7. Cái mới của đề tài
2.4.1. Hệ thống lý thuyết trong chƣơng
2.4.1.1. Amin
1. Công thức amin.
CT amin no, đơn chức: CnH2n+3N (n ≥ 1) CT amin đơn chức : CnHmN ( m 2n + 3) CT amin thơm no, đơn chức: CnH2n-5N ( n ≥ 6) 2. Tính chất của chức amin.
a) Tính bazơ
- Dung dịch metylamin và nhiều đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh quỳ tím ẩm hoặc làm hồng dung dịch phenolphtalein do kết hợp proton mạnh hơn amoniac.
3 2 2 3 3
CH NH H O CH NH + OH
- Anilin và rất ít tan trong nƣớc. Dung dịch của chúng không làm đổi màu quỳ tím và phenolphtalein.
- Tác dụng với axit. RNH2 + HCl RNH3Cl
- Các muối amoni dễ dàng tác dụng với dung dịch kiềm. RNH3Cl + NaOH RNH2 + NaCl + H2O
b) So sánh tính bazơ của amin
- Giải thích tính bazơ của amin: do nguyên tử N trong amin còn một đôi electron tự do có thể nhận proton tạo ra ion amoni amin có tính bazơ.
R NH2 : R đẩy electron làm tăng tính bazơ R NH2 : R hút electron làm giảm tính bazơ
- Trong dung dịch có tính axit hoặc dung môi phân cực: Amin bậc 2 > amin bậc 1 > amin bậc 3 > NH3 (amin no)
Sự tăng tính bazơ từ amoniac đến amin bậc 2 là do các amin có chứa các gốc R đẩy electron làm tăng mật độ điện tử xung quanh nguyên tử N và do đó làm tăng khả năng kết hợp với proton của nguyên tử N tăng tính bazơ.
Amin bậc 3 có tính bazơ yếu hơn amin bậc 2 là do sự giảm năng lƣợng sonvat hóa của các ion amoni bởi các phân tử nƣớc. Khả năng sonvat hóa của ion amoni giảm làm cho độ bền của chúng giảm và sự phân ly bazơ của amin bậc 3 cũng giảm.
32
Mặt khác, do amin bậc 3 chứa nhiều gốc R hơn làm án ngữ không gian chung quanh N lớn làm giảm khả năng của N kết hợp với proton.
Tính bazơ của amin thơm yếu hơn các amin no do cặp electron tự do ở nguyên tử N tham gia liên hợp trong nhân benzen làm giảm mật độ điện tử xung quanh N
tính bazơ giảm .
Tính bazơ C6H5 – CH2 – NH2 > CH3 – C6H4 – NH2 > C6H5NH2
c) Phản ứng ở gốc thơm
Halogen hóa: Tƣơng tự nhƣ phenol, anilin tác dụng với nƣớc Br2 tạo kết tủa 2,4,6- tribrom anilin.
d) Phản ứng với axit nitrơ:
- Điều chế HNO2 : NaNO2 + H+ Na+
+ HNO2
- Phản ứng của amin với HNO2: (Nhận biết amin bậc 1, 2 , 3) Amin bậc 1 sẽ có hiện tƣợng sủi bọt khí:
R-NH2 + HO-N=O R- OH + N2 + H2O
Amin bậc 2 sẽ có hiện tƣợng sẽ tạo hợp chất nitơ màu vàng. R-NH-R’ + HO-N=O R-N-N=O
R’ Amin bậc 3 không phản ứng.
2.4.1.2. Aminoaxit
1.Công thức aminoaxit.
R (COOH)n hay CxHy (COOH)n (NH2)m (NH2)m 2.Tính chất của aminoaxit.
a)Tính lưỡng tính
Aminoaxit chứa 2 nhóm chức – NH2 và – COOH nên có tính lƣỡng tính + Tính bazơ: có đầy đủ tính chất của amin
+ Tính axit: có đầy đủ tính chất của axit cacboxylic - Tác dụng với axit: R (COOH)n + mHCl R (COOH)n (NH2)m (NH3Cl)m Số nhóm chức NH2: m = nHCl : naminoaxit mmuối = maminoaxit + mHCl Tƣơng tự nhƣ với H2SO4 mmuối = maminoaxit + H SO2 4 m
33
- Tác dụng với bazơ:
R (COOH)n + n NaOH R (COONa)n + nH2O (NH2)m (NH2)m
Số nhóm chức COOH: n = nNaOH : naminoaxit maminoaxit + mNaOH = mmuối + mnƣớc - pH của dung dịch aminoaxit:
pH 7: số nhóm NH2 bằng số nhóm COOH (n = m) pH > 7: số nhóm NH2 nhiều hơn số nhóm COOH ( m > n) pH < 7: số nhóm NH2 ít hơn số nhóm COOH ( m < n)
b) Phản ứng este hóa của nhóm –COOH và với HNO2 của nhóm NH2
khÝ HCl
2 2 2 5 2 2 2 5
H NCH COOH C H OH H NCH COOC H + H2O
NH2CH2COOH + HNO2 HOCH2COOH + N2 + H2O c) Phản ứng trùng ngưng
Các aminoaxit có phản ứng trùng ngƣng khi đun nóng tạo ra polime thuộc loại poliamit. o t 2 2 5 n 2 nHNH [CH ]CO OH NH [CH ] CO nH O 2.4.1.3. Peptit và protein a)Peptit:
- Liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa 2 đơn vị α – aminoaxit đƣợc gọi là liên kết peptit.
VD: CH2 – C – N – CH2 – COOH
O H
liên kết peptit
Phân loại: có 2 loại:
+ Oligopeptit: là các peptit có 2 – 10 gốc α – aminoaxit + Polipeptit: là các peptit có 11 – 50 gốc α – aminoaxit
Từ n gốc α - aminoaxit (n - 1) liên kết peptit (n - 1) H2O Nếu có n aminoaxit thì số đồng phân có các gốc khác nhau là n!.
- Để nhận biết peptit ta sử dụng Cu(OH)2, peptit phản ứng màu biure với Cu(OH)2 tạo phức màu tím.
34
b) Protein :
Protein là những polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu.
Khi thủy phân protein thì thu đƣợc sản phẩm cuối cùng là các α – aminoaxit.
2.4.2.Hệ thống phân loại và phƣơng pháp giải bài tập chƣơng Amin-Aminoaxit-protein Aminoaxit-protein
2.4.2.1. Một số dạng bài tập trắc nghiệm lý thuyết Dạng 1: Viết đồng phân và gọi tên của amin Dạng 1: Viết đồng phân và gọi tên của amin Kiến thức nắm vững
+ Đồng phân: Amin có đồng phân về bậc amin, mạch cacbon và vị trí nhóm chức.
Để viết đồng phân ta viết theo bậc của amin. + Gọi tên:
Tên gốc chức : Tên gốc hiđrocacbon + amin Tên thay thế:
- Amin bậc 1: tên hiđrocacbon chính – (số chỉ vị trí NH2) – amin
- Amin bậc 2: N-tên của gốc hiđrocacbon + tên hiđrocacbon chính – (số chỉ vị trí nhóm amin)-amin
- Amin bậc 3: N,N- tên 2 gốc hiđrocacbon + tên hiđrocacbon chính – (số chỉ vị trí nhóm amin)-amin.
Tên thƣờng: Một số amin có tên thƣờng anilin (C6H5NH2) ,…
Ví dụ: Viết các đồng phân có công thức phân tử C4H11N. Cho biết bậc của mỗi amin và tên các amin.
Hướng dẫn giải:
Amin bậc 1:
CH3-CH2-CH2-CH2-NH2 Butylamin
CH3-CH-CH2-NH2 Isobutylamin, 2-metylpropan-1-amin CH3
CH3-CH2-CH-NH2 Sec butylamin, 1-metylpropan-1-amin CH3
CH3
CH3-C-NH2 Tert butylamin, 1,1-đimetyletan CH3
35 CH3-CH2-CH2-NH-CH3 Etylmetylamin, N-metylpropan-1-amin CH3-CH -NH-CH3 MetyIisopropylamin, N-metylpropan-2-amin CH3 CH3-CH2-NH-CH2-CH3 Đimetylamin, N-etyletanamin Amin bậc 3: CH3 CH3-N-CH2-CH3 Etylđimetylamin, N,N-đimetyletanamin Bài tập vận dụng:
Câu 1: Trong các amin sau : (A) CH3CH(CH3)NH2 ; (B) H2NCH2CH2NH2 ; (C) CH3CH2CH2NHCH3
Chọn các amin bậc 1 và gọi tên của chúng : A. Chỉ có A : propylamin. B. A và B ; A : isopropylamin ; B : 1,2-etanđiamin. C. Chỉ có C : metylpropylamin. D. Chỉ có B : 1,2- điaminopropan. Hƣớng dẫn giải: Đáp án đúng là B
Học sinh có thể chọn D vì có thể nhầm lẫn nhóm amin gắn với C bậc 2 là amin bậc 2.
Câu 2: Trong các chất dƣới đây, chất nào là amin bậc hai ?
A.CH3NHCH3. B. CH3CH(CH3)NH2.
C. H2N(CH2)6NH2. D. C6H5NH2.
Đáp án đúng A.
Học sinh có thể chọn B vì có thể nhầm lẫn nhóm amin gắn với C bậc 2 là amin bậc 2.
Học sinh có thể chọn C vì nghĩ bậc 2 thành 2 chức
Câu 3: Ancol và amin nào sau đây cùng bậc ? A.(CH3)3COH và (CH3)2NH.
B.CH3CH(NH2)CH3 và CH3CH(OH)CH3. C.(CH3)2NH và CH3OH. D.(CH3)2CHOH và (CH3)2CHNHCH3. Đáp án đúng là D.
Học sinh có thể chọn B vì nghĩ amin cũng giống nhƣ ancol là gắn vào C bậc 2 nên cùng bậc.
36
Dạng 2: So sánh tính bazơ của các amin. Kiến thức cần nắm vững.
- Tính bazơ tùy thuộc vào mật độ electron trên nguyên tử nitơ.
+ Nhóm đẩy e sẽ làm tăng mật độ electron ở nguyên tử nitơ nên tính bazơ tăng.
Nhóm đẩy e: (CH3)3C- > (CH3)2CH - > C2H5- > CH3 -
+ Nhóm hút e sẽ làm giảm mật độ electron ở nguyên tử nitơ nên tính bazơ giảm.
Nhóm hút e: CN > F > Cl > Br > I > CH3O- > C6H5 > CH2=CH-
+ Khi cho nhóm chức amin gắn vào cacbon mang liên kết thì mật độ e trên nguyên tử nitơ giảm, nên tính bazơ giảm.
- Trong dung dịch có tính axit hay dung môi phân cực: Amin bậc 2 > amin bậc 1 > amin bậc 3
Ví dụ: So sánh tính bazơ của các amin (CH3)2NH, C6H5NH2 , (C6H5)2NH, CH3NH2, NH3 theo chiều giảm dần.
Hướng dẫn giải:
Nhóm đẩy e (CH3)2- , CH3- sẽ làm tăng mật độ electron ở nguyên tử nitơ nên tính bazơ tăng. Nhóm hút e (C6H5)2- , C6H5- sẽ làm giảm mật độ electron ở nguyên tử nitơ nên tính bazơ giảm.
Tính bazơ giảm dần:
(CH3)2NH > CH3NH2 > NH3 > C6H5NH2 > (C6H5)2NH
Bài tập vận dụng:
Câu 1: Xếp các chất sau theo chiều giảm dần tính bazơ: C2H5NH2 (1), CH3NH2 (2), NH3 (3), NaOH (4)
A. 4 > 1 > 2 > 3 B. 2 > 4 > 1 > 3 C. 3 > 1 > 2 > 4 D. 4 > 2 > 1 > 3 Đáp án đúng là A
Câu 2: Trật tự tăng dần lực bazơ của dãy nào sau đây là không đúng? A. C6H5NH2 < NH3 .
B. NH3 < CH3NH2 < C2H5NH2 . C. CH3CH2NH2 < (CH3)3NH.
D. p – CH3C6H4NH2 < p – O2NC6H4NH2 . Đáp án đúng là C.
37
Dạng 3: Viết đồng phân và gọi tên amino axit Kiến thức cần nhớ:
- Danh pháp:
+ Chọn mạch cacbon dài nhất có chứa nhóm COOH làm mạch chính + Đánh số: Dùng chữ số (1,2,…) hay chữ Hi Lạp (α, β,…) đánh cho mạch chính.
CCCCCOOH 5 4 3 2 1 β α
+ Axit-số chỉ nhóm NH2 + amino + số chỉ nhánh + tên nhánh + tên axit (tên thay thế)
+ Axit Chữ cái Hi Lạp có nhóm NH2 + amino +… tên axit (tên thông thƣờng)
+ Các α –amino axit có trong thiên nhiên gọi là amino axit thiên nhiên đều có tên riêng và hầu hết có công thức chung là R-CH(NH2)-COOH
- Đồng phân:
+ Viết đồng phân axit (đp mạch cacbon)
+ Thay đổi vị trí nhóm NH2 để đƣợc các đồng phân.
Lƣu ý: Hợp chất CnH2n+1O2N ngoài các đồng phân aminoaxit còn có các đồng phân khác thƣờng gặp nhƣ:
+ Muối amoni (Muối tạo bởi NH3 với axit hữu cơ hoặc muối của các amin với axit hữu cơ)
+ Este của amino axit với ancol (H2N-RCOOH) + Hợp chất nitro (R-NO2)
Bài tập vận dụng:
Câu 1: Công thức cấu tạo của glyxin là
A. H2NCH2CH2COOH. B. H2NCH2COOH.
C. CH3CH(NH2)COOH. D. CH2OHCHOHCH2OH.
Đáp án đúng là B.
Câu 2: Tên hệ thống của amino axit có công thức CH3-CH(CH3)-CH(NH2)- COOH là
A.Axit 2-amino-3-metylbutanoic. B.Axit 2-amino-2-isopropyletanoic. C.Axit 2-amino isopentanoic.
38
D. Axit 3-amino-2-metylbutanoic. Đáp án đúng là A.
Câu 3: Các α-amino axit có nhóm amino gắn vào nguyên tử C ở vị trí số bao nhiêu ?
A.1. B.2. C.3. D.4..
Đáp án đúng là B.
2.4.2.2. Một số dạng bài tập trắc nghiệm có phƣơng pháp giải Dạng 1: Amin tác dụng với axit, muối Dạng 1: Amin tác dụng với axit, muối
1. Amin phản ứng với dung dịch axit.
* Với amin , bậc 1, có t nhóm chức R(NH ) + tHCl 2 t R(NH Cl)3 t
Muối RNH3Cl khi tác dụng với NaOH tái tạo lại amin ban đầu. R(NH Cl) + tNaOH 3 t R(NH ) + tNaCl + tH O2 t 2
Nếu bài toán cho hỗn hợp nhiều amin cùng dãy dồng đẳng tác dụng với axit, ví dụ axit HCl thì ta nên thay các amin đó bằng một amin chung R(NH )2 t (t ≥ 1)
R(NH ) + tHCl 2 t R(NH Cl)3 t a at a
amin muèi
amin HCl muèi amin
m m
m m m n a (1)
36,5t
Mặt khác: muèi amin muèi
amin m m (M 36,5t).a a (2) M 36,5t
Amin phản ứng với axit H2SO4 loãng ta cũng xét tƣơng tự nhƣ trên. n amin mmuèi m amin
49t
2. Amin với dung dịch muối của kim loại.
- Một số muối dễ tạo kết tủa hiđroxit với dung dịch amin. AlCl3 + 3CH3NH2 + 3H2O Al(OH)3 + 3 CH3NH3Cl
VD: 3CnH2n+1NH2 + FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3CnH2n+1NH3Cl
Lưu ý:
+ Tƣơng tự nhƣ NH3 các amin cũng tạo phức chất tan với Cu(OH)2, Zn(OH)2, AgCl…
39
Ví dụ: Khi sục khí CH3NH2 tới dƣ vào dd CuCl2 thì ban đầu xuất hiện kết tủa Cu(OH)2màu xanh nhạt, sau đó kết tủa Cu(OH)2 tan trong CH3NH2 dƣ tạo thành dd phức [Cu(CH3NH2)4](OH)2 màu xanh thẫm.
2CH3NH2 + CuCl2 + H2O Cu(OH)2 + 2CH3NH3Cl Cu(OH)2 + 4CH3CH2 [Cu(CH3CH2)4](OH)2
+ Anilin không tạo kết tủa với dung dịch muối.
Bài tập vận dụng
Câu 1: (Vận dụng thấp) Cho 29,8 gam hỗn hợp 2 amin đơn chức kế tiếp tác dụng hết với dung dịch HCl, làm khô dung dịch thu đƣợc 51,7 gam muối khan. Công thức phân tử 2 amin là
A. CH5N và C2H7N. B. C2H7N và C3H9N.
C. C3H9N và C4H11N. D. C3H7N và C4H9N.
Hướng dẫn giải
Đặt kí hiệu chung của hai amin là RN RN + HCl RNHCl 29,8g 51,7g mHCl 51,7 - 29,8 21,9 (g) mHCl 0,6 (mol) nRN nHCl 0,6 (mol) RN 29,8 M 49, 76 R 35, 6 0, 6
Vậy hai amin là C2H7N (M 45) và C3H9N (M 59) Đáp án đúng là B.
Câu 2: (Vận dụng thấp) Cho 2,1 gam hỗn hợp X gồm 2 amin no, đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng phản ứng hết với dung dịch HCl (dƣ), thu đƣợc 3,925 gam hỗn hợp muối. Công thức của 2 amin trong hỗn hợp là
A. CH3NH2 và (CH3)N. B. CH3NH2 và C2H5NH2.
C. C2H5NH2 và C3H7NH2. D. C3H7NH2 và C4H9NH2. Đáp án đúng là B
Câu 3. (Vận dụng thấp) Cho 9,3 gam một amino, đơn chức, bậc 1 tác dụng với dung dịch FeCl3 dƣ, thu đƣợc 10,7 gam kết tủa. CTPT amin là
A. CH3NH2. B. C2H5NH2. C. C3H7NH2. D. C4H9NH2.
Hướng dẫn giải.
40 Fe(OH)3 10, 7 n 0,1(mol) 107 3CnH2n+1NH2 + FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3CnH2n+1NH3Cl 0,3 0,1 mol M 9,3 31 amin 0,3 CTPT amin là CH3NH2 đáp án A Dạng 2. Phản ứng cháy amin
Để đơn giản ta xét trƣờng hợp đốt cháy các amin thuộc cùng dãy đồng đẳng
n 2n 2 2k t t 2 2 2 2 3n 1 k 1 1 1 C H N ( )O nCO (n 1 k )H O N 2 2 2 4 2 2 a na (n 1 k 1)a 2 1a 2 Khi t 1 mà tính đƣợc CO H O 2 2
n n thì đó là amin no, đơn chức. Mạch hở
(k 0) hoặc amin đơn chức không no, có chức 1 liên kết đôi, mạch hở (k 1) hay amin no, đơn chức có chứa 1 vòng trong phân tử.
+) k 0 H O2 CO2 amin n n n 1,5 và CO2 H O2 CO2 1,5n n n n +) k 1 amin H O CO 2 2 n 2(n n ) và CO2 H O2 CO2 n n 2(n n )
Sản phẩm cháy cho đi qua bình đựng dung dịch kiềm thì N2 và O2 dƣ không bị hấp thụ.
Giả sử amin có công thức tổng quát CxHyNt thì điều kiện của x, y, t là x, y, t N y, t cïng lÎ hoÆc cïng ch½n y 2x 2 t Lƣu ý: C CO H H O N N 2 2 2 m 12.n , m 2.n , m 28.n mamin = mC + mH + mN
- Khi đốt cháy một amin ta luôn có : O ph¶n øng CO H O
2 2 2
1
n n n
2
- Khi đốt cháy ngoài không khí thì:
N sau P¦2 N sinh ra2 N kk2
n n n
41
Câu 1: (Vận dụng thấp) Khi đốt cháy hoàn toàn một amin đơn chức X, thu đƣợc 8,4 lít khí CO2, 1,4 lít khí N2 (các thể tích khí đo ở đktc) vào 10,125 gam H2O. Công thức phân tử của X là
A. C3H7N. B. C3H9N. C. C4H9N. D. C2H7N.
Hướng dẫn giải
Theo bài ra: CO2
N2 H O2 8, 4 n 0,375 (mol) 22, 4 1, 4 10,125 n 0,0625 (mol); n 0, 5625 22, 4 18 Đặt CTPT của amin X là CxHyNz Ta có x : y : z 0,375 : (0,5625.2) : (0,0625.2) 0,375 : 1,125 : 0,125 = 3 : 9 : 1
CTĐGN của X là C3H9N CTPT của X là C3H9N (vì amin đơn chức nên trong phân tử X chỉ có 1 nguyên tử N)
Đáp án đúng là B.
Câu 2: (Vận dụng cao) Đốt cháy hoàn toàn một amin X bằng một lƣợng không khí (chứa 80% thể tích N2 còn lại là O2 ) vừa đủ thu đƣợc 35,2 gam CO2; 19,8 gam H2O và 5,5 mol N2. X tác dụng với HNO2 cho ancol bậc 1. Số công thức cấu tạo thỏa mãn của X là
A. 1. B. 8. C. 2. D. 3.
Hướng dẫn giải
Theo bài ra:
CO2 H O2 35,2 19,8 n 0,8(mol); n 1,1(mol) 44 18 CO2 H/X H O /X 2 C n 0,8(mol) n 2n 2.1,1 2,2 n (mol)
Số mol O2 trong không khí cần để đốt cháy X:
O (kk)2 CO2 H O2 1 1,1 n n n 0,8 1,35(mol) 2 2 N (kk)2 O (kk)2 N (a min)2 N(a min) n 4.n 4.1, 25 5, 4(mol) n 5, 5 5, 4 0,1(mol) n 0,1.2 0, 2(mol) Đặt X là CxHyNz . Ta có tỉ lệ: x : y : z 0,8 : 2,2 : 0,2 4 : 11 : 1
42
X là C4H11N(amin no, hở, đơn chức) X(C4H11N) + HNO2 ancol bậc 1 + …