C. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP MỚI GIẢI BÀI TOÁN PEPTIT
1. Quy đổi peptit ban đầu về C2H3ON, CH2 và H2O
1.1. Phương pháp giải
-Theo định nghĩa: “ Đồng đẳng là dãy các chất có tính chất tương tự nhau hơn kém 1 hay nhiều nhóm CH2 trong phân tử ”. Do vậy mục đích của phương pháp này là ta sẽ đưa dãy gồm nhiều chất trong cùng một dãy đồng đẳng về chất đơn giản nhất và các nhóm CH2. Để hiểu rõ hơn ta đi phân tích kĩ về cách quy đổi sau:
-Xét các α - aminoaxit no, mạch hở, trong phân tử có chứa 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH. Vì glyxin (C2H5O2N) có công thức đơn giản nhất nên ta bắt đầu từ alanin và valin
+ Ta có: Alanin (C3H7O2N) = Glyxin (C2H5O2N) + CH2 Valin (C5H9O2N) = Glyxin (C2H5O2N) + 3CH2
- Lúc này ta xét một peptit bất kì được tạo thành từ hỗn hợp các các α - aminoaxit no, mạch hở, trong phân tử có chứa 1 nhóm –NH2 và 1 nhóm –COOH.
Quy đổi peptit ban đầu về các gốc axyl C2H3ON, C3H5ON và H2O mà
C3H5ON = C2H3ON + CH2
Tổng quát: C2H3ON, CH2 và H2O.
* Một số trường hợp đặc biệt:
+ Nếu trong phân tử của peptit có chứa các mắt xích lysin thì thực hiện pháp tách sau:
C6H12ON2 = C2H3ON + NH + 4CH2
Hỗn hợp lúc này gồm: C2H3ON, CH2, NH và H2O.
+ Nếu trong phân tử của peptit có các mắt xích axit glutamic thì ta thực hiện phép tách sau: C5H7O3N = C2H3ON + COO + 2CH2
Hỗn hợp lúc này gồm: C2H3ON, CH2, CO2 và H2O.
- Để xử lí dạng này ta cần đi tìm mol của các chất với nH2O = npeptit.
* Áp dụng vào các dạng toán trọng tâm:
Đốt cháy peptit: Khi đốt cháy hỗn hợp C2H3ON (a mol), CH2 (b mol), và H2O (c mol).
C2H3ON + 94 O2 2CO2 + 32H2O + 12N2
CH2 + 32 O2 CO2 + H2O - Từ phương trình ta rút ra được:
nH2O = 1,5a + b + c nO2 = 2,25a + 1,5b
nN = 0,5a
Thủy phân trong môi trường kiềm: Khi cho hỗn hợp C2H3ON (a mol), CH2 (b mol), và H2O (c mol) tác dụng với NaOH thì:
(C2H3ON, CH2) + NaOH (C2H4O2NNa, CH2)
Từ trên ta rút ra được nC2H3ON❑ = nNaOH phản ứng = nC2H4O2NNa, nH2O = npeptit
- Áp dụng bảo toàn khối lượng: m muối = mC2H3ON❑ + mCH2 + mNaOH phản ứng
- Nếu dùng một lượng NaOH dư thì: mrắn = mC2H3ON❑ + nC H2 + mNaOH dư
1.2. Các ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho hỗn hợp A chứa peptit X và Y đều được tạo bởi glyxin và alanin. Biết rằng tổng số nguyên tử O trong A là 13. Trong X và Y đều có số liên kết peptit không nhỏ hơn 4. Đun nóng 0,7 mol A trong KOH thì thấy 3,9 mol KOH phản ứng và thu được m gam muối. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn 66,075 gam A rồi cho sản phẩm hấp thụ vào bình chứa Ca(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng 147,825 gam. Giá trị của m là
A. 560,1 gam. B. 470,1 gam. C. 520,2 gam. D. 490,6 gam.
Lời giải
Quy đổi 0,7 mol A thành: C2H3ON: 3,9 mol, CH2 a mol, H2O 0,7 mol Bảo toàn C ta được nCO2= a + 7,8 và nH2O = a + 6,55
Lượng chất trong 66,705 gam a gấp k lần lượng chất trong 0,7 mol A 66,075 = k.(234,9 + 14a)
Và 147,825 = k. [44.(a + 7,8) + 18.(a + 6,5)] Giải hệ trên ta được: a = 2,1 và k = 0,25 Vậy khối lượng của 0,7 mol A: mA = 264,3 mmuối = mA + mKOH – mH2O = 470,1 gam
chọn đáp án B.
Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm ba peptit mạch hở, có tổng số nguyên tử oxi trong ba peptit là 12, trong đó nguyên tố oxi chiếm 32,062% về khối lượng hỗn hợp. Đun nóng 50,9 gam X cần dùng vừa đủ 410 gam dung dịch NaOH 8%, thu được hỗn hợp Y gồm ba muối của Gly, Ala, Val. Phần trăm khối lượng của peptit có khối lượng phân tử nhỏ nhất trong X là A. 10,37%. B. 11,67%. C. 14,26%. D. 12,97%.
Lời giải
Quy đổi hỗn hợp X thành: C2H3ON 0,82 mol (Tính từ nNaOH = 0,82 mol); CH2 a mol; H2O b mol
Ta có: mX = 0,82.57 + 14a + 18b = 50,9 nO = 0,82 + b = 50,9.32,062%16 = 1,02 Giải hệ ta được:a = 0,04 và b = 0,2
số N = 0,820,2 = 4,1
Vậy hỗn hợp X chứa 2 đipeptit (c mol) và 1 pentapeptit (d mol) nX = c + d = 0,2
nN = 2c + 5d = 0,82 c = 0,06 và d = 0,14
Đặt n,m là số nguyên tử C của đipeptit và pentapeptit nC = 0,06n + 0,14m = 0,82.2 + a
3n + 7m = 84
Do n ≥4 và m ≥ 10 nên n = 143 và m = 10 là nghiệm duy nhất
Vậy X gồm có: Gly – Gly (u mol); Ala – Val ( v mol); (Gly)5 0,14 mol Ta có: u + v = 0,06 và 4u + 8v = 0,06. 143
u = 0,05 và v = 0,01 %mGly-Gly = 12,97% Chọn đáp án D.
Ví dụ 3: Hỗn hợp X gồm peptit Y và este của α−aminoaxit (đều mạch hở). Đốt cháy hoàn toàn 25,47 gam X cần dùng 1,2825 mol O2, sản phẩm cháy dẫn qua dung dịch KOH đặc dư, thấy khối lượng dung dịch tăng 62,17 gam. Mặt khác đun nóng 25,47 gam X với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được ancol etylic và 33,57 gam hỗn hợp Z gồm ba muối của Gly, Ala và Val. Số nguyên tử H trong Y là