axit Axit Axit Glu 147 NH2 - aminopentanđioic - aminopentanđioic glutamic H2N–(CH2)4–CH–COOH Axit Axit Lysin Lys 146 NH2 2,6 - điaminohexanoic ,  - điaminocaproic Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải tốn peptit  Các ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Tính phân tử khối peptit mạch hở sau: a Gly-Gly b Ala-Ala-Gly-Ala c Val-Glu-Gly Hướng dẫn giải - Áp dụng công thức: M X  n.M a.a  (n –1).18 vào ví dụ sau: a Đipeptit tạo từ gốc Gly có: M  2.75  (2  1).18  132 b Tetrapeptit tạo từ gốc Gly gốc Ala có: M  1.75  3.89  (4 1).18  288 c Tripeptit tạo từ gốc Val, gốc Glu gốc Gly có: M  1.117  1.147  1.75  (3 1).18  303 Ví dụ 2: Cho X peptit tạo nên n gốc glyxin có khối lượng phân tử 189 đvC Peptit X thuộc loại A tripetit B đipetit C tetrapeptit D pentapepit Hướng dẫn giải - Phương trình phản ứng: nGly   X + (n – 1)H2O - Ta có: n.M Gly  M X n  (n –1).18  75n  189  (n  1).18  n  Vậy X thuộc loại tripeptit Ví dụ 3: Cho (X) peptit tạo nên x gốc alanin y gốc glyxin có khối lượng phân tử 345 đvC Peptit X thuộc loại A tripetit B đipeptit C tetrapeptit D pentapepit Hướng dẫn giải - Phương trình phản ứng: xGly + yAla   X + (x + y – 1)H2O - Ta có: x.M Ala  y.M Gly  M X  (x + y –1).18  71x  57y  327 Biện luận cặp giá trị x y: x y 4,5 3,2 0,8 Vậy có trường hợp thỏa mãn x = 3; y = với (x + y) =  X thuộc loại pentapeptit ■ Dạng 2.1: Thủy phân hoàn toàn peptit Xn + (n – 1)H2O   n -aminoaxit n n - Từ phương trình ta rút được: a.a   (n  1).n a.a  n.n H 2O n H 2O n  - Phương trình tổng quát: áp dụng bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  ma.a  Các ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Khi thủy phân hồn tồn 55,95 gam peptit X thu 66,75 gam alanin (amino axit nhất) X A tripeptit B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Hướng dẫn giải 66, 75  0, 75 mol Phương trình thủy phân: Xn + (n – 1)H2O   nAla - Ta có: n Ala  89 - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  ma.a  55,95  m H 2O  66, 75  n H 2O  0, mol Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit Mà (n  1).n Ala  n.n H 2O  (n  1).0, 75  0, 6.n  n  Vậy X pentapeptit Ví dụ 2: Khi thủy phân hoàn toàn 65 gam peptit X thu 22,25 gam alanin 56,25 gam glyxin X : A tripeptit B tetrapeptit C pentapeptit D đipeptit Hướng dẫn giải 56, 25 22, 25  0, 75 mol n Ala   0, 25 mol - Tính số mol: n Gly  75 89 - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m X  m H 2O  m Ala  m Gly  m H 2O  13,5 gam  n H 2O  0, 75 mol 65 22,25 56,25 - Phương trình thủy phân: X + (n + m – 1)H2O   nAla + mGly mol: 0,75 0,25 0,75 (n Ala  n Gly ) nm - Ta có:    n  m  Vậy X tetrapeptit n H 2O n  m 1 Ví dụ 3: Thuỷ phân hồn 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 Hướng dẫn giải - Phân tử Y 89  Y Alanin với n Y  mol - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m X  m H 2O  m Y  m Z  m H 2O  90 gam  n H 2O  mol 500 178 412 - Phương trình thủy phân: X + (n + m – 1)H2O   nY + mZ mol:  (n  m  1).n Y  n.n H 2O  n  m   2,5n (1) Vì X oligopeptit nên: m  n  10  m  n   (2) - Thay (1) vào (2) ta có: 2,5n   n  3,6 Khi n = suy m = với n Z  Vậy M Z  m n Y  mol n 412  103 Công thức Z là: H2NC3H6COOH ■ Dạng 2.2: Thủy phân khơng hồn tồn peptit - Khi phân khơng hồn tồn peptit thu hỗn hợp peptit có mạch ngắn -amino axit  Gly + Gly-Gly + Ví dụ: (1) Gly-Gly-Gly + H2O   Ala-Val-Ala + Val-Ala-Val + Ala-Val + Val-Ala + Ala + Val (2) Ala-Val-Ala-Val + H2O  - Để giải nhanh dạng toán này, ta nên sử dụng phương pháp bảo tồn gốc -amino axit + Ví dụ: Phương trình (1) ta bào tồn gốc Gly sau: 3n (Gly)3  2n (Gly)  n Gly BT: Ala   2n (Ala) (Val)  2n (Ala) Val  n (Val) Ala  n AlaVal  n ValAla  n Ala   Phương trình (2):  BT: Val  2n (Ala) (Val)  n (Ala) Val  2n (Val) Ala  n AlaVal  n ValAla  n Val    - Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  mhỗn hợp sản phẩm  Các ví dụ minh họa: Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải tốn peptit Ví dụ 4: Thủy phân hết m gam tetrapeptit Gly-Gly-Gly-Gly (mạch hở) thu hỗn hợp gồm 30 gam Gly; 21,12 gam Gly-Gly 15,12 gam Gly-Gly-Gly Giá trị m A 66,24 B 59,04 C 66,06 D 66,44 Hướng dẫn giải - Tính số mol: n Gly  0, mol ; n (Gly)  0,16 mol ; n (Gly)3  0, 08 mol - Phản ứng thủy phân: (Gly)4 + H2O   (Gly)3 + (Gly)2 + Gly - Bảo toàn gốc Gly: 4n (Gly)  3n (Gly)3  2n (Gly)  n Gly  n (Gly)  0, 24 mol  m (Gly)  59, 04 gam Ví dụ 5: Thủy phân tetrapeptit X (mạch hở) thu 14,6 gam Ala-Gly; 7,3 gam Gly-Ala; 6,125 gam Gly-Ala-Val; 1,875 gam Gly; 8,775 gam Val; m gam hỗn hợp gồm Ala-Val Ala Giá trị m A 29,006 B 38,675 C 34,375 D 29,925 Hướng dẫn giải - Theo giả thiết hỗn hợp sản phẩm sau thủy phân  Tetrapeptit X Ala-Gly-Ala-Val - Sơ đồ phản ứng thủy phân: m gam H O A  G  A  V  A G  G  A  G  A  V  X 0,1 mol 0,05 mol 0,025 mol G 0,025 mol  V 0,075 mol AV A x mol y mol - Bảo toàn gốc Gly: n X  n A G  n G A  n G A V  n G  0, mol - Bảo toàn gốc Val: n X  n G A V  n V  x  x  0,1 mol - Bảo toàn gốc Ala: 2n X  n A G  n G A  n G A V  x  y  y  0,125 mol Vậy m  m Ala Val  m Ala  0,1.188  0,125.89  29,925 gam Ví dụ 6: Tripeptit M tetrapeptit Q tạo từ amino axit X mạch hở (amino axit chứa nhóm –COOH nhóm –NH2) Phần trăm khối lượng nitơ X 18,667% Thủy phân khơng hồn tồn m gam hỗn hợp M, Q (có tỉ lệ số mol 1:1) thu 0,945 gam M; 4,62 gam đipeptit 3,75 gam X Giá trị m : A 4,1945 gam B 8,389 gam C 12,58 gam D 25,167 gam Hướng dẫn giải 14  18, 667%  M X  75  X Glyxin : H2NCH2COOH - Ta có: %N  MX - Tripeptit M, tetrapeptit Q tạo từ Gly nên cấu tạo M Gly-Gly-Gly Q Gly-Gly-Gly-Gly - Đặt a số mol M Q Sơ đồ phản ứng thủy phân: M : (Gly) : a mol  H 2O  (Gly)  (Gly)  Gly Q : (Gly) : a mol 0,005 mol 0,035 mol 0,05 mol - Bảo tồn gốc Gly ta có : 3n M  4n Q  3n (Gly)3  2n (Gly)  n Gly  a  7a 0,135 0,135 mol Vậy m  m M  m Q  3, 645  4, 744  8,389 gam ■ Dạng 3: Đốt cháy peptit - Lập công thức tổng quát peptit tạo từ k gốc -amino axit + Công thức aminoaxit no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+1O2N (n > 1) Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit + Phản ứng tạo đipeptit chứa gốc -amino axit: 2CnH2n+1O2N   C2nH4nO3N2 + H2O + Phản ứng tạo tripeptit chứa gốc -amino axit: 3CnH2n+1O2N   C3nH6n –1O4N3 + 2H2O  Phản ứng tạo polipeptit từ k gốc -amino axit: kCnH2n+1O2N   CknH2kn +2–kOk+1Nk + (k–1)H2O + Đặt kn = a ta suy công thức tổng quát: CaH2a+2–kOk+1Nk (a > 3, k > 1) k k  3a 3k   - Phương trình đốt cháy peptit: Ca H 2a 2–k O k 1N k     O   aCO   a    H 2O  N  2   - Áp dụng định luật bảo tồn để giải tốn đốt cháy: + Định luật bảo toàn cho nguyên tố C, H, O, N m peptit  m O  m CO  m H 2O  m N + Định luật bảo toàn khối lượng:  m peptit  m C  m H  m O  m N n CO  n H 2O  (0,5k  1).n peptit  - Sử dụng mối quan hệ số mol chất với nhau: n CO  n peptit  n H 2O  n N n  1,5.(n CO  n N )  1,5.(n H 2O  n peptit )  O2 - Nếu dẫn sản phẩm cháy qua H2SO4 đặc, CaCl2 khan, CuSO4 khan, P2O5 thấy khối lượng bình tăng m1 (g), khí mH O  m1  khỏi bình dẫn tiếp vào dung dịch kiềm dư thấy khối lượng bình tăng m2 (g)   mCO2  m2 khí khỏi bình khí N2 - Nếu cho sản phẩm cháy qua dung dịch kiềm : + Khối lượng bình tăng: mbình tăng = (mCO2  m H 2O ) hấp thụ + Khối lượng dung dịch: mdd tăng = (mCO2  m H 2O ) – mkết tủa mdd giảm = mkết tủa – (mCO2  m H 2O )  Các ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Một α-aminoaxit có cơng thức phân tử C2H5NO2 Khi đốt cháy 0,1 mol oligopeptit X tạo nên từ α-aminoaxit thu 12,6 gam nước Vậy X A đipeptit B tetrapeptit C tripeptit D pentapeptit Hướng dẫn giải - Phản ứng tạo X từ k gốc -amino axit: kC2H5O2N   C2kH4k +2–kOk+1Nk + (k–1)H2O 9k k  3k  - Phương trình đốt cháy: C 2k H 3k 2O k 1N k  O   2kCO    1 H 2O  N 2   mol : 0,1 0,7  0,1.(1,5k  1)  0,7  k  Vậy X tetrapeptit Ví dụ 2: Đipeptit mạch hở X tripeptit mạch hở Y tạo nên từ aminoaxit (no, mạch hở, phân tử chứa nhóm –NH2 nhóm –COOH) Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol Y, thu tổng khối lượng CO2 H2O 54,9 gam Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol X, sản phẩm thu cho lội từ từ qua nước vôi dư, tạo m gam kết tủa Giá trị m A 120 B 60 C 30 D 45 Hướng dẫn giải - Y tripeptit mạch hở có cơng thức là: C3nH6n-1O4N3 Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit 6n  H2O + N2 2 mol : 0,1 0,3n (0,3n – 0,05)  m H 2O  0,3n.44  (0,3n  0, 05).18  54,9  n  O + Đốt cháy 0,1 mol Y: C3nH6n-1O4N3   3nCO2 + + Ta có: mCO2 n 3 - Y đipeptit mạch hở có cơng thức là: C2nH4nO3N2   C6H12O3N2 O + Đốt cháy 0,2 mol X: C6H12O3N2   6CO2 + 6H2O + N2 mol : 0,2 1,2 Vậy m CaCO3 CO2 + Ca(OH)2 dư   CaCO3 + H2O mol : 1,2 1,2  1, 2.100  120 gam Ví dụ 3: Peptit X peptit Y có tổng liên kết peptit Thủy phân hoàn toàn X Y thu Gly Val Đốt cháy hoàn toàn hỗn E chứa X Y có tỉ lệ mol tương ứng 1: cần dùng 22,176 lít oxi (đktc) Sản phẩm cháy gồm CO2, H2O N2 Dẫn toàn sản phẩm cháy qua bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng 46,48 gam, khí khỏi bình tích 2,464 lít (đktc) Khối lượng X đem dùng là: A 3,3 gam B 3,28 gam C 4,24 gam D 14,48 gam Hướng dẫn giải Hướng tư 1: Sử dụng thức tổng quát  CO  - Khi đốt cháy hỗn hợp E: Ca H 2a  2–k O k 1N k  O  t mol 0,99 a.t mol H 2O  N2 (a 10,5k).t mol 0,11 mol BT: N    kn E  2n N kt  0, 22  t  0, 04   BT: O    k  5,5 - Ta có:  (k  1)n E  2n O  2n CO  n H 2O  1,5.kt  1,98  3.at 44n   CO  18n H 2O  46,18 62.at  18.(t  0,5kt )  46, 48 at  0, 77  - Vì X Y có tỉ lệ mol tương ứng 1: nên n X  0, 01 mol n Y  0, 03 mol - Gọi n, m số mắt xích có X, Y với (n  1)  (m  1)   n  m  10 (1) - Bảo toàn nguyên tố N: 0,01.n  0,03.m  0, 22 (2) Từ (1), (2) ta tính được: n = m = X : (Gly) x (Val) 4x BT: C x  - E  2x n X  (4  x).5.n X  n Y  (6  y).5.n Y  0, 77  x  3y  11   y  Y : (Gly) y (Val) 6 y 0,01 0,01 0,03 0,03 Vậy X (Gly)2(Val)2: 0,01 mol  m  0, 01.330  3,3 gam Hướng tư 2: Sử dụng mối quan hệ mol chất N : 0,11 mol X : a mol N  Ca(OH)2 d­ - Tóm tắt trình:   O     Y : 3a mol 0,99 mol CO , H O m b.tăng 46, 48 gam - Ta có: n O2  1,5.(n CO2  n N )  n CO2  0,77 mol mà m CO2  m H 2O  46,18  n H 2O  0, mol n CO2  n peptit  n H 2O  n N  n peptit  0, 04 mol  a  0, 01 mol - Gọi n, m số mắt xích có X, Y với (n  1)  (m  1)   n  m  10 (1) - Bảo toàn nguyên tố N: 0,01.n  0,03.m  0, 22 (2) Từ (1), (2) ta tính được: n = m = Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit X : (Gly) x (Val) 4x BT: C x  - E  2x n X  (4  x).5.n X  n Y  (6  y).5.n Y  0, 77  x  3y  11   y  Y : (Gly) y (Val) 6 y 0,01 0,01 0,03 0,03 Vậy X (Gly)2(Val)2: 0,01 mol  m  0, 01.330  3,3 gam ■ Dạng 4: Thủy phân peptit môi trường axit (HCl) - Xét phản ứng peptit mạch hở X chứa n gốc -amino axit với dung dịch HCl (đun nóng) - Đầu tiên thủy phân hồn toàn peptit thu sản phẩm -amino axit (có nhóm –NH2): Xn + (n – 1)H2O   nH2N-R-COOH (1) - Sau đem sản phẩm gồm -amino axit tác dụng với HCl: H2N-R-COOH + HCl   ClH3N-R-COOH (2) - Cộng phương trình (1) (2) ta phương trình tổng quát: Xn + nHCl + (n – 1)H2O   nClH3N-R-COOH  n HCl  n.n peptit + Quan hệ số mol chất:   n H 2O  (n  1).n peptit - Nếu phân tử X chứa x gốc -amino axit có hai nhóm NH2 (chỉ xét Lysin), cịn lại gốc -amino axit có nhóm –NH2 thì: X + (n + x)HCl + (n – 1)H2O   hỗn hợp muối n HCl  (n  x).n peptit + Quan hệ số mol chất:  n H 2O  (n  1).n peptit - Áp dụng bảo toàn khối lượng: mpeptit + mHCl phản ứng + m H 2O = mmuối  Các ví dụ minh họa: Ví dụ 1: Cho 24,36 gam tripeptit mạch hở Gly-Ala-Gly tác dụng với lượng dung dịch HCl vừa đủ, sau phản ứng thu dung dịch Y chứa m gam muối Giá trị m là: A 37,50 gam B 41,82 gam C 38,45 gam D 40,42 gam Hướng dẫn giải Hướng tư 1: Tính theo khối lượng chất - Phương trình: (Gly)2Ala + 3HCl + 2H2O   2ClH3N-CH2-COOH + ClH3N-CH(CH3)-COOH mol : 0,12 0,24 0,12  m Y  2m GlyCl  m AlaCl  0,12.(111,5.2  125,5)  41,82 gam Hướng tư 2: Bảo toàn khối lượng n HCl  3.n peptit  0,36 mol BTKL  m Y  m peptit  m HCl  m H 2O  41,82 gam - Ta có:  n H 2O  2.n peptit  0, 24 mol 13,14 4,32 24,36 Ví dụ 2: Thuỷ phân hoàn toàn 0,1 mol peptit X (mạch hở, tạo -amino axit có nhóm NH2 nhóm -COOH) dung dịch HCl vừa đủ thu dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu chất rắn có khối lượng lớn khối lượng X 52,7 gam Số liên kết peptit X A 14 B C 11 D 13 Hướng dẫn giải Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit  n HCl  n.n peptit  0,1.n BTKL - Ta có:   m Y  m X  m HCl  m H 2O  n  10  n H 2O  (n  1).n peptit  0,1.(n  1) 3,65.n 1,8n 1,8 52,7 Vậy n-peptit có (n – 1) liên kết peptit  X có chứa liên kết peptit Ví dụ 3: Thủy phân hồn tồn 60 gam hỗn hợp hai đipetit thu 63,6 gam hỗn hợp X gồm amino axit (các amino axit có nhóm amino nhóm cacboxyl phân tử) Nếu cho 1/10 hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl (dư), cô cạn cẩn thận dung dịch, lượng muối khan thu : A 7,09 gam B 16,30 gam C 8,15 gam D 7,82 gam Hướng dẫn giải - Phương trình thủy phân Đipeptit: X2 + (n – 1)H2O   2X BTKL  mH2O  mX  mX2  3,6  n H2O  0, mol n X  2n H 2O  0, mol - Đem 1/10 hỗn hợp X tác dụng với HCl dư: H2N-R-COOH + HCl   ClH3N-R-COOH 1 BTKL  mmuối = m X  m HCl  7,82 gam (với n HCl  n X  0, 04 mol ) 10 10 ■ Dạng 5: Thủy phân peptit môi trường kiềm (KOH, NaOH) - Xét phản ứng peptit mạch hở X chứa n gốc -amino axit (n-peptit) với dung dịch NaOH (đun nóng) Phương trình tổng qt sau: - Nếu X tạo thành từ -amino axit có nhóm -COOH Xn + nNaOH   nH2N-R-COONa + H2O  n NaOH  n.n peptit + Quan hệ số mol chất:   n H 2O  n peptit - Nếu phân tử X chứa x gốc -amino axit có hai nhóm –COOH (chỉ xét axit Glutamic), cịn lại -amino axit có nhóm COOH X + (n + x)NaOH   hỗn hợp muối + (1 + x)H2O n NaOH  (n  x).n peptit + Quan hệ số mol chất:  n H 2O  (1  x).n peptit - Áp dụng bảo toàn khối lượng: mpeptit + mNaOH phản ứng = m hỗn hợp muối + m H 2O - Chú ý:  Nếu dùng lượng dư dung dịch NaOH chất rắn sau phản ứng gồm có muối natri -amoni axit NaOH dư Khi đó: m rắn = mhỗn hợp muối + mNaOH dư  NaOH  Đốt cháy muối natri -amoni axit: Cn H2n 1O2 N   Cn H2n O2 NNa Phương trình cháy: 2C n H 2n O NNa  O   nNa 2CO3  nCO  2nH 2O  N 2 + Sử dụng phương pháp bảo toàn nguyên tố bảo tồn khối lượng để giải dạng tốn đốt cháy Ngoài ra, cần lưu ý đốt cháy muối natri -amoni axit đốt cháy peptit ban đầu lượng O2 khơng thay đổi  Các ví dụ minh họa: Trang Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải tốn peptit Ví dụ 1: Thủy phân hoàn toàn m gam đipeptit Gly-Ala (mạch hở) dung dịch KOH vừa đủ, thu dung dịch X Cơ cạn tồn dung dịch X thu 2,4 gam muối khan Giá trị m A 1,46 B 1,36 C 1,64 D 1,22 Hướng dẫn giải Hướng tư 1: Tính theo khối lượng chất - Phương trình: Gly-Ala + 2KOH   H2N-CH3-COOK + H2N-CH(CH3)-COOK + H2O mol : x x x  m X  mGlyK  m AlaK  113x  127x  2,  x  0, 01 mol Vậy m peptit  0, 01.146  1, 46 gam Hướng tư 2: Bảo toàn khối lượng  n KOH  2n peptit BTKL - Ta có:   m Y  m peptit  m KOH  m H 2O  x  0, 01 mol  m  1, 46 gam  n peptit  n H 2O 2,4 56x.2 18x 146x Ví dụ 2: Thủy phân hoàn toàn 4,34 gam tripeptit mạch hở X (được tạo nên từ hai α – amino axit có công thức dạng (H2NCxHyCOOH) dung dịch NaOH dư, thu 6,38 gam muối Mặt khác thủy phân hoàn toàn 4,34 gam X dung dịch HCl dư, thu m gam muối Giá trị m A 6,53 B 7,25 C 5,06 D 8,25 Hướng dẫn giải  n NaOH  3n peptit BTKL - Thủy phân NaOH, ta có:   m Y  m H 2O  m X  m NaOH  x  0, 02 mol  n peptit  n H 2O 6,38 4,34 18x 3x.40  n HCl  3n peptit  0, 06 mol BTKL - Thủy phân HCl, ta có:   m  m HCl  m X  m H 2O  7, 25 gam n H 2O  2n peptit  0, 04 mol  4,34 2,19 0,72 Ví dụ 3: Thủy phân hồn tồn 21,8 gam đipeptit mạch hở Glu-Ala NaOH (vừa đủ) thu dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Giá trị m A 28,0 B 24,0 C 30,2 D 26,2 Hướng dẫn giải - Phương trình: Glu-Ala + 3NaOH   Glu(Na2) + AlaNa + 2H2O n NaOH  3n peptit  0,3 mol BTKL  m Y  m peptit  m NaOH  m H 2O  30, gam - Ta có:  n peptit  2n H 2O  0, mol 12 1,8 21,8 Ví dụ 4: Đun nóng 0,16 mol hỗn hợp E gồm hai peptit X (CxHyOzN6) Y (CnHmO6Nt) cần dùng 600 ml dung dịch NaOH 1,5M thu dung dịch chứa a mol muối glyxin b mol muối alanin Mặt khác đốt cháy 30,73 gam E O2 vừa đủ thu hỗn hợp CO2, H2O N2, tổng khối lượng CO2 nước 69,31 gam Giá trị a : b gần với A 0,730 B 0,810 C 0,756 D 0,962 Hướng dẫn giải - Từ công thức tổng quát peptit: CaH2a+2–kOk+1Nk ta suy X hexapeptit Y pentapeptit n E  n X  n Y  0,16 n X  0,1 mol n   X  - Khi đó:  n NaOH  6n X  5n Y  0,9 n Y  0, 06 mol n Y Trang 10 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit BT: N BT:H  n C 2H3ON  2n N  0,075mol  n H 2O  1,5n C 2H 3ON  n CH  n H 2O  (0,1125  a  b) mol BT:Ba + Gọi n BaCO3  x mol  n Ba(HCO3 )2  (0,14  x) mol BT:C  n BaCO3  2n Ba(HCO3 )2  2n C2H3ON  n CH2  x  2(0,14  x)  0,15  a  x  0,13  a (1) Thay (1) vào + Ta có: mdd tăng = 44n CO2  18n H2O  197n BaCO3  259a  18b  28,85 (2) + Gọi k số nguyên tử N trung bình X với: < k < 0, 075  0, 025 Thay b vào (2) ta tính a = 0,1096  m X  6, 2601 gam  Với k =  b  0, 075  0, 015 Thay b vào (2) ta tính a = 0,11  m X  6, 085 gam  Với k =  b  Vậy giá trị m nằm khoảng: 6, 085  m  6, 2601 Ví dụ 4: X, Y (MX < MY) hai peptit mạch hở, liên kết peptit Đun nóng 36,58 gam hỗn hợp E chứa X, Y este Z (C5H11O2N) với dung dịch NaOH vừa đủ, chưng cất dung dịch sau phản ứng, thu 0,05 mol ancol etylic hỗn hợp chứa muối -aminoaxit thuộc dãy đồng đẳng Đốt cháy toàn muối cần dùng 1,59 mol O2, thu CO2, H2O, N2 26,5 gam Na2CO3 Phần trăm khối lượng X hỗn hợp E A 45,2% B 29,8% C 34,1% D 27,1% Hướng dẫn giải - Hướng tư 1: Sử dụng công thức tổng quát muối Cn H 2n O2 NNa  O2  Na 2CO3  CO  H 2O Z  NaOH 1,59mol 0,25mol - Quá trình: X, Y, NH 2CH(CH3 ) COOC2 H5   35,68(g) E C2 H5OH :0, 05 mol BT:Na + Xét (*) có :   n Cn H2n O2 NNa  2n Na 2CO3  0,5 n O2  (1,5n  0, 75).n Cn H2n O2 NNa  1,59  n  2, 62 Vậy amino axit muối Gly (NH2CH2COOH) Ala (NH2CH(CH3)COOH) n  n Ala  2n Na 2CO3  0,5    Gly n Gly  0,19 mol + Ta có  BT:C  n Ala  0,31mol    2n Gly  3n Ala  0,5.n  1,31  - Cho X, Y tác dụng NaOH : X  Y   NaOH  NH2CH2COONa  NH2CH(CH3 )COONa  H2O BTKL  mX  mY  40n NaOH  97n NH2CH2COONa  111n NH2CH(CH3 )COONa  18n H2O (*) Với m Z  117.n C2H5OH  5,85  m X  m Y  m E  m Z  30, 73(g)  n AlaNa  n Ala  n Z  0,26 mol BT:Na   n NaOH  n GlyNa  n AlaNa  0, 45mol  n GlyNa  n Gly  0,19 mol + Thế phần vào (*) ta tìm n H2O  0, 08 mol  n X  n Y  n H2O  0, 08 mol + Gọi k số mắc xích trung bình X Y: k  n GlyNa  n AlaNa nX  nY  0, 45  5, 625 0, 08 5n X  6n Y  n GlyNa  n AlaNa n X  0, 03mol   X pentapeptit Y hexapeptit   n X  n Y  0, 08 n Y  0, 05 mol  Trang 21 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit Glya (Ala)5a :0, 03mol BT: Gly + Khi đó:    an X  bn Y  0,19  3a  5b  19  a = b = (Gly) b (Ala)6b :0, 05 mol  X (Gly)3(Ala)2  %mX  27,14% - Hướng tư 2: Quy đổi – tách chất + Thực tách chất sau: NH CH(CH3 ) COOC2 H5  HNCH CO  3CH  H 2O 0,05mol 0,15 mol 0,05mol 0,05 mol + Tiếp tục quy đổi hỗn hợp E sau: (a 0,05)mol (b 0,15) mol (c0,05)mol C H3ON , CH2 36,58 gam E , H2O t0 NaOH   C H 4O2 NNa,CH  O2  Na 2CO3  CO2  H 2O N hỗn hợp muối 1,59mol 0,25mol mC H ON  mCH  m H O  35, 68 57a  14b  18c  29,83 a  0, 45 2     Lập hệ sau: 2, 25n C2H3ON  1,5n CH2  n O2  1,59  2, 25a  1,5b  1, 2525  b  0,16    a  0, 45 c  0,1078  n C2H3ON  2n Na 2CO3  0,5 2n C2H3ON  n CH2  NH 2CH 2COOH (Gly) + Ta có: Ca oaxit   2, 62  aminoaxit  n C2H3ON  NH 2CH(CH3 ) COOH (Ala) + Đến ta giải tương tự hướng tư Ví dụ 5: Hỗn hợp E chứa ba peptit mạch hở gồm peptit X (C4H8O3N2), peptit Y (C7HxOyNz) peptit Z (C11HnOmNt) Đun nóng 28,42 gam E với dung dịch NaOH vừa đủ, thu hỗn hợp T gồm muối glyxin, alanin valin Đốt cháy toàn T cần dùng 1,155 mol O2, thu CO2, H2O, N2 23,32 gam Na2CO3 Phần trăm khối lượng X hỗn hợp E A 4,64% B 6,97% C 9,29% D 13,93% Hướng dẫn giải BT:Na   n AlaNa, GlyNa, ValNa  2n Na 2CO3  0, 44 mol mà n Ala, Gly,Val  (1,5n CO  n O )  n CO  0,99 mol - Quy đổi hỗn hợp E thành C2H3ON, CH2 H2O Lập hệ sau: 57n C2H3ON  14n CH  18n H 2O  28, 42 n C2H3ON  0, 44  BT:C n Gly,Ala,Val   4,   2n C2H3ON  n CH  n CO  0,99  n CH  3n Val  n Ala  0,11  n m¾c xÝch  n  n  n X Y Z 2, 25n  C 2H 3ON  1,5n CH  n O  1,155 n H 2O  n X  n Y  n Z  0,1   Trong E có chứa peptit có số mắc xích lớn 4,4 (5, 7…) Vậy Z pentapeptit (Gly)4Ala, X đipeptit (Gly)2 Y đipeptit AlaVal (không thể tripeptit (Gly)2Ala thủy phân hỗn hợp E không thu muối Val) BT:C    4n X  7n Y  11n Z  n CO  0,99 n X  0, 01  0, 01.132  - Ta có: 2n X  2n Y  5n Z  2n NaOH  0, 44  n Y  0, 01  %m X  100%  4, 64 28, 42 132n  174n  317n  28, 42 n  0, 08 X Y Z  Z  Trang 22 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit II Trùng ngưng hóa (Gộp chuỗi peptit): Dấu hiệu để sử dụng phương pháp trùng ngưng hóa Khi tốn cho kiện sau : - Hỗn hợp gồm nhiều peptit khơng biết xác cấu tạo biết tỉ lệ mol - Biết tổng số liên kết peptit (cụ thể nhỏ giá trị đó) - Biết số mol sản phẩm thủy phân + Nếu phản ứng thủy phân khơng hồn tồn sản phẩm thu gồm đoạn mạch peptit nhỏ + Nếu phản ứng thủy phân hoàn tồn sản phẩm hỗn hợp gồm muối α – aminoaxit Cách xử lý toán - Chúng ta trùng ngưng hóa hỗn hợp gồm nhiều peptit mà đề cho thành chuỗi peptit lớn (trong phương pháp tạm xem phân tử peptit amino axit điểm chung có nhóm – COOH nhóm –NH2.) - Ví dụ : + Trùng ngưng α – amino axit xt, t nNH  R  COOH  (NH  R  CO) n  (n  1)H O + Trùng ngưng phân tử peptit : (X)n (Y)m xt, t 1X n  1Ym   X  X  X  X  X   Y Y Y Y Y  (1   1)H 2O (X)n (Y)m (X n )2 (Ym )3 (Z t ) xt, t 2X n  3Ym  4Z t   X  X  X Y  Y  Y Z  Z  Z  (2    1)H 2O (X n )2 (Ym )3 (Z t )4 xt, t Tổng quát : aX n  bYm  cZ t  (X n )a (Ym ) b (Z t ) c  (a  b  c  1)H 2O (với a < b < c) (Tạm xem Xn, Ym Zt phân tử amino axit từ trùng ngưng hỗn hợp peptit tương tự trùng ngưng amino axit tỉ lệ số mol chất tham gia phản ứng H2O) - Gọi x số mắc xích (hoặc giới hạn số mắc xích) mà tốn cho - Ta tính tỉ lệ muối thu sau phản ứng n A : n B : n C  kx : k y : k z - Nhận thấy phân tử peptit trùng ngưng (X n )a (Ym ) b (Z t ) c trùng với peptit mà ta lập tỉ lệ (A) kx (B) ky (C) kz Ta rút kết luận sau : BTKL + m(peptit ban đầu) m(peptit sản phẩm) m H2O + số mắc xích (min) (x số phân tử peptit đề cho).a < sè m¾c xÝch cđa (X n )a (Ym ) b (Z t )c k.(x  y  z) <  số mắc xích (max) (x số phân tử peptit đề cho).c Khi ta tìm giá trị k ta nhận định sau : n A  x.n (A)x (B)y (C)z  nA nB nC  Víi k = q  n (A)qx (B)qy (C)qz  n (X n )a (Ym )b (Z t )c     n B  y.n (A)x (B)y (C)z xq yq zq  n C  z.n (A)x (B)y (C)z Trang 23 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải tốn peptit Ví dụ 1: Hỗn hợp E chứa peptit X, Y mạch hở, có tỉ lệ mol tương ứng : có tổng số liên kết peptit nhỏ Đun nóng m gam E với dung dịch NaOH vừa đủ, thu 0,48 mol muối Gly 0,08 mol muối Ala Giá trị m là: A 36,64 gam B 33,94 gam C 35,18 gam D 34,52 gam Hướng dẫn giải - Khi gộp X, Y với tỉ lệ mol tương ứng : thì: 4X  Y  X4Y1  4H2O (1) + Từ: n Gly : n Ala  0,48 : 0,08  :1 thì: X4Y1  (7k  1)H 2O  6kGly  kAla (2) - Giả sử tổng số liên kết peptit ta có:  sè m¾c xÝch (min) <  sè m¾c xÝch cđa X Y1 <  sè m¾c xÝch (max) 6k  k (8 2).1  Víi k =  n (Gly)6 (Ala)1  n X Y1   10  7k  40  k  2,3, 4,5 (82).4 n X  4n X 4Y1  0,16 mol n Gly n Ala   0,04 mol   12 n Y  n X 4Y1  0,04 mol - Ta có: m E  m X 4Y1  4n H 2O (1)  m Gly  m Ala  13n H 2O (2)  4n H 2O (1)  36, 64 (g) Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm ba peptit mạch hở có tỉ lệ mol tương ứng : : Thủy phân hoàn toàn m gam X thu hỗn hợp sản phẩm gồm 14,24 gam alanin 8,19 gam valin Biết tổng số liên kết peptit phân tử ba peptit X nhỏ 13 Giá trị m : A 19,19 B 18,29 C 18,83 D 18,47 Hướng dẫn giải - Khi gộp peptit A, B, C với tỉ lệ mol tương ứng : thì: A  B  3C  A1B1C3  4H 2O (1) + Từ: n Ala : n Val  0,16 : 0,07  16 : thì: A1B1C3  (23k  1)H 2O  16kGly  7kAla (2) - Giả sử tổng số liên kết peptit 13 ta có:  sè m¾c xÝch (min) <  sè m¾c xÝch cđa A1B1C <  sè m¾c xÝch (max)  15  23k  45  k  16k  7k (13 2).1  n (Ala)16 (Val)7  n A1B1C  (132).3 n A  n B  n A1B1C  0,01 mol n Ala n Val   0,01 mol   16 n C  3n A1B1C  0,03 mol - Ta có: m E  m A1B1C3  4n H 2O (1)  m Ala  m Val  22n H 2O (2)  4n H 2O (1)  19,19 (g) Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm peptit Y, Z, T (đều mạch hở) với tỉ lệ mol tương ứng : : Tổng số liên kết peptit phân tử Y, Z, T 12 Thủy phân hoàn toàn 39,05 gam X, thu 0,11 mol X1; 0,16 mol X2 0,2 mol X3 Biết X1, X2, X3 có dạng H2NCnH2nCOOH Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn m gam X cần 32,816 lít khí O2 (đktc) Giá trị m gần với giá trị sau A 31 B 28 C 26 D 30 Hướng dẫn giải - Khi gộp Y, Z T với tỉ lệ mol tương ứng : : 2Y  3Z  4T  Y2 Z3T4  8H 2O + Từ: n X1 : n X2 : n X3  0,11: 0,16 : 0,2  11:16 : 20  Y2 Z3T4 (X1)11k (X2 )16k (X3 )20k mà  sè m¾c xÝch (min) <  sè m¾c xÝch cđa Y2Z 3T4 (12 3).n Z  Víi k =1 n (A)29 (B)9  n Y2Z 3T4  11k 16k  20k <  sè m¾c xÝch (max)  15.2  47k  15.4  k  (12 3).n X n Y  2n Y2 Z 3T4  0,02 n X1 n X n X    0,01   11 16 20 n Z  3n Y2 Z 3T4  0,03 vµ n T  4n Y2Z 3T4  0,04 Trang 24 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit - Hướng tư 1: + Quy đổi hỗn hợp X thành C2H3ON, CH2 H2O Víi n C H3ON  n X1  n X  n X3  0, 47 vµ n H2O  n Y  n Z  n T  0,09  n CH2  m X  57n C 2H3ON  18n H2O  0,76 14 Khi đốt lượng X : n O2  2, 25n C2H3ON  1,5n CH2  2,1975  VO2  49, 224(l) + Từ tỉ lệ: VO2 (®èt 39,05g X ) VO2 (®èt m g X)  39,05 39,05  1,5  m   26,03g m 1,5 - Hướng tư 2: C n H 2n 1ON : 0, 47 mol 170 +Quy đổi hướng hỗn hợp X  với m X  0, 47.(14n  29)  0, 09.18  39, 05  n  47 H 2O : 0, 09 mol  3n  1,5  + Khi đốt cháy thì: n O    0, 47  2,1975 mol  VO2  49, 224 (l)  mX  26, 03g   Ví dụ 4: X, Y, Z ba peptit mạch hở, tạo từ α-aminoaxit thuộc dãy đồng đẳng glyxin Khi đốt cháy X, Y với số mol thu lượng CO2 Đun nóng 31,12 gam hỗn hợp H gồm X, Y, Z với tỉ lệ mol tương ứng : : dung dịch NaOH, thu dung dịch T chứa 0,29 mol muối A 0,09 muối B (MA< MB) Biết tổng số liên kết peptit ba phân tử X, Y, Z 11 Phân tử khối peptit Z A 444 B 402 C 486 D 472 Hướng dẫn giải - Khi gộp X, Y Z với tỉ lệ mol tương ứng : : có 4X  4Y  Z   X4Y4 Z  8H2O + Từ: mà n A 0,29 29    X5Y5 Z (A)29k (B)9k n B 0,09  sè m¾c xÝch (min) <  sè m¾c xÝch cđa X 5Y5Z (113).n Z + Với k =  n (A)29 (B)9  n X 4Y4Z  29k  9k <  sè m¾c xÝch (max)  14.1  38k  14.4  k  (113).n X n X  n Y  4n X 4Y4Z  0,05mol nA nB   0,01mol   29 n Z  n X 4Y4Z  0,01mol - Khi cho 31,12 gam H  NaOH   A  B  H 2O + Với n H2O  n M  n X  n Y  n Z  0,09 mol n NaOH  n A  n B  0,38 mol BTKL  m A  m B  m M  40n NaOH  18n H 2O  44, g  M A,B  54,14  117, 63 0, 46  Hỗn hợp muối có AlaNa GlyNa - Xét trường hợp: Hỗn hợp muối chứa AlaNa 44,  111.0, 29  139 : ValNa + Ta có: m  111n AlaNa  M B n B  M B  0, 09 n 0, 09 + Số mắt xích Val  Val    X, Y, Z có phân tử Val n X,Y,Z 0, 09 X : (Ala)x Val : 0,04 mol BT: Ala    0,04x  0,04y  0,01z  0,29 x  y   Hỗn hợp H: Y : (Ala) y Val : 0,04 mol    z5 Z : (Ala) Val : 0,01 mol  sè m¾c xÝch = (x  1)  (y  1)  (z  1)  11   z  Trang 25 ... Nhóm peptit D Nhóm amit Câu 5: Trong hợp chất sau có liên kết peptit ? H2N–CH2–CO–NH–CH(CH3)–CO–NH–CH2–CO–NH–CH(C6H5)–CH2–CO–HN–CH2–COOH A B C D Câu 6: Trong nhận xét đây, nhận xét không ? A Peptit. .. 28-C 45-C Trang 14 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit B CÁC PHƯƠNG PHÁP MỚI GIẢI BÀI TOÁN PEPTIT: (Tài liệu sưu tầm, tham khảo từ đề thi thử tác giả tiếng) I Quy đổi peptit ban đầu... tăng 58,08 gam X Trang 12 Chuyên đề: Peptit – Phương pháp giải toán peptit A đipeptit B tripeptit C tetrapeptit D pentapeptit Câu 22: Đun nóng alanin thu số peptit có peptit A có phần trăm khối