PHUONG PHAP GIAI BAI TAP PEPTIT

Điểm mới của đề tài, sáng kiến, giải pháp Phương trình thủy phân peptit và protein trong SGK 12 không đưa môi trường tham gia vào phản ứng nên khi làm các bài tập thủy phân peptit mà có [r]

1 Phần mở đầu

1.1 Lý do chọn đề tài, sáng kiến, giải pháp

Peptit – Protein là chuyên đề hoá học khá mới ở bậc trung học phổ thông Đọc sách giáo khoa xong, các em học sinh thực sự rất khó tổng hợp được kiến thức và vận dụng

để giải bài tập Trên thị trường sách tham khảo hiện nay, các tác giả ít đề cập đến chuyên

đề này hoặc chưa đi sâu vào bản chất,bài tập vận dụng còn ít Do đó các em học sinh sẽ rất khó khăn khi gặp bài tập peptit- protein Đặc biệt là đề thi THPT Quốc gia những năm gần đây liên tục xuất hiện các câu hỏi của peptit – protein rất hay, nếu không hiểu bản chất sâu sắc thì các em học sinh rất khó giải quyết được các bài tập liên quan đến chuyên đề này

1.2 Điểm mới của đề tài, sáng kiến, giải pháp

Phương trình thủy phân peptit và protein trong SGK 12 không đưa môi trường tham gia vào phản ứng nên khi làm các bài tập thủy phân peptit mà có sự tham gia của môi trường thì nhiều học sinh lúng túng do vậy nhiều bài tập thủy phân peptit trong các đề thi đại học các em thường không làm được vì thấy phức tạp nhưng thực tế nếu hiểu rõ bản chất và phương pháp thì bài tập thủy phân peptit và prtein cực kỳ đơn giản

Trên tinh thần đó, tôi viết SKKN “ Các dạng bài tập peptit và protein ” nhằm

giúp các em khắc phục các khó khăn trên và tự tin khi xử lí các câu hỏi về peptit-protein

trong chương trình Hóa học 12

2 Phần nội dung

2.1 Thực trạng của vấn đề mà đề tài, sáng kiến, giải pháp cần giải quyết

-Với thời lượng 2 tiết lý thuyết 1 tiết luyện tập thì rất khó khăn để hướng dẫn học

sinh có kỹ năng và làm chủ được lý thuyết 2 nội dung với nhiều dạng toán

- Trong phản ứng đốt cháy peptit được tạo ra từ α-aminoaxit no có một nhóm -NH2

và 1 nhóm -COOH học sinh chưa xây dựng được công thức tổng quát

- Các phản ứng thủy phân peptit thường dài dòng, tên của các α-aminoaxit khó nhớ ,khó viết gây nản chí cho học sinh

-Một bộ phận không nhỏ các em học sinh còn yếu về các môn học tự nhiên, tư duy

và kỹ năng môn học yếu, chưa có kỹ năng vận dụng lý thuyết giải bài tập

-Phần lớn các em học sinh có tư tưởng “ bỏ qua” phần này, cho rằng nó chiếm một lượng nhỏ trong các đề thi THPT Quốc gia

2.2 Các giải pháp

Với đặc điểm của môn học và thực trạng của học sinh khi học phần Peptit – protein , để giúp học sinh hình dung ra tổng quan về hệ thống bài tập Peptit – protein trong

chương trình hoá học lớp 12, tôi đã tham khảo và tổng kết thành nội dung sáng kiến kinh nghiệm này

Giải pháp thực hiện nhằm nâng cao trình độ nhận thức của học sinh trong quá trình học Peptit – protein là yêu cầu học sinh làm nhiều bài tập, có nhiều bài tập tự giải Mỗi bài tập , học sinh đọc kỹ đề bài, bằng sự hiểu biết của mình, bằng kiến thức tích luỹ của bản thân hãy phân tích các dữ liệu đã cho Yêu cầu học sinh đóng vai trò là chủ thể thực hiện các yêu cầu của bài toán, đề ra các hướng giải phù hợp, áp dụng các định luật bảo toàn ( khối lượng , nguyên tố , gốc α-aminoaxit….) nhằm xử lý bài toán trong thời gian ngắn nhất

Sau đây là một số ví dụ về các dạng bài tập peptit – protein :

Dạng 1: Xác định trật tự peptit

Câu 1: Thủy phân không hoàn toàn pentapeptit mạch hở: Gly-Ala-Gly-Ala-Gly có thể thu

được tối đa bao nhiêu đipeptit?

Câu 2: (ĐH 2010-Khối B): 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 Chất 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

Giải:

1 mol X → 1 mol Ala + 1 mol Val + 1 mol Phe + 2 mol Gly

Vậy X chứa 5 gốc amino axit (trong đó 1 gốc Ala, 1 gốc Val, 1 gốc Phe và 2 gốc Gly) Ghép mạch peptit như sau:

Gly-Ala-Val

Val-Phe Phe-Gly Gly-Ala-Val -Phe-Gly

Vậy chọn C

V d 3: Peptit X có công thức cấu tạo sau: Ala-Gly-Glu-Lys-Ala-Gly-Lys Thuỷ phân

không hoàn toàn X thu được tối đa số đipeptit là:

A 4 B 3 C 5 D 6

H n d n i i: Các đipeptit : Ala-Gly, Gly-Glu, Glu-Lys, Lys-Ala, Gly-Lys

Vậy chọn C

Câu 4: Thủy phân hoàn toàn 1 mol pentapeptit mạch hở X, thu được 3 mol glyxin (Gly), 1

mol alanin (Ala) và 1 mol valin (Val) Thủy phân không hoàn toàn X thu được hai đipeptit

Gly-Ala, Ala-Gly và tripeptit Gly-Gly-Val nhưng không thu được peptit nào sau đây?

A Gly-Gly-Gly B Gly-Val C Gly-Ala-Gly D Gly-Gly

H n d n i i: Vì X chỉ có 1 Ala mà sản phẩm thu được gồm Gly – Ala

và Ala – Gly  Cấu tạo của X sẽ gồm : Gly – Ala – Gly

mà X có 3 Gly => không thể có sản phẩm Gly – Gly – Gly Vậy chọn A

Câu 5: Khi thủy phân hết pentapeptit X (Gly-Ala-Val-Ala-Gly) thì thu được tối đa bao

nhiêu sản phẩm chứa gốc glyxyl mà dung dịch của nó có phản ứng màu biure?

H n d n i i: Chỉ có tripeptit trở lên mới có thể có phản ứng màu biure gồm

Gly-Ala-Val ; Val-Ala-Gly; Gly-Ala-Val-Ala ; Ala-Val-Ala-Gly Vậy chọn C

Câu 6: Cho một đipeptit (X) mạch hở được tạo bởi các α-amino axit (no, hở, phân tử chỉ

chứa 2 nhóm chức), có công thức là C6H12O3N2 Số công thức cấu tạo có thể có của X là:

H n d n i i:

Trường hợp 1 : X được tạo bởi C H O N3 7 2 (Ala) có 1 đồng phân

Trường hợp 2 : X tạo với H N CH 2  2  C OO H v¯ CH 3  CH 2  CH 2NH 2 C OO H

Trường hợp này có 2 đồng phân Trường hợp 3 : X tạo với H N CH 2  2  C OO H v¯ CH 3 CH CH NH 3  2 C OO H

Trường hợp này có 2 đồng phân Vậy tổng cộng X có thể có 5 đồng phân Vậy chọn A

Dạng 2: Xác định loại peptit khi biết khối lượng mol nguyên tử M

a) Ph ơn pháp

 Cứ n đơn vị α – aminoaxit thì tách (n - 1) phân tử H2O để tạo peptit

 Một n-peptit sẽ có n-1 liên kết peptit

 Từ phương trình phản ứng trùng ngưng tổng quát:

n -amino axit → 1 (peptit) + (n-1) H2O

 Áp dụng bảo toàn khối lượng phân tử cho phương trình trên ta có:

n.Mα-aa = Mp + (n-1).18 Tùy theo đề cho aminoaxit mà ta thay vào phương

trình tìm ra n rồi chọn đáp án

b)Bài tập minh họa

Câu 1: Cho peptit X chỉ do n gốc glyxin tạo nên có khối lượng phân tử là 303 đvC Peptit

Câu 2: Cho một peptit (X) được tạo nên bởi n gốc glyxin và m gốc alanin có khối lượng

phân tử là 274 đvC Peptit (X) thuộc loại

A tripetit B đipetit C tetrapeptit D pentapepit

Giải:

n.Gly + m.Ala → (X) + (n + m - 1) H2O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng phân tử ta có:

75.n + 89.m = 274 + (n + m -1)18 => 57.n + 71.m = 256

Chỉ có cặp n = 2, m = 2 thỏa mãn Vậy X là tetrapeptit Chọn đáp án C

Dạng 3 Xác định loại peptit khi biết khối lượng của -amino axit, peptit

Từ phương trình phản ứng thủy phân peptit tổng quát:

1 Peptit (X) + (n-1) H2O  n -amino axit

Hay 1 Pn + (n-1) H2O  n -amino axit

Theo đề cho ta tìm được số mol aminoaxit và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

ta tính được số mol H2O Lí luận vào phương trình ta tìm được số gốc aminoaxit

Câu 1: Cho 9,84 gam peptit (X) do n gốc glyxyl tạo thành, thủy phân hoàn toàn trong môi

trường axit loãng chỉ thu được 12 gam glyxin duy nhất (X) thuộc loại ?

theo đề 0,12 mol  0,16 mol

Giải ra n = 4 Vậy có 4 gốc glyxyl trong (X) Hay (X) là tetrapetit Chọn đáp án C

Câu 2: Khi thủy phân hoàn toàn 20,3 gam một oligopeptit (X) thu được 8,9 gam alanin và

8

2 mol18

Phương trình: Peptit (X) + (n + m -1)H2O  n glyxin + m alanin

theo phương trình: n + m -1 (mol)  n (mol)  m (mol)

theo đề 0,2 mol  0,2(mol) 0,1 (mol) Giải ra n = 2, m = 1 Vậy có 2 gốc glyxyl và 1 gốc alanyl trong (X) Hay (X) là tripetit

Chọn đáp án A

Dạng 4 Đốt cháy peptit

a) d n c n th c peptit

- Đặt công thức tổng quát amino axit no có 1 nhóm –COOH và 1 nhóm –NH2 là:

H2N-CxH2x-COOH hay CmH2m+1O2N với m = x+1, x≥ 1, m ≥ 2

- Vậy công thức peptit tạo bởi α – aminoaxit no có 1 nhóm –COOH và 1 nhóm –NH2 là: H[-HN-CxH2x-CO-]nOH: trong đó x là số cacbon trong gốc hiđrocacbon của aminoaxit, n là

số gốc, mắt xích, đơn vị α-aminoaxit hay [CmH2m+1O2N]n(1-n)H2O

xích) đơn vị α – amino axit, n: là số nguyên tử C của amino axit no, có một nhóm –COOH

và một nhóm –NH2 (CnH2n+1O2N), m: số nguyên tử C của peptit

- Độ bất bão hòa trong peptit CmH2m+2-xNxOx+1 là 2m 2 x (2m 2 x) x

2

- Số đơn vị α – amino axit bằng số liên kết pi = x

b) t số ph ơn pháp thuật i i nhanh bài toán peptit

* Sử d ng phương pháp qui đổi peptit về gốc amio axit, H 2 O

+ Nhận thấy trong phân tử peptit còn một nhóm –NH2 và một nhóm –COOH Nếu cắt

nhóm –OH trong –COOH và 1 nguyên tử H trong nhóm –NH2 thì sẽ thu được 1 phân tử nước và chuỗi gồm các gốc amino axit nối với nhau Do đó có thể quy đổi peptit thành gốc

amino axit và nước

- Từ (1), (2), (3) ta thấy: + Lượng kiềm NaOH phản ứng với peptit X bằng phản ứng với Y

O ( đốt peptit X ) O ( đốt Y ) O ( đốt C H NO) do H O không cháy

2

2 ,

n 2n 1

2

O (3) ,

peptit Gly peptit

n

số gốc Ala = x

nn

- Nếu peptit có công thức l¯ Ala Val Gly số gốc Val = y

nn

số gốc Gly = z

n

* u : Khi p d n toỏn nh sơ sau

2 2

nx 2nx 2 x x x 1

nx 2nx 2

gồm

2 2

n 2n

C H NO ax molQui đổi peptit X Y CH ax n 2

H O

C H N

a mol   + xNaOH xC H O NNa + H O

CO (X ch¸y) CO (Y ch¸y) N (X ch¸y) N (Y ch¸y)

H O(X ch¸y) H O (C H NO v¯ CH ch¸y) H O trong Y

C H NO ax mol CO 2ax + nax-2ax = nax

Y CH ax n 2 H O 1,5ax + nax-2ax + a = ax(n - 0,5) a

CO (peptit ch¸y) CO ( aa ch¸y) N (peptit ch¸y) N ( aa ch¸y)

H O(peptit ch¸y) H O(1) H O(do aa ch¸y)

* Phương pháp tam phân peptit

 Coi peptit = -(x-1) H2O + x NH2 + nx CH2 + x COOH

a  -a(x-1)  ax  anx  ax

a mol

2

NH ax mol COOH ax

thành

2 2

NH a molCOOH a mol Khi giải ta tiến hành như sau: Peptit

2

2 2

* Lưu ý h ng phư ng pháp và các c ng th c tr n ch đ ng với các peptit đư c tạo ra

từ α – amino axit no, hở , cĩ một nhĩm –COOH và một nhĩm –NH 2

b)Bài tập minh họa

Câu 1: (Đề thi tu ển sinh i học Khối B- 2010): Đipeptit mạch hở X và tripeptit mạch hở

Y đều được tạo nên từ một aminoaxit (no, mạch hở, trong phân tử chứa một nhĩm –NH2 và một nhĩm –COOH) Đốt cháy hồn tồn 0,1 mol Y, thu được tổng khối lượng CO2 và H2O bằng 54,9 gam Đốt cháy hồn tồn 0,2 mol X, sản phẩm thu được cho lội từ từ qua nước vơi trong dư, tạo ra m gam kết tủa Giá trị của m là

A 120 B 60 C 30 D 45

Giải

Câu 2: Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm peptit X và peptit Y bằng dung dịch

NaOH, thu được 151,2 gam hỗn hợp gồm các muối natri của Gly, Ala và Val Mặt khác, để đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X, Y ở trên cần 107,52 lít khí O2 (đktc) và thu được 64,8 gam H2O Giá trị của m là

=> mmuối = 14an + 69a = 151,2 (2)

Lượng oxi dùng để đốt m gam E chính là lượng oxi dùng để đốt a mol α-aa

2 2

2

COONaa(mol)NaOH NH a(mol)COOH a(mol)

Câu 3: Hỗn hợp T gồm ba peptit mạch hở X, Y, Z có tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 3 : 4 Thủy

phân hoàn toàn 35,97 gam T thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 0,29 mol A và 0,18 mol B Biết tổng số liên kết peptit trong ba phân tử X, Y, Z bằng 16, A và B đều là amionaxit no,

có 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH trong phân tử Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp T thu được N2, 0,74 mol CO2 và a mol H2O Giá trị a gần nhất là:

A 0,65 B 0,67 C 0,69 D 0,72

Giải: Cách 1: Phương pháp trùng ngưng hóa

Gọi x, y, z lần lượt là số gốc (mắt xích) trong peptit X,Y,Z

2 '

2

n 2n+2-x x x+1 T

'

148 251 47 48 O

- Cứ thủy phân mp gam một loại protein thì thu được mα-aa gam aminoaxit

- Nếu protien có khối lượng phân tử là Mp thì số mắt xích aminoaxit trong protein là ?

Số mắt xích aminoaxit = aa P

P aa

.mM





b)Bài tập minh họa

Câu 1: Khi thủy phân 500 gam protein (X) thì thu được 170 gam alanin Nếu khối lượng

phân tử của protein là 500000 đvC thì số mắt xích alanin trong (X) là bao nhiêu

.mM





= (170 x 500000) : ( 89 x 500) ≈ 191 Đáp án A

Dạng 6: Thủy phân peptit

a- Trong nước (không nói đến môi trường)

 Từ phương trình phản ứng thủy phân peptit tổng quát:

1 Peptit (X) + (x-1) H2O 

x -amino axit

Hay 1 Px + (x-1) H2O 

x -amino axit Với Px là peptit được tạo ra từ x đơn vị -amino axit

VD : NH CH CO NHCH(CH )COOH + H O NH CH COOH NH CH(CH )COOH

2 2

 Ta sử dụng bảo toàn mol gốc α-amino axit , bảo toàn nguyên tố N

Câu 1: (Đề thi tu ển sinh i học Khối A- 2011) Thủy phân hết m gam tetrapeptit

Ala mạch hở thu được hỗn hợp gồm: 28,48 gam Ala, 32 gam Ala, 27,72 gam Ala-Ala Giá trị của m là:

Giải:

Đặt Ala-Ala-Ala-Ala : x mol

Ala-Ala-Ala-Ala + H2O  28,48 g Ala + 32 g Ala-Ala + 27,72 g Ala-Ala-Ala

Áp dụng định luật bảo toàn gốc Ala ta có

Câu 2: X là hexapeptit Ala – Gly – Ala – Val – Gly – Val; Y là tetrapeptit Gly – Ala –

Gly – Glu Thủy phân hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm X và Y thu được 4 loại amino axit trong đó có 30 gam glyxin và 28,48 gam alanin Giá trị của m là

A 73,4 B 77,6 C 83,2 D 87,4

Giải :

2

Ala Gly Ala Val Gly Val

H O Ala Gly Glu ValGly Ala Gly Glu

Vậy mhh = 472 0,12 + 332 0,08 = 83,2 gam => Đáp án C

Câu 3: Hỗn hợp M gồm một peptit X và một peptit Y (chúng được cấu tạo từ 1 loại

aminoaxit, tổng số nhóm –CO–NH– trong 2 phân tử là 5) với tỉ lệ số mol

nX : nY = 1 : 3 Khi thủy phân hoàn toàn m gam M thu được 81 gam glyxin và 42,72 gam alanin Giá trị của m là

A 104,28 gam B 109,5 gam C 116,28 gam D 110,28 gam

iải nGly = 1,08; nAla = 0,48 mol

Thủy phân hoàn toàn hỗn hợp M thu được Gly và Ala nên X, Y được cấu tạo bởi Gly và Ala Đặt số mol của peptit X là Px = a mol; peptit Y là Py = 3a mol

mol 3a → 3a(y - 1)  3a.y  3a.y = 0,48 (3)

Từ (2, 3)  x = 6,75y thế vào (1)  y = 0,9 (y không nguyên  loại)

* Trường hợp 2: X được cấu tạo bởi Ala, Y được cấu tạo bởi Gly

Tương tự  a.x = 0,48; 3a.y = 1,08  y = 0,75x thế vào (1) được x = 4; y = 3  a = 0,12

MX = 4.89 – 3.18 = 302; MY = 3.75 – 2.18 = 189

Vậy mhh = 302.0,12 + 189.0,12.3 = 104,28 gam => Đáp án A

b) Trong dung dịch axit

Xét phản ứng giữa một peptit mạch hở X chứa x gốc -amino axit (x-peptit) với dung dịch axit Ta có phương trình phản ứng tổng quát như sau:

TH 1 : ếu P ch tạo thành từ đ n v -amino axit ch có một nhóm –NH 2 và một nhóm -COOH thì

Trong đó chú ý bảo toàn khối lượng: mpeptit + maxit p/ư + mnước = mmuối

Câu 1: Thuỷ phân hoàn toàn 0,1 mol một peptit X (mạch hở, được tạo bởi các - amino axit có 1 nhóm -NH2 và 1 nhóm -COOH) bằng dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch

Y Cô cạn dung dịch Y thu được chất rắn có khối lượng lớn hơn khối lượng của X là 52,7 gam Số liên kết peptit trong X là

A 14 B 9 C 11 D 13

Giải:

Do X, Y tạo thành từ các amino axit có 1 nhóm -COOH và 1 nhóm -NH2, nên:

Px + xHCl + (x-1)H2O → muối 0,1  0,1.x  0,1.(x-1) mol

Bảo toàn khối lượng: mX + mHCl + H O

2

m = mrắn  mrắn - mX = mHCl + H O

2

m  52,7 = 36,5.0,1.x + 18.0,1(x-1) → x =10