phẦn 1: tỔng quan lÝ thuyẾt - conduongcoxua ... · web viewchất rắn, không màu, đa...

Huongdanvn.com –Có hơn 1000 sáng kiến kinh nghiệm hayGV: TRÀN TUYẾT NHUNG

PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

A. AMIN VÀ MUỐI ĐIAZONII. AMIN

1. KHÁI NIỆM 1.1. Định nghĩa

Amin là dẫn xuất thế H của NH3, bằng các gốc hiđrocacbon béo hay thơm.Amin loại béo: gốc hiđrocacbon là gốc ankyl hay xicloankyl

CH3-CH2CH2-NH2

Amin thơm, gốc hyđrocacbon là nhân thơm:

1.2. Bậc amin:

Amin bậc 1, có nhóm chức amin -NH2 đính với 1 gốc hiđrocacbonAmin bậc 2, có nhóm chức amin –NH đính với hai gốc hiđrocacbonAmin bậc 3, N đính với 3 gốc hiđrocacbon

RNH2 (CH3)2CNH2 R2NH CH3CH2NHCH3 R3N (CH3)3N amin bậc nhất amin bậc hai amin bậc ba

2. DANH PHÁP Amin thường được gọi theo tên thông thường hơn là IUPAC

Tên gốc hiđrocacbon+amin (viết liền 1 chữ)

X-amino + tên hiđrocacbon

Tên thông thường Tên IUPACCH3NH2

(CH3)2NH(CH2CH2CH2)3N

metylaminđimetylamintri-n-propylaminsec-butylamin

metyletyl-sec-butylamin

phenylamin,anilin

đimetylphenylaminđimetylanilin

p-toluiđin

aminometanN-metylaminometanN,N-đipropylaminopropanAmino-2-butan

N, N-etylmetylamino-2-butan

aminobenzen(benzenamin)

N, N-đimetylbenzenaminN, N-đimetylanilin

p-aminotoluen

1


3. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP3.1. Ankyl hóa trực tiếp amoniac hay amin

NH3 tác dụng với RX tạo thành muối:CH3CH2-Br + NH3 CH3CH2NH3

+Br- CH3CH2NH2

3.2.Phản ứng khử3.2.1. Khử hợp chất nitro

Nhóm nitro bị khử thành amin bậc nhất. Phản ứng chủ yếu dùng để điều chế amin thơm. Tác nhân khử có thể là hiđro hóa xúc tác hay tác nhân khử hóa học trong dung dịch.

[H]p, to

FeC2H5OH, HCl, to

3.2.2. Khử hợp chất nitrinNitrin bị khử bằng hiđro trên xúc tác hoặc bằng LiAlH4 trong dung dịch để tạo thành amin bậc nhất: H2/Ni R-C≡N R-CH2-NH2

hay LiAlH4

4. CẤU TRÚCAmin là sản phẩm thế của NH3, nên nói chung có cấu trúc giống cấu trúc của NH3:

NH3 R-NH2 R-NH-R R-N-R | R

5. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 5.1. Tính bazơ

Amin là bazơ Lewis do amin có cặp electron n không liên kết ở N tương tự như ancol, ete. Khi xét một amin có tính bazơ, cần so sánh tính ổn định của amin so với muối amoni. Nếu ion amoni ổn định hơn amin thì amin đó có tính bazơ. Khi so sánh tính bazơ của amin béo, cần chú ý hai nhân tố: nhân tố phân cực và nhân tố solvat hóa.

Nếu xét theo nhân tố phân cực, khi tăng gốc R sẽ làm tăng mật độ electron ở N, vừa làm tăng khả năng kết hợp proton, vừa làm tăng tính ổn định của ion amoni. Do đó tính bazơ giảm theo thứ tự: R3N > R2NH > RNH2

Nếu xét theo nhân tố solvat hóa của ion amoni, số lượng proton ở ion amoni càng nhiều thì khả năng solvat hóa của ion đó càng lớn, do đó, tính bazơ thay đổi theo thứ tự:RNH3

+ > R2NH+2 > R3NH+

Tổng hợp cả hai nhân tố trên, sự thay đổi tính bazơ của các amin có bậc khác nhau như sau:RNH2 < R2NH > R3NTính bazơ của các amin thơm –béo cũng thay đổi theo thứ tự như trên: < >

2


5.2. Sự tạo muốiDo có tính bazơ, amin có khả năng tạo muối với axit:

C6H5NH2 + HCl C6H5NH3+Cl-

(CH3)2NH + HNO3 (CH3)2NH2+ .NO3

-

C6H5N(CH3)2 + RCOOH C6H5NH+(CH3)2.RCOO- Các ion amoni có khả năng tan tốt trong nước hơn là amin:

CH3(CH2)9NH2 + HCl CH3(CH2)9NH3+NH3

+Cl-

( không tan) (tan tốt) 5.3. Phản ứng của hiđrô của N-H

5.3.1. Phản ứng ankyl hóa Hiđro đính với N có thể bị thế bởi gốc hiđrocacbon khi amin tương tác với halogenua ankyl bậc 1, 2, 3 hay thơm. Nếu ankyl hóa hoàn toàn thì thu được muối amoni bậc 4: R’X R’X R’X

RNH2 RR’NH RR’2N [RR’3N]+X-

Muối amoni bậc 4 là hợp chất inoic, có nhiệt độ nóng chảy cao và dễ tan trong nước…Chú ý: Các dẫn xuát thơn chỉ tham gia phản ứng khi có nhóm hút electron ở vị trí ortho

và pa ra, thí dụ như 2, 4-(NO2)C6H3F5.3.2. Phản ứng axyl hóa

Amin bậc nhất và amin bậc hai phản ứng với halogenua axit hay anhiđrit axit tạo thành amit: 2CH3NH2 + CH3COCl CH3NH-CO-CH3 + CH3NH3

+Cl-

CH3NH2 + (CH3CO)2O CH2NH-COCH3 + CH3COOHTổng quát: R - NH2 + Cl - CO - R’ taïch cäüng R - NH - COR’ + HCl

R - NH2 + R’COO - CO - R’ taïch cäüng R - NH - COR’ + R’COOHNếu dùng clorua axit thì cần 1 lượng tương đương để trung hòa axit clohiđric tạo thành.

Ứng dụng: Để bảo vệ nhóm -NH2 trong tổng hợp hữu cơ Nhờ phản ứng axetyl hoá (dùng axetyl clorua hoặc anhiđrit axetic người ta bảo vệ nhóm amino trong tổng hợp hữu cơ ). Để bảo vệ nhóm amino của aminoaxit và peptit trong qua trình tổng hợp peptit, không dùng phản ứng axetyl hoá được, vì khi muốn giải phóng nhóm -NH2 ra khỏi -NHCOCH3 phải thuỷ phân, do đó làm đứt luôn cả liên kết peptit - CO - NH -. Tốt hơn hết nên dùng C 6H5CH2OCOCl (benzyl oxicacbonyl clorua) vì khi cần giải phóng nhóm - NH2 có thể dùng phản ứng khử bằng H2/Pd (không ảnh hưởng tới liên kết peptit). Thí dụ tổng hợp đipeptit Ala-Gly theo sơ đồ:

(DCC: đixiclohexylcacbođiimit).5.3.3. Phản ứng với axit nitrơ:

Axit nitrơ HONO gần như không tác dụng với amin bậc 3, trừ phản ứng nitroso hoá nhân thơm. Axit nitrơ tác dụng với amin bậc hai sinh ra nitrosoamin(N - nitrosoamin) có màu vàng, nhờ vậy có thể phân biệt amin bậc hai với amin các bậc khá. Thí dụ: (C2H5)2NH + HONO (C2H5)2N – N = O + H2O (Chất lỏng màu vàng)

Amin bậc một tác dụng HONO sinh ra muối điazoni RN )(

NX(-) (từ RNH2) hoặc

ArN )(

NX(-) (từ ArNH2). Cơ chế phản ứng của amin bậc một tương tự trường hợp amin bậc hai ở chỗ lúc đầu cũng tạo ra hợp chất nitroso, sau đó phản ứng tiếp như sau:

3

)(


Đáng chú ý là muối điazoni dãy béo RN N không bền nên chuyển hoá ngay thành ancol giải phong khí nitơ. Trong khi ấy, muối điazoni dãy thơm lại bền ở nhiệt độ thấp và chỉ phân huỷ thành phenol đồng thời giải phóng N2 khi đun nóng. Thí dụ:

Muối điazoni thơm ArN2

(+)X(-) được dùng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ.5.3.4. Phản ứng thế ở nhân thơm:

Các nhóm -NH2, -NHR và - NR2 (R = ankyl) đều hoạt hoá nhân thơm và định hướng ortho - para.

a. Halogen hoáNước brom dễ dàng phản ứng với anilin cho 2, 4, 6 - tribromoannilin (kết tủa trắng), với p

- toluidin p - CH3C6H4NH2 cho 2,6 - đibrom - 4 - metylanilin.Brom lỏng tác dụng vào vị trí para của N - axetylanilin (hay axetanilit) C 6H5NH -

COCH3; thuỷ phân sản phẩm sinh ra sẽ được p - bromanilin.Iot trong hỗn hợp với NaHCO3 (để trung hoà HI sinh ra trong phản ứng) tác dụng với

anilin cho ta p - Iotanilin. b. Nitro hoá

Không thể trực tiếp nitro hoá anilin bằng HNO3, vì khi ấy amin bị proton hoá trở thành muối

amoni; nhóm - 3

)(

HN

sinh ra sẽ phản hoạt hoá rất mạnh và định hướng thế vào vị trí meta, muốn

mononitro hoá anilin phải bảo vệ nhóm - NH2 rồi mới nitro hoá, sau đó giải phóng - NH2.

Nếu muốn đưa nhóm nitrơ vào vị trí ortho phải “khoá” vị trí para rồi mới nitro hoá:

4


II. MUỐI ĐIAZONI1. CẤU TRÚC CỦA CATION ĐIAZONI

Ion điazoni có nhóm N2 hay N≡N mang điện tích dương phân bố trên cả hai nitơ nhưng tập trung ở N đính với phân tử benzen nhiều hơn:

trong hệ liên hợp, một liên kết liên hợp được với hệ của nhân benzen còn một liên kết nằm thẳng gốc với mặt phẳng này

2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Muối điazoni thơm ArN2

(+)X(-) có thể đóng vai trò là chất phản ứng trong các phản ứng thay thế nhóm - N2

(+), mặt khác có thể là tác nhân electrophin tham gia phản ứng thế electrophin ở nhân thơm, đó là phản ứng ghép.

2. 1. Phản ứng thế nhóm -N2(+)

2.1.1. Thế -N2(+) bằng -OH và bằng -I

Khi đun nóng dung dịch ArN2

(+), H2SO4(-) trong nước sẽ sinh ra ArOH theo cơ chế nêu trên

(H2SO4(-) có tính nucleophin kém H2O). Phản ứng này được dùng để tổng hợp phenol từ amin

thơm. Thí dụ:

Khác với H2SO4(-) có tính nucleophin kém nước, anion I(-) óc tính nucleophin cao hơn nước

nhiều, nên dễ tác dụng với muối điazoni sinh ra ArI. Thí dụ:

2.1.2.Thế -N2

(+) bằng - Cl, -Br và -CN (phản ứng Sandmeyer) Nhỏ từng giọt huyền phù của Cu2X2 (X = Cl, Br hoặc CN) vào dung dịch ArN2

(+)X(-) ở lạnh sẽ xảy ra phản ứng thế -N2

(+) bằng -X. Thí dụ:

2.1.3. Thế -N2

(+) bằg -F và -NO2

Sau khi điều chế muói arenđiazoni tetrafluoroborat ArN2(+) BF4

(-) đem nhiệt phân sẽ được ArF hoặc cho tác dụng với NaNO2/Cu sẽ được ArNO2. Thí dụ:

5


2.1.4. Thế -N2(+) bằng -H. Phản ứng khử:

Dùng axit hipophotphorơ(H3PO2) hoặc etanol có thể khử được muối điazoni ArN2(+) thành ArH:

Nhờ phản ứng này người ta có thể loại bỏ nhóm amino trong vòng thơm và do đó tổng hợp được những dẫn xuất thế không thể điều chế bằng phản ứng thế trực tiếp. Thí dụ từ toluen tổng hợp m - bromotoluen:

2. Phản ứng ghép: Ion arenddiazoni ArN2

(+) là những tác nhân electrophin không mạnh, thường chỉ tác dụng với những chất thơm giàu mật độ electron như amin, phenol,...theo cơ chế electronphinin:

Cấu tử điazo Cấu tử azo Hợp chất azo

2.2. Phenol và dẫn xuấtNếu cấu tử azo là phenol, phản ứng ghép xảy ra ở vị trí para và ở pH tối ưu là 9 - 10 để

chuyển -OH thành -O(-) có hiệu ứng +C mạnh hơn. Ở pH cao hơn ArN )(

N sẽ chuyển thành ArN = NOH và Ar - N = N-O(-) không còn tính electrophin. Thí dụ:

2.3.Amin thơm

6


Nếu cấu tử azo là amin thơm bậc 3 như C6H5 - NR2pH thuận lợi là 5-9, phản ứng cũng

xảy ra ở vị trí para. Thí dụ:

Phản ứng muối điazoni với amin thơm bậc một xảy ra ở nguyên tử nitơ. Thí dụ:

Đối với amin thơm bậc hai như C6H5NHCH3 phản ứng xảy ra cả ở nitơ lẫn vị trí para của

vòng thơm. Thí dụ:

B. AMINOAXIT - PROTITI. AMINOAXIT

1. ĐỊNH NGHĨA-CẤU TRÚC - DANH PHÁP 1.1. Định nghĩa: Aminoaxit là các HCHC tạp chức, phân tử có chứa đồng thời nhóm chức -NH2 (amino) và -COOH (-cacboxyl) 1.2. Công thức tổng quát:

CT chung: (NH2)x R (COOH)y

x = y hoặc x > y hoặc y > x Khi x=1, y= 1, R: no, mạch hở thì CT là

NH2 - CnH2n - COOH VD: C3H7O2N Đồng phân aa?(2 đ p) 1.3.Cấu trúc: Đa số các aa thiên nhiên là các , dãy L trạng thái rắn tồn tại ion lưỡng cực, trong dung dịch tồn tại ở dạng cân bằng Ví dụ 1: Cấu hình R/S và D/L của hầu hết các amino axit là gì ? (b) Viết cấu hình tuyệt đối của (i) L- cystein và (ii) L-serin.

(a) S và L

(b) (i)

COO

CH2SH

HH3N

(ii)

COO

CH2OH

HH3N

Ví dụ: (a) Viết tất cả các đồng phân lập thể của threonin (dạng công thức Fischer). (b) Xác định L-threonin và cho biết danh pháp R/S của nó.

(a) COO-

CH3

H

OH

H3N+

H

COO-

CH3

+NH3

H

H

HO

COO-

CH3

H

H

H3N+

HO

COO-

CH3

+NH3

OH

H

H

7


racemat-1 (threo) racemat-2 (erythro)

(b) Các cấu hình tương ứng với racemat-1 là L- và D-threonin, với racemat-2 là L- và D-allothreonin, L- được xác định theo cấu hình của C . Nếu có một C bất đối trong nhóm R, cấu hình của nó không liên quan đến kí hiệu D,L hay R,S của amino axit. L-threonin là (2S,3R). Đồng phân lập thể dia - (2S,3S)-threonin- được gọi là L-allothreonin

1.4. Danh pháp: 1.4.1. Tên thường:

Axit +Kí hiệu vị trí (-NH2) [(,,,...)]+ amino + tên thông thường của axit tương ứng 1.4.2. Tên quốc tế:

Axit+vị trí nhóm -NH2 +amino+tên quốc tế của axit HC. 1.5. Tính axit , bazơ của aa

Tên Kí hiệu Công thứcMonoaminomonocacboxylic

Glixin Gly H3N+CH2COO-

Alanin Ala H3N+CH(CH3)COO-

Valin* Val H3N+CH(i-Pr)COO-

Leuxin* Leu H3N+CH(i-Bu)COO-

Isoleuxin* ILeu H3N+CH(s-Bu)COO-

Serin Ser H3N+CH(CH2OH)COO-

Threonin* Thr H3N+CH(CHOHCH3)COO-

Monoaminodicacboxylic và dẫn xuất amitAxit aspatic Asp HOOC-CH2-CH(+NH3)COO-

Asparagin Asp(NH2) H2NOC-CH2-CH(+NH3)COO-

Axit glutamic Glu HOOC-(CH2)2-CH(+NH3)COO-

Glutamin Glu(NH2) H2NOC-(CH2)2-CH(+NH3)COO-

DiaminomonocacboxylicLysin* Lys H3N+-(CH2)4-CH(NH2)COO-

Hydroxylizin Hylys H3N+-CH2-CHOH-CH2-CH2-CH(NH2)COO-

Arginin* Arg H2N+=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)COO-

Aminoaxit chứa lưu huỳnhSystein CySH H3N+CH(CH2SH)COO-

Cystin CySSCy -OOC-CH(+NH3)CH2S-SCH2CH(+NH3)COO-

Methionin* Met CH3SCH2CH2CH(+NH3)COO-

Aminoaxit thơmPhenylalanin* Phe PhCH2CH(+NH3)COO-

Tyrosin Tyr p-C6H4CH2CH(+NH3)COO-

Aminoaxit dị vòng

Histidin*His

NHN

CH2 CH+NH3

COO-

Prolin ProN

H H

HCOO-

8


Hydroxyprolin Hypro

NH H

HCOO-

H

HO

Tryptophan*Try

NH

CH2 CH+NH3

COO-

2. Tính chất vật lý: Chất rắn, không màu, đa số tan tốt, có nhiệt độ nước tương đối cao.

3. Tính chất hoá học:3.1. Tính chất axit-bazơ: Điểm đẳng điện

Tính lưỡng tính baztÝnh axittÝnh

OH- + H3N+CHRCOOH H3N+CHRCOO- + H2O

H2NCHRCOO- + H3O+

cation A ion lưỡng tính B anion C(+1) (0) (-1)

Giá trị pH mà tại đó phân tử aminoaxit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực (I) cân bằng về điện tích và không di chuyển về một điện cực nào cả được gọi là điểm đẳng điện và kí hiệu là pH1. Giá trị về điểm đẳng điện của các aminoaxit thiên nhiên được giới thiệu ở bảng 17.1. Điểm đẳng điện của các axit monoaminomonocacboxylic tính được theo biểu thức:

2

211

aa pKpKpH

Giá trị pKa1 ứng với nhóm -COOH, pKa2 ứng với nhóm .3HN

Ví dụ đối với glyxin, pKa1 =

9,6 tính được pH1 = (2,34 + 9,6) : 2 = 5,97. Các aminoaxit có giá trị pH1 khác nhau nên ở một giá trị pH xác định các aminoaxit sẽ dịch chuyển về catot hoặc anot với những vận tốc khác nhau. Dựa vào đặc tính này người ta đã xây dựng phương pháp điện di để phân tách aminoaxit từ hỗn hợp của chúng.

3.2. Tính chất của nhóm cacboxyl: 3.2.1. Phản ứng este hoá: Tương tự axit cacboxylic, aminoaxit phản ứng với ancol có axit vô cơ xúc tác cho este (ở dạnh muỗi). Ví dụ:

Rửa sản phẩm bằng dung dịch NH3 sẽ thu được este: H2N - CH(R) - COOC2H5. 3.2.2. Phản ứng đecacbolxyl hoá: Phản ứng tách CO2 từ nhóm cacboxyl xảy ra trong cơ thể nhờ enzim đecacboxyllaza: H2N - CH(R) - COOH zadecaboxyla R - CH2 - NH2 + CO2

3.3. Tính chất của nhóm amino: 3.3.1. Phản ứng với axit nitrơ HNO2

Tương tự các amin bậc một, aminoaxit phảnu ứng với axit nitrơ giải phóng ra N2 và tạo thành hiđroxiaxxit:

9


OHNCOOHRCHHOHONOOCORCHNH 223 )()(

Dựa vào thể tích N2 thoát ra có thể tính được lượng aminoaxit trong dung dịch. 3.3.2. Phản ứng đeamino hoá (tách nhóm amino) Phản ứng xảy ra trong cơ thể nhờ enzim, aminoaxit chuyển thành xetoaxit và NH3. Ví dụ: CH3 - CH(NH2) - COOH enzimO , CH3 - C - COOH + NH3

O Alamin Axit piruvic 3.3.3. Phản ứng ankyl hoá hoặc aryl hoá Nhóm amino của aminoaxit được ankyl hoá hoặc aryl hoá bằng dẫn xuất halogen tạo ra dẫn xuất N-ankyl hoặc N - aryl tương ứng. Ví dụ :

3.3.4. Phản ứng axyl hoá:

Nhóm amino của phân tử aminoaxit được axyl hoá để dàng bởi halogenua axit trong môi trương kiềm. Vídụ:

Cũng có thể axyl hóa bằng anhiđrit axetic:Cũng có thể axyl hóa bằng anhiđrit axetic:

3.3.5. Phản ứng ngưng tụ với anđehit fomic (Phản ứng sorenxen) Aminoaxit phản ứng dễ dàng với anđehit fomic tạo thành dẫn xuất chứa nhóm metylenamino:

OHCOOHRCHNCHOHCHOCORCHNH 223 )()(

Do nhóm amino đã bị khoá nên có thể chuẩn độ nhóm cacboxyl bằng kiềm. Đây là phản ứng quan trọng dùng để định lượng aminoaxit và để đánh giá mức độ thuỷ phân protein.

3.4. Tính chất của cả phân tử: 3.4.1. Tác dụng của nhiệt Các -aminoaxit (hoặc este củachúng) khi đun nóng tạo thành điamitvòng 6 cạnh được gọi là đixetopiperazin, do hai phân tử aminoaxit bị tách hai phân tử nước (hoặc hai phân tử ancol). Ví dụ:

10


Tương tự các amit, các đi xetopiperazin bị phân huỷ trong môi trường axit hoặc bazơ, trước hết mở vòng tao thành hai phân tử aminoaxit:

Khi đun nóng, đipeptit lại khép vòng tạo thành đixetopiperazin. Các -aminoaxit bị tách NH3 bởi nhiệt tạo thành axit , -không no:

Các vaì, -aminoaxit dưới tác dụng cuat nhiệt bị tách nước tạo thành amit vòng, thường gọi là lactam:

3.4.2. Phản ứng tạo hợp chất phức Các -aminoaxit phản ứng được với một số ion kim loại nặng cho hợp chất phức khó tan, thường có màu đặc trưng. Ví dụ hợp chất phức của glyxin với Cu2+:

3.5. Phản ứng màu của aminoaxit:

3.5.1. Phản ứng với ninhiđrin Các -aminoaxit phản ứng với ninhiđrin (còn gọi là trixeto hiđrinđen hiđrat) cho sản phẩm màu tím xanh tan trong nước (riêng prolin cho sản phẩm màu vàng):

11


Phản ứng rất nhạy, có thể phát hiện đến microgam -aminoaxit, vì vậy phản ứng này được dùng để phân tích định tính và đinh lượng các -aminoaxit. Để định lượng -aminoaxit có thể dùng phương pháp so màu đo cường độ màu dung dịch phản ứng, hoặc dùng phương pháp đo thể tích CO2. 3.5.2. Phản ứng xangtoproteic Các aminoaxit có gốc hiđrocacbon thơm (Phe, Tyr, Trp...) phản ứng với HNO3 đặc nóng cho sản phẩm màu vàng. 3.5.3. Phản ứng với thuốc thử Milon Các aminoaxit có gốc phenol (Tyr...) phản ứng với thuốc thử Milon (hỗn hợp Hg(NO3)2 và HNO3 đặc) khi đun nóng cho sản phẩm màu đỏ. 3.5.4. Phản ứng Pauli Phản ứng Pauli đặc trưng cho tryptophan. Tryptophan phản ứng với axit điazobenzensunfonic trong dung dịch kiềm cho sản phẩm có màu đỏ anh đào. 3.5.5. Phản ứng Ađamkevic và Hopkin Phản ứng đặc trưng cho aminoaxit chứa vòng inđol như tryptophan. Tryptophan phản ứng với axit gloxilic (O=CH-COOH) có mặt H2SO4 đặc cho sản phẩm có màu tím. 3.5.6. Phản ứng Sacaguchi Phản ứng đặc cho arginin. Arginin phản ứng với hỗn hợp natri -naphtolat và natri hipobromat cho sản phẩm màu đỏ.

4. ĐIỀU CHẾ AMINOAXIT4.1. Thuỷ phân protein

Thuỷ phân protein nhờ xúc tác axit, hoặc kiềm hay enzim thu được hỗn hợp các L-aminoaxit:

Nhờ các phương pháp thích hợp (sắc, kí, điện li...) có thể tách riêng rẽ từng aminoaxit.4.2. Amin hoá axit -halogencacboxylic (phưong pháp Peckin)

Cho axit -halogencacbõylic tác dụng với dung dịch amoniac đặc ở nhiệt độ phòng thu được -aminoaxit.

4.3. Ankyl hoá các este của axit aminomalonic N-thế

12


Este của axit aminomolonic N-thế (III) được điều chế từ đietyl monobrommalonat (I) và kali phtalimiđat (II):

Đietyl N-phtalimit malonat (III) được ankyl hoá bởi ankyl halogenua hoặc hợp chất caconyl , -không no, sau đó đun nóng sản phẩm ankyl hoá trong môi trường axit xảy ra qua quá trình thuỷ phân este và đecacboxyl hoá thu được -aminoaxit:

Phương pháp này được dùng để điều chế nhiều a-aminoaxit, ví dụ methionin, axit glutanic...:

4.4. Tổng hợp Streckơ (Strecker) Các -aminoaxit cũng được tổng hợp bằng cách thuỷ phân các -aminnonitrin theo sơ đồ phản ứng:

4.5. Điều chế và -aminoaxit

Axit - aminocaproic và axit - aminoenantoic (đều không có trong thiên nhiên) là nguyên liệu quan trọng để sản xuất tơ capron và tơ enang. Axit - aminocaproic được điều chế từ oxim của xiclohexanon. Khi đun nóng oxim này với H2SO4 đặc thu được caprolactam, sau đó thuỷ phân thành axit -aminocaproic:

13


Axit -aminoenantoicđược điều chế từ etilen và cacbon tetraclorua nhờ phản ứng telome hoá tạo thành 1, 1, 1, 7 - tetraclohepan, sau đó thuỷ phân và amin hoá:

II. PEPTIT

1. Trạng thái thiên nhiên: Một số chất peptit có trong cơ thể người. Ví dụ như trong mô cơ có cacnozin và anserin (đều là đipeptit), ở gan và não có glutation (tripeptit). Glutation còn có trong mầm lúa mì và một số loại nấm. Một số peptit là hormon trong cơ thể sinh vật như insulin, oxytoxin...

2. Cấu trúc và danh pháp: 2.1. Cấu trúc Peptit thiên nhiên là hợp chất polime của các oaxita min , gồm từ 2 đến khoảng 50 đơn vị

oaxita min kết hợp với nhau nhờ các liên kết peptit. Liên kết peptit

Nhóm peptit Tuỳ thuộc vào số đơn vị (2, 3, 4, ..., n) aminoaxit trong phân tử người ta phân chia thành đipeptit, tripeptit, tetrapeptit...polipeptit. Theo quy ước một peptit có phân tử khối trên 10000 được gọi là polipeptit; những peptit có phân tử khối thấp hơn được gọi là oligopeptit. Trong phân tử peptit, đầu mạch chứa đơn vị aminoaxit còn nhóm -NH2 ( +NH3) được gọi là “đầu N”, còn đầu mạch kia chứa đơn vị aminoaxit còn nhóm -COOH (hay COO --) được gọi là “đuôi C”. Theo quy ước, đầu mạch có nhóm -NH2 được viết ở phía bên trái, còn đầu có nhóm -COOH được viết ở phía bên phải:

Nhóm peptit -CO -NH- có cấu trúc phẳng, nguyên tử H của nhóm -NH- nằm ở vị trí anti đối nguyên tử O của nhóm cacbonyl. Liên kết peptit C-N mang một phần đặc điểm của liên kết đôi C=N Do vậy liên kết peptit khó quay tự do xung quanh trục C-N, trong khi đó khả năng quay tự do của các liên kết đơn giữa C với nhóm peptit là rất lớn. Đó là nguyên nhân dẫn đến cấu trúc xoắn của mạch polipeptit (xem bài protein). Tương tự aminoxit, phân tử peptit cũng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, peptit là hợp chất lưỡng tính. *Tính axit và bazơ

14


Ví dụ: Có một hỗn hợp protit gồm pepsin (pHI = 1,1), hemoglobin (pHI = 6,8) và prolamin (pHI = 12,0). Khi tiến hành điện di dung dịch protit nêu trên ở pH = 7,0 thi được ba vết chất (xem hình)

XuÊt ph tCùc (+) Cùc (-)

A B C

Cho biết mỗi vết chất đặc trưng cho protit nào ? Giải thích.

Bài giải :Vết A là pepsin, vết B là hemoglobin và vết C là prolamin.Giải thích : Pepsin là protit có tính axit mạnh (pHI = 1,1) nên tồn tại ở dạng anion khi pH =7, dưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển về cực dương (anot). Hemoglobin (pHI = 6,8) hầu như tồn tại ở lưỡng cực với điện tích bằng không khi pH = 7, do đó gần như không chuyển dịch. Prolamin là protit có tính bazơ mạnh (pHI = 12,0) nên tồn tại ở dạng cation khi pH =7, dưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển về cực âm (catot).

2.2. Danh pháp Tên của các peptit được gọi theo quy tắc sau:

- Ghép tên các aminoaxit tạo nên phântử peptit theo trật tự sắp xếp của chúng trong mạch.- Những aminoaxit có nhóm cacboxyl tham gia tạo liên kết peptit được gọi tên bằng cách đổi

đuôi in thành đuôi yl (xem bài 17.1), aminoaxit đứng cuối mạch còn nhóm cacboxyl (đuôi C) được giữ nguyên tên. Ví dụ: H2N – CH2 – CO – NH – CH(CH3) – COOH Glyxylalanin (Gly – Ala)

H2N – CH(CH3) – CO – NH – CH2 – COOH Alanyl glyxin (Ala – Gly)

H2N – CH2 – CO – NH – CH – CO – NH – CH2 – COOH Glyxyl phenylalanylglyxin C6H5 – CH2 (Gly-Phe-Gly)

3. Tính chất: 3.1. Tính chất vật lí: Những peptit có phân tử khối thấp là những chất kết tinh tan tốt trong nước. Các peptit có phân tử khối lớn là những chất vô định hình, tạo thành dung dịch keo với nước. 3.2. Tính chất hoá học: 3.2.1. Phản ứng thuỷ phân: Các peptit bị thuỷ phân hoàn toàn trong dung dịch axit nóng hoặc dung dịch kiềm nóng cho sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp các aminoaxit. Thường thuỷ phân bằng dung dịch HCl 2N ở 1100C trong khoảng 24 - 72 giờ. Ví dụ: H+, t0

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

- Aminoaxit N -đầu mạch được tách ra khỏi mạch nhờ enzim aminopeptiđaza. Ví dụ: aminopeptiđaza

15


- Aminoaxit C-đầu mạch được tách ra khỏi mạch nhờ enzim cacboxipeptiđaza.

cacboxipeptiđaza

- Để phân cách một số liên kết peptit xác định trong phân tử peptit (hoặc protein) có thể dùng các enzim proteaza như tripsin, chimotri-psin, pepsin... . Trípin xúc tác cho sự phân cắt liên kết peptit ở sau gốc lysin hoặc arginin. Chimotripsin xúc tác cho sự phân cắt lien kết peptit ở sau các gốc phenylalanin, tryptophan, tyrosin, leuxin, axit aspactic hoặc axit glu tamic. Ví dụ:

Enzim Aminoaxit đầu NTripsin Lys, ArgChi motripsin Phe, Trp, TyrPepsin Phe, Trp, Tyr, Leu, Asp, Glu

3.2.2. Phản ứng với 2,4 - đinitroflobenzen: Tương tự aminoaxit, nhóm -NH2 của đơn vị aminoaxit N-đầu mạch phản ứng được với 2,4-đinitroflobenzen cho dẫn xuất 2,4-đinitro-phenyl (DNP) màu vàng :

Phản ứng này được dùng để xác định trật tự sắp xếp các đơn vị aminoixit trong phân tử peptit (Phương pháp Sanger). 3.2.2. Phản ứng màu biure Phản ứng màu biure đặc trưng cho liên kết peptit, tất cả cá peptit có từ hai liên kết peptit trở lên đều phản ứng với dung dịch CuSO4 loãng trong môi trường kiềm cho dung dịch hợp chất phức có màu tím hoặc tím đỏ. Phản ứng biure được dùng để phântích định tính (nhận biết) và phân tích định lượng peptit và prrotein.

4. Tổng hợp peptit: Khác với nhiều loại hợp chất hữu cơ khác, các phản ứng tổng hợp (điều chế) peptit rất phức tạp. Không thể tổng hợp được peptit mong muốn nhờ phản ứng trùng ngưng các phân tử aminoaxit khác nhau, vì sẽ tạo ra hỗn hợp các peptit. Ví dụ trường hợp đơn giản nhất là ngưng tụ hai phân tử aminoaxit khác nhau sẽ tạo ra 4 đipeptit:

16


Do vậy để tổng hợp một peptit có trật tự xác định các đơn vị aminoaxit trong phân tử cần phải

“bảo vệ” nhóm amino hay nhóm cacboxyl nào đó khi không cần chngs tham gia phản ứng tạo ra liên kết peptit. Nhóm bảo vệ cần thoả mãn một số tiêu chuẩn sau:

- Dễ gắn vào phân tử aminoaxit.- Bảo vệ được nhóm chức trong điều kiện hình thành các liên kết peptit.- Dễ loại ra mà không ảnh hưởng đến sự tồn tại của các liên kết peptit.

4.1. Bảo vệ nhóm amino: Nhóm amino thường được bảo vệ bởi nhóm benzyloxicacbonyl (C6H5 - CH2O - C -, còn gọi là

O cacbobenzonxi và được kí hiệu là Cbz) bằng cách cho aminoaxit phản ứng với benzyl clofomiat (C6H5-CH2-O-CO-Cl, cacbonbenzoxi clorua) trong dung dịch. Ví dụ:

Sau khi tổng hợp được peptit nhóm bảo vệ sẽ được loại ra khỏi phân tử peptit nhờ phản ứng hiđro phân:

4.2. Bảo vệ nhóm cacboxyl: Nhóm cacbonxyl thường được bảo về bằng cách chuyển thành metyl hay etyl hoặc benzyl este. Nhóm este dễ thuỷ phân hơn nhóm peptit nên được loại ra khỏi phân tử peptit bằng cách thuỷ phân bởi dung dịch kiềm:

Riêng nhóm benzyloxi (C6H5CH2O-) còn được loại nhờ phản ứng hiđro phân:

4.3. Ngưng tụ các aminoaxit đã được bảo vệ

Thực hiện phản ứng ngưng tụ các aminoaxit có nhóm chức đã được bảo vệ sẽ thu được peptit mong muốn. Ví dụ tổng hợp đi peptitthreonylalanin:

17


5. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC

Để xác định cấu trúc của peptit thường thực hiện các bước cơ bản sau: 5.1. Xác định thành phần các aminoaxit trong phân tử peptit:

Thuỷ phân hoàn toàn peptit thành hỗn hợp các aminoaxit (thường thuỷ phân bằng dung dịch HCl 6N ở 1100C trong khoảng 24-72 giờ). Sau khi làm sạch dung dịch thuỷ phân, tách riêng từng aminoaxit nhờ phương pháp sắc kí. Để nhận biết từng aminoaxit cần tiến hành sắc kí thêm một dung dịch chuẩn chứa hỗn hợp các aminoaxit đã biết và có nồng đồ xác định. So sánh các sắc kí đồ của dung dịch chuẩn sẽ biết được thành phần và tỉ lệ từng aminoaxit trong phân tử peptit.

5.2. Xác định trình tự sắp xếp các đơn vị aminoaxit trong phân tử peptit: 5.2.1. Xác định aminoaxit “đầu N”

- Phương pháp Sanger Cho peptit phản ứng với 2,4-đinitro-flobenzen thu được dẫn xuất 2,4-đinitrophenyl của peptit. Thuỷ phân dẫn xuất này trong môi trường axit thu được hỗn hợp các aminoaxit và 2,4-đinitrophenyl của aminoaxit “đầu N”, dẫn xuất DNP của aminoaxit có thể nhận biết được bằng các phương pháp sắc kí, từ đó suy ra đơn vị aminoaxit “đầu N”:

N-(2,4-đinitrophenyl) aminoaxit - Phương pháp Edman

Cho peptit tác dụng với phenylosothioxionat C6H5N=C=S, nhóm NH2 của đơn vị aminoaxit “đầu N” phản ứng tạo ra dẫn xuất penylisothicacbamonyl peptit (dẫn xuất phenyl thioure của peptit), sau đó cho dẫn xuất thu được tác dụng với HCl trong mitrometan sẽ xảy ra sự phân cắt liên kết peptit ở gốc aminoaxit “đầu N”, tạo thành peptit ngắn hơn và phenylthiohiđantoin:

HCl H2O

18


peptit phenylthiocacbamoylpeptit peptit ngắn hơn Sản phẩm phenylthiohiđantoin được nhận biết nhờ phương pháp sắc kí, trên cơ sở so sánh với chất chuẩn đã biết có thể suy ra aminoaxit “đầu N”, peptit ngắn hơn được tinh chế và lại tiếp tục thực hiện phương pháp Edman để nhận ra đơn vị aminoaxit “đầu N” của nó... 5.2.2. Xác định aminoaxit “đầu C” Thuỷ phân peptit nhờ enzim cacboxipeptiđaza

-NH-CHR3-CO-NH-CHR2-CO-CHR1-COO- -NH-CHR3-CO-NH-CHR2-COO-

+-NH3+

CHR1-COO- Aminoaxit xuất hiện đầu tiên trong dung dịch chính là aminoaxit “đầu C”. Hạn chế của phương pháp này là enzim cacboxipeptidata không tách được các aminoaxit “đuôi C” là prolin hoặc hiđroxiprolin ra khỏi mạch peptit. 5.3. Thuỷ phân từng phần mạch peptit Thuỷ phân peptit nhờ các enzim proteaza (tripsin, chimotripsin, pepsin...) để thu được hỗn hợp các peptit có mạch ngắn hơn; các peptit này được tách riêng nhờ phương pháp sắc kí, tinh chế sạch rồ xác định trình tự sắp xếp các đơn vị aminoaxit trong phân tử của chúng theo các phương pháp đã nêu trên. Để phân cắt peptit thành các peptit có mạch ngắn hơn còn dùng các tác nhân xian bromua BrCN. Tác nhân này chỉ phân cắt mạch peptit ở sau gốc methiomin:

BrCN

homoserin lactonĐối với một mạch peptit, nếu dùng các xúc tác phân cắt mạch khác nhau sẽ thu được những phân đoạn khác nhau. Chẳng hạn phân cắt đoạn mạch sau: Phân cắt bằng trypsin

Ala – Leu – Gly – Met – Lys – Trp – Phe – Arg – Ala – Ala – Ser – Met – Ala – Phe – Lys

Phân cắt bằng BrCN

C. HỢP CHẤT DỊ VÒNGI. ĐỊNH NGHĨA

19


Hợp chất dị vòng là những hợp chất có chứa trong mạch vòng của nó hoặc một số nguyên tử của các nguyên tố không phải là cacbon (ôxy, lưu huỳnh, xilen, nitơ, photpho, silic, thuỷ ngân…). Thông thường trong các trường hợp chất dị vòng hay gặp các chất dị vòng có chứa nitơ, lưu huỳnh và ôxy.

II. CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG 5 CẠNH 1. Cấu tạo của pirol, furan, tiôphen.

Các hợp chất dị vòng đơn giản nhất 5 cạnh là pirol, futan, tiôphen.

Nếu chỉ xem xét các công thức cấu tạo I, II, III ta có thể dự đoán các hợp chất này mang tính chất của hệ đien liên hợp và các tính chất của amin, ête và sunfua. Nhưng thực nghiệm đă cho thấy rằng ở các hợp chất này có biểu hiện một số tính chất hoàn toàn khác hẳn với những dự đoán rút ra từ những công thức cấu tạo I, II, III. Ví dụ tiôphen ở điều kiện bnh thường không tham gia phản ứng ôxy hoá là phản ứng đặc trưng cho các hợp chất sunfua cn pirol lại không tham gia các phản ứng biểu hiện tính bazơ đặc trưng cho các hợp chất amin. Mặt khác các hợp chất pirol, furan, tiôphen và các dẫn xuất của nó lại có khả năng tham gia phản ứng electrôphin như nitrô hoá, sunfô hoá, halogen hoá… kể cả phản ứng ghép điazôni. Tất cả các tính chất trên được giải thích thoả măn rằng các hợp chất pirol, furan, tiôphen là những hợp chất thơm v số điện tử p của các hợp chất trên đây phù hợp với qui tắc 4n +2 của Huycken là 6 điện tử. Mỗi một nguyên tử của vng kể cả Cácbon lẫn nitơ đă sử dụng 3 liên kết δ của obitan lai hoá sp2 để liên kết với nhau. Như vậy mỗi nguyên tử cacbon cn lại một điện tử p và nguyên tử nitơ cn lại 2 điện tử p (trong trường hợp pirol). Sự xen phủ của các điện tử p này đă dẫn đến hnh thành đám mây điện tử liên kết π nằm phía trên và nằm phía dưới mặt phẳng của vng. Cặp điện tử của nitơ trong trường hợp này đă tham gia xen phủ với hệ điện tử p của cacbon nên không cn có khả năng thể hiện tính bazơ nữa. Trái lại mật độ điện tử π của vng tăng lên nên đă làm xuất hiện các khả năng tham gia phản ứng thế electrôphin của pirol.

2. Các phương pháp điều chế pirol, furan, tiôphen. Pirol và tiôphen có chứa một lượng không lớn lắm trong nhựa than đá. Trong công

nghiệp tiôphen được điều chế bằng phản ứng giữa butan và lưu huỳnh ở nhiệt độ cao.

20


3. Phản ứng thế electrôphin của pirol, furan, tiôphen. Tương tự như các hợp chất thơm pirol, furan, tiôphen tham gia các phản ứng nitrô hoá,

halogen hoá, sunfônic hoá…Khả năng tham gia phản ứng của chúng mạnh hơn benzen. Phản ứng thường xảy ra với sự ưu tiên định hướng vào vị trí 2.

Cơ chế của các phản ứng trên đây xảy ra tương tự như phản ứng thế electrôphin vào nhân thơm.

21


Trong sơ đồ cơ chế của phản ứng trên đây ta nhận thấy pirol tham gia phản ứng thế SE mạnh hơn benzen v tạo thành phức mà trong đó các nguyên tử đều có 8 electron lớp ngoài cùng nên bền vững hơn so với phức của benzen.

Tương tự như vậy người ta giải thích khả năng tham gia phản ứng SE của furan và tiôphen. Các hợp chất pirol, furan khi bị hyđrô hoá có xúc tác sẽ tạo thành những hợp chất dị vng no tương ứng-piroliđin và têtrahyđrôfuran. Piroliđin và têtrahyđrôfuran hoặc têtrahyđrôtiôphen biểu hiện các tính chất tương tự với các loại hợp chất của nó: amin bậc II, ête hoặc sunfua.

Têtrahyđrôfuran là một dung môi rất quan trọng được sử dụng rộng răi trong công nghiệp và trong phng thí nghiệm, đặc biệt là trong các phản ứng khử hoá bằng Liti nhôm hyđrua.

III. CÁC HỢP CHẤT DỊ VÒNG 6 CẠNH. 1. Cấu tạo của piriđin.

Trong các hợp chất dị vng thơm 6 cạnh, chúng ta tiến hành nghiên cứu các hợp chất piriđin. Piriđin biểu hiện tính chất của một hợp chất thơm-tham gia phản ứng thế eletrôphin. Trong phân tử piriđin nguyên tử nitơ tương tự như nguyên tử cacbon tạo thành liên kết σ với nhau bằng 2 ocbitan lai tạo sp2 và sử dụng một điện tử p để tạo thành liên kết π. Mỗi nguyên tử cacbon cn lại một ocbitan sp2 dùng để tạo liên kết σ với hyđrô. Trong khi đó ocbitan cn lại của nitơ có chứa 2 điện tử. Chính sự có mặt của cặp điện tử này là nguyên nhân dẫn đến piriđin có tính bazơ.

2. Các phương pháp điều chế. Piriđin có thể thu nhận bằng cách chưng cất nhựa than đá. Ngoài ra các hợp chất piriđin có

thể tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau. Ví dụ:

22


3. Tính chất hoá học của piriđin.

3.1. Phản ứng thế SE của piriđin. Trong phản ứng loại này, piriđin biểu hiện tính chất tương tự như dẫn xuất của benzen

có nhóm giảm hoạt: các phản ứng nitrô hoá, sunfunic hoá, halogen hoá xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt cn phản ứng thế Friđen-Crap th không xảy ra. Phản ứng định hướng chủ yếu vào vị trí β.

3.2. Phản ứng thế nuclêôphin của piriđin.Phản ứng loại này xảy ra dễ dàng đối với piriđin và chủ yếu xảy ra ở vị trí 2 và 4.

Ví dụ:

Phản ứng Titibabin.

3.3. Phản ứng khử piriđin.

23


Piriđin mang tính chất của một amin bậc II. Piriđin thường được sử dụng làm chất xúc tác.

PHẦN 2: BÀI TẬP

A. AMIN VÀ MUỐI ĐIAZONII. AMIN1. Giải thích tại sao N,N-đimeylanilin có tính bazơ chỉ hơi mạnh hơn anilin nhưng 2,6-đimetyl-N,N-đimetylanilin có tính bazơ mạnh hơn 2,6-đimetylanilin nhiều.

2. Giải thícha. 4-xyanoanilin có tính bazơ hơi mạnh hơn 4-nitroanilin.b. 3,4,5-trinitroanilin có tính bazơ mạnh hơn 4-xyano-3,5-đinitroanilin.

3. So sánh tính bazơ của các hợp chất sau đây:a. CH3CONH2 ; CH3CONHCOCH3 ; CH2=CHN(CH3)2 ; C6H5NH2

b. p-CH3-C6H4-NH2 ; p-Cl-C6H4-NH2 ; p-CH3-O-C6H4-NH2 ; p-O2N-C6H4-NH2 ; m-O2N-C6H4-NH2 ; m-Br-C6H4-NH2 ; p-Br-C6H4-NH2

4. So sánh tính bazơ của các chất trong các dãy sau và giải thích:a. n–C4H9NH2; (C2H5)2NH; C2H5NHCH3; CH3CONHCH2CH3 b. C6H5NH2; C2H5NHCH3; C2H5NHC6H5; CH3NH2.c. C6H5NH2; p–ClC6H4NH2; p–O2NC6H4NH2; p–H2NC6H4NH2

24


5. So sánh tính bazơ của các cặp chất sau, giải thích.

a. p-nitroanilin ; m-nitroanilinb. p-nitroanilin ; p-aminobenzanđehit ; p-bromanilinc. p-cloanilin ; p-aminoaxetophenon ; p-metylanilin

6. Sắp xếp theo thứ tự giảm dần tính bazơ của các chất trong từng dãy sau và giải thích cách sắp xếp đó:

a. CH3NH2 ; (CH3)2NH ; C6H5NH2 ; NH3

b. CH3CH2NH2 ; NH3 ; (CH3 – CH2)3N ; (CH3CH2)2NHc. CO(NH2)2 ; CH3 – CH2 – CH2 – NH2 ; CH2 = CH – CH2 – NH2

d. p – CH3C6H4NH2 ; anilin ; p – nitroaniline. CH3(CH2)2NH2 ; HC C – CH2 – NH2 ; CH2 = CH – CH2 – NH2

f. anilin ; điphenylanilin ; xiclohexylaming. RC N ; R – CH = NH ; RCH2NH2

h. N,N – đimeylanilin ; 2,6 – đimetylanilin ; anilin ; 2,6 – đimetyl – N,N – đimetylanilin

7. Sắp xếp sự tăng dần tính bazơ (có giải thích) của các chất trong từng dãy sau: a. CH3-CH(NH2)-COOH , CH2=CH-CH2-NH2 , CH3-CH2-CH2-NH2 , CH C-CH2-NH2.

b.

(ĐỀ THI QUỐC GIA NĂM 2002)

II. MUỐI ĐIAZONI1. Hoàn thành các quá trình phản ứng sau đây và cho biết công thức cấu tạo các sản phẩm tạo thành:

a.

b.

c.

25


2. Viết phản ứng điazo hóa những hợp chất sau với NaNO2 trong dung dịch HCla. p–Toluiđin b. p–cloanilin c. p–nitroanilinVới những amin thơm có tính bazơ yếu như p–nitroanilin; 2,4–đinitroanilin thì phải tiến

hành điazo hóa như thế nào?

3. Từ benzen, toluen và các hợp chất vô cơ tự chọn, điều chế:a. m-flotoluen b. axit p-iodbenzoicc. 4-iod-3-nitrotoluen d. axit p-hiđroxiphenylaxetice. 2-brom-4-clotoluen f. 2,6-đibromtolueng. 3,5-đibromnitrobenzen

4. Từ p – toluiđin, viết sơ đồ tổng hợp các chất sau:a. Axit p – bromobenzoic b. 3,5 – đibromtoluenc. 4 – metyl – 2 – aminophenol d. N – metyl – p – toluiđin e. para – tolylhiđrazin f. Axit terephtalic

5. Viết phương trình tổng hợp 4 – etylbiphenyl từ:a. 4 – etylanilin và benzen b. Anilin và etylbenzen

6. Từ benzen và các ancol có 2C hãy tổng hợp 1 – bromo – 2,4 – đimetylbenzen

7. Viết đầy đủ các phương trình chuyển hóa sau đây:a. Axit stearic A B C D Eb. Benzen A B C D Ec. Xiclohexanol A B C Dd. 2-metylpropylamin e. o-toludin A B C Df. p-nitrotoluen A B C D C

8. Từ benzen hoặc toluen, hãy lập sơ đồ điều chế các chất sau qua giai đoạn tạo muối điazoni:a. m–floclobenzen b. 1,3,5–Tribrombenzenc. axit isophtalic d. m–toluiđin

9. Xuất phát từ brombenzen chứa 14 C ở vị trí 1 và các hoá chất vô cơ cần thiết không chứa 14 C, hãy điều chế các hợp chất thơm chứa 14 C ở vị trí 3 :

a. Anilin b. Iotbenzen c. Axit benzoic.

10. Hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử C7H9N. Cho A phản ứng với C2H5Br (dư), sau đó với NaOH thu được hợp chất B có công thức phân tử C11H17N. Nếu cũng cho A phản ứng với C2H5Br nhưng có xúc tác AlCl3 (khan) thì tạo ra hợp chất C có cùng công thức phân tử với B (C11H17N). Cho A phản ứng với H2SO4 (đặc) ở 180oC tạo hợp chất D có công thức phân tử C7H9O6S2N, sau khi chế hoá D với NaOH ở 300oC rồi với HCl sẽ cho sản phẩm E (E có phản ứng

26

2. NH3


màu với FeCl3). Mặt khác, nếu cho A phản ứng với NaNO2 trong HCl ở 5oC, rồi cho phản ứng với -naphtol trong dung dịch NaOH thì thu được sản phẩm có màu G.

Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D, E, G và viết các phương trình phản ứng (nếu có) để minh hoạ.


11. Từ benzen hoặc toluen, cùng với các hóa chất hữu cơ và vô cơ tự chọn khác, hãy điều chế các chất sau:a. m-nitrotoluen f. axit m-touicb. m-iodotoluen g. axit p-toluicc. 3,5-đibromtoluen h. o-cresold. 1,3,5-tribromtoluen i. m-cresole. axit o-toluic (o-CH3C6H4COOH) j. p-cresol

12. Từ benzen hoặc toluen, cùng với các hóa chất hữu cơ và vô cơ tự chọn khác, hãy điều chế các chất sau:

13. Trình bày các phương trình phản ứng điều chế các chất sau đây từ o-metoxianilin

14. Từ benzen hoặc toluen, cùng với các hóa chất hữu cơ và vô cơ tự chọn khác, hãy điều chế các chất sau:

a. Sáu đồng phân của đibromtoluen b. Ba đồng phân của axit clobenzoicc. Ba đồng phân của bromflorotoluen

15. Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau đây:

27


16. Chỉ sử dụng benzen, HNO3, H2SO4, Fe, HCl, NaOH, NaNO2, H2O, CH3ONa, Br2, FeBr3, CuBr, CH3OH, Mg, ete khan, etylen oxit, PBr3 và NH3, hãy điều chế mescalin, có công thức cấu tạo sau:

B. AMINOAXIT - PROTITI. AMINOAXIT1. Viết cân bằng điện li của lysin và tính điểm đẳng điện của nó. Biết pKa1 = 2,18, pKa2 = 8,95, pKa3 = 10,53. Biết cấu tạo của lysin là: CH2(NH2) – (CH2)3 – CH(NH2) - COOH

2. Viết cân bằng điện li của axit aspactic và tính điểm đẳng điện của nó. Biết pKa1 = 1,88, pKa2 = 3,65, pKa3 = 9,60. Biết cấu tạo của axit aspactic là: HOOC – CH2 – CH(NH2) – COOH

3. Viết cấu tạo của histiđin tại pH < 1,28 và viết phương trình cho biết proton nào tách ra khi pH tăng đến trên 1,82. Biết pKa1 = 1,82, pKa2 = 6,00, pKa3 = 9,17. Cấu tạo của histiđin:

4. Viết cấu trúc bền nhất của Tyrozin ở dạng:a. Cation b. Lưỡng cực c. Monoanion d. ĐianionBiết Tyrozin có cấu tạo như sau: p-C6H4CH2CH(NH2)COOH

28


5. Aspactam là một loại đường không dinh dưỡng (tên thương phẩm là Nutra – Sweet) có công thức cấu tạo vắn tắt là Asp – Phe – OCH3, có pHI = 5,9. Hãy viết công thức cấu tạo đầy đủ của Aspactam trong dd có pH = 2,0 ; 6,0 và 8,0

6. Cho aminoaxit và pKa của nó như sau:

a. Viết cấu trúc của aminoaxit trong điều kiện pH của dung dịch thay đổi tư axit mạnh sang kiềm mạnh.

b. Điểm đẳng điện, aminoaxit sẽ có ở dạng nào?c. Tính điểm đẳng điện của aminoaxit trên.d. Aminoaxit sẽ di chuyển theo hướng nào khi được đặt trong điện trường ở các pH sau:

1; 3; 5; 9; 12.7. Arginin có các giá trị pKa như sau: pKa1 = 2,17 ; pKa2 = 9,04 ; pKa3 = 12,48. Hỏi ở các giá trị pH: 1; 4; 7; 10 và 12 thì Arginin sẽ có dạng cấu trúc và điện tích như thế nào?

8. Cho biết điện tích có thể có của các aminoaxit sau: glyxin (pI = 5,97), axit aspartic (pI = 2,77), lysin (pI = 9,74), histidin (pI = 7,59) ở các gía trị pH = 1; 2,1 ; 4 và 10. (Ghi kết quả thành một bảng và đánh dấu -, + hay 0).

9. Hãy chọn pH thích hợp để tách một hỗn hợp gồm axit aspactic, threonin và histiđin bằng phương pháp điện di. Giải thích sự lựa chọn đó. Biết threonin có pKa1 = 2,09 ; pKa2 = 9,10.

10. a. Muốn tách hỗn hợp gồm 3 loai protein là ovalbumin (pHI = 4,6), albumin huyết thanh (pHI = 4,9) và urease (pHI = 5). Nếu muốn tách bằng phương pháp sắc kí điện di thì phải chọn dd đệm có pH bằng bao nhiêu?

b. Tương tự với hỗn hợp gồm các protein là myoglobin (pH I = 7) và chymotrypsin (pHI = 9,5).

c. Trong trường hợp của hỗn hợp gồm albumin huyết thanh và hemoglobin (pH I = 6,8) thì dd đệm phải có pH bằng bao nhiêu?

11. Dùng phương pháp sắc kí trao đổi ion trên cột nhựa loại RSO3- để tách hỗn hợp gồm 3

aminoaxit là axit glutamic (pHI = 3,22), leucin (pHI = 5,98) và lysin (pHI = 9,74) bằng dung dịch có pH = 2, rồi tăng dần đến pH = 7. Chất nào sẽ ra trước, và chất nào sẽ ra sau? Người ta coi lực tương hỗ giữa aminoaxit và nhựa trao đổi ion là tĩnh điện và lực ion của dd rửa giải là không đáng kể.

12. Một hỗn hợp gồm Lysin (pHI = 9,74), arginin (pHI = 10,78), axit aspartic (pHI = 2,77), axit glutamic (pHI = 3,22), tyrosin (pHI = 5,66) và alanin (pHI = 6,00) được cho vào cột trao đổi ion chứa nhựa trao đổi mang điện tích dương R+ ở pH cao. Hãy đoán trật tự rút ra khỏi cột nhờ một dd có pH giảm dần.

13. Dung dịch L-alanin (400 ml) được đưa đến pH = 8 rồi xử lí với fomanđehit dư. Dung dịch thu được phải cần đến 250 ml dd NaOH 0,2M để trở lại pH = 8. Xác định khối lượng của L – alanin trong dd ban đầu (cho alanin có pHI = 6,00).

14. Cho một tetrapeptit sau: Lys – Ser – Asp – Ala.a. Xác định pHI của peptit này.b. Peptit sẽ di chuyển về đâu khi được đặt trong điện trường ở pH = 4 và 9?

29

COOH NH


15. Hãy giải thích tại sao tryptophan có điểm đẳng điện thấp hơn so với histiđin mặc dù trong công thức cấu tạo của 2 aminoaxit này đều có dị vòng thơm 5 cạnh chứa nitơ. Trong số 2 nguyên tử nitơ dị vòng của histiđin, nguyên tử nào có tính bazơ cao hơn? Giải thích. Biết cấu tạo của tryptophan là:

16. Hãy phân biệt 4 aminoaxit sau (có giải thích) , biết rằng phòng thí nghiệm có các loại giấy qùy , dung dịch NaNO2 , dung dịch HCl , dung dịch NaOH, C2H5OH và các dụng cụ cần thiết . a. CH3-CH-COOH (Ala) b. NH2-(CH2)4-CH-COOH ( Lys)

NH2 NH2

c. HOOC-(CH2)2-CH-COOH (Glu) d. ( Pro )

NH2

17. Biểu diễn cấu trúc lập thể của các đipeptit sau :a. Gly – Ala d. Glu – glub. Ala – Phe e. Lys – Glyc. Phe – Ala f. D - Ala – D – Ala

18. a. Các aminoaxit phản ứng với nhau tạo thành polipeptit. Hãy cho biết cấu trúc của các Đipeptit tạo thành từ leuxin (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH và histidin (hình bên).

b. Gọi A, B là các -aminoaxit ở môi trường axit, bazơ tương ứng với X là ion lưỡng cực.- Xác định tỉ số nồng độ của A và B ở điểm đẳng điện.- Vết alanin chuyển về cực nào khi pH < 5 và pH > 8?- Xác định hàm lượng tương đối của ion lưỡng cực X của alanin ở điểm đẳng điện,

biết rằng hằng số axit của alanin: pK1 = 2,35 đối với cân bằng A X + H+ pK2 = 9,69 đối với cân bằng X B + H+ .

19. L-Prolin hay axit (S)-pirolidin-2-cacboxylic có pK1 = 1,99 và pK2 = 10,60. Pirolidin (C4H9N) là amin vòng no năm cạnh.

a. Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin. Tính pHI của hợp chất này.b. Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hoá H2A+ và dạng trung hoà HA của prolin ở pH =

2,50.c. Tính gần đúng tỉ lệ dạng deproton hoá A và dạng trung hoà HA của prolin ở pH =

9,70.d. Từ metylamin và các hoá chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các

chất vô cơ), hãy viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperidin.

30


20. Điều chế Valin (CH3)2CHCH(NH2)COOH từ axit 3 – metylbutanoic bằng:a. Phản ứng Hell – Volhard – Zelinskyb. Khử amin hóac. Tổng hợp Gabriel

21. Điều chế các chất sau từ đietylmalonat (DEM):a. methionin CH3SCH2CH2CH(NH2)COOHb. axit aspatic HOOCCH2CH(NH2)COOH

22. Sử dụng tổng hợp Strecker để tổng hợp phenylalanin

Isoleuxin được điều chế theo dãy các phản ứng sau:

Hãy cho biết CTCT của các chất A, B, C, D và Isoleuxin.

23. Viết CTCT của các chất từ A đến I:CH3SH + CH2 = CHCHO A B C

24. Từ axit acrylic điều chế:a. Axit -aminobutyric, chất truyền thông tin thần kinh có tên gọi GABA.b. axit -aminopropionic, một thành phần của vitamin B3.

25. Điều chế Leuxin và Tyrozin từ đietyl axetamidomalonat

26. Tổng hợp hữu cơa. Hãy tổng hợp axit glutamic từ axit -xetoglutaric.b. Hãy tổng hợp prolin từ axit adipic.

27. Từ 2 aminoaxit Phe và Ala có thể tạo được bao nhiêu đipeptit? Nêu phương pháp điều chế Phe – Ala.II. PEPTIT28. Hãy cho biết tác dụng của enzym trypsin lên các peptit sau:

a. Lys – Asp – Gly – Ala – Ala – Glu – Ser – Glyb. Ala – Ala – His – Arg – Glu – Lys – Phe – Ilec. Tyr – Cys – Lys – Ala – Arg – Arg – Gly Các mảnh thu được sau đỏ xử lý bằng DNFB kèm theo thủy phân, cho biết các hợp chất

2,4 – đinitrophenyl – aminoaxit được tạo thành.

29. Cho một peptit có cấu trúc như sau: H2N – Lys – Arg – Phe – Ala – Val – Trp – Ala – Arg – Tyr – Gly – COOHCho tác dụng với pepsin, sau đó các mảnh thu được đem xử lý với DNFB kèm theo thủy

phân các liên kết peptit. Cho biết các hợp chất 2,4 – đinitrophenyl – aminoaxit được tạo thành?Nếu thay pepsin bằng trypsin thì kết quả thu được thế nào?

30. Cho biết các peptit tạo thành dưới tác dụng của enzym chymotrypsin lên một polypeptit sau: Val – Ala – Lys – Glu – Phe – Val – Mat – Tyr – Cys – Glu – Trp – Met – Gly – Gly – Phe. Giả

31


sử người ta đem xử lí các peptit vừa tạo thành được bằng xianbromua. Hãy cho biết các chất tạo thành.

31. Cho biết các peptit tạo thành do tác dụng của enzym trypsin lên polipeptit sau: Leu – Met – His – Tyr – Lys – Arg – Ser – Val – Cys – Ala – Lys – Asp – Gly – Ile – Phe – Ile, và sau đó các mảnh peptit vừa thu được xử lý bằng enzim thermolysin.

32. Các ekephalin là cấu tử pentapeptit của các endorphin. Xác định trật tự các aminoaxit trong ekephalin từ các dữ kiện sau : Thủy phân hoàn toàn ekephalin (A) thu được Gly, Phe, Leu và Tyr, còn thủy phân từng phần thu được Gly-Gly-Phe và Tyr-Gly. Cho A phản ứng với dansyl clorua sau đó thủy phân và xác định bằng phương pháp sắc kí thì thấy có sản phẩm là dẫn xuất dansyl của tyrosin. 33. Từ các thông tin sau hãy cho biết trật tự liên kết giữa các aminoaxit trong heptapeptit (X). Thủy phân hoàn toàn tạo ra Ser – Asp – Ph (Y), Ala – His – Ser (Z) và Phe – Ala (T). Ủ một thời gian với cacboxipeptidaza giải phóng ra Ala.

34. Nonapeptit vasodilator bradykinin chứa các aminoaxit sau: 2Arg, Gly, 2Phe, 3Pro và Ser. Thủy phân với cacboxipeptidaza thì thấy Arg được giải phóng đầu tiên. Thủy phân từng phần thì tạo các sản phẩm Pro – pro – gly, Ser – Pro – Phe, Pro – Gly – Phe, Arg – Pro và Phe – Ser. Xác định trật tự liên kết của các aminoaxit trong bradykinin.

35. Người ta phân lập đ ược một tetrapeptit (peptit A) từ prothrombin người. Cấu tạo của peptit A được tiến hành xác định như sau:

a. Bằng phương pháp Edman th ì nhận được trình tự aminoaxit của peptit A là Leu-Glu-Glu-Val.

b. Để tiếp tục xác định cấu tạo, ng ười ta tiến hành điện di trên giấy ở pH 6,5 peptit A và một peptit tổng hợp B (cũng có trình tự aminoaxit là Leu -Glu-Glu-Val) thì lại nhận được quãng đường di chuyển không giống nhau, cụ thể nh ư hình dưới đây:

0 1 2 3 đơn vị độ dài

c. Khi thuỷ phân hai peptit A và B bằng HCl 6N ở 110oC, thì cả A và B đều cho Leu(1), Glu(2), Val(1); nhưng khi thuỷ phân bằng kiềm thì peptit B cho Leu(1), Glu(2), Val(1) còn peptit A cho Leu(1), X(2), Val(1).

Hãy giải thích các kết quả thực nghiệm để xác định cấu tạo của X và gọi tên X theo danh pháp IUPAC.

36. Thủy phân hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr. Các peptit E (chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số các sản phẩm thủy phân không ho àn toàn M. Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác đ ịnh được amino axit Ala. Thủy phân M nhờ tripsin thu đ ược tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B.

a. Xác định thứ tự liên kết của các amino axit trong M.

b. Amino axit nào có pHI lớn nhất và amino axit nào có pH I nhỏ nhất?

Biết cấu tạo chung của các amino axit l à H2N-

32

2,51,7

Peptit A

Peptit B


CHR-COOH

AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr

R : CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2

37. Thủy phân hoàn toàn hexapeptit (X) thu được Ala, Arg, Gly, Lys, Val và NH3. Ủ X với chymotrypsin thu được một đipeptit là Arg – Try và một tetrapeptit (Y) chứa Gly, Lys, Ala và Val. X hoặc Y đều không phản ứng khi ủ với cacboxipeptidaza. Khi thủy phân từng phần Y thu được Ala – Val, Gly – Lys, Lys – Ala và NH3. Khi thực hiện phản ứng thoái phân Edman đơn với D thì thu được chất Z (công thức dưới đây). Xác định cấu trúc của X.

38. Khi thủy phân hoàn toàn 1 mol tripeptit B thu được 2 mol Glu, 1 mol Ala và 1 mol NH3. X không phản ứng với 2,4-đinitroflobenzen và X chỉ có một nhóm cacboxyl tự do. Thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thu được alanin. Xác định công thức cấu tạo của B.

39. Cho thành phần thô của một peptit sau: Ala: 2, His: 1, Arg: 1, Glu: 1, Lys: 1, Phe: 1, Ile: 1. Dùng phản ứng Sanger thì biết được Ala là aminoaxit đầu N. Dùng enzym cacboxipeptidaza thì biết được Ile là aminoaxit đầu C. Cho tác dụng với enzym trypsin thì thu được một tetrapeptit có thành phần là : Ala, His, Arg và hai đipeptit sau: Glu – Lys và Phe – Ile.

Cho tetrapeptit tác dụng với thuốc thử Edman thì biết aminoaxit đầu N lần lượt là Ala, Ala.

Xác định cấu trúc của peptit ban đầu.

40. Thủy phân hoàn toàn polypeptit A người ta thu được các amino axit: Val Trp Met2 Gly2 Lys Ala2 Ile Pro Asp Arg Tyr Cys. Thủy phân A bằng xúc tác trypsin thì thu được các phân đoạn sau: Val-Trp-Met-Gly-Lys, Ala-Ile-Pro-Met-Asp-Arg, Tyr-Ala-Gly-Cys. Nếu dùng xúc tác chymotrypsin thì thu được: Ala-Gly-Cys, Met-Gly-Lys-Ala-Ile-Pro-Met-Asp-Arg-Tyr, Val-Trp.

Hãy xác định trình tự các amino axit trong A.

41. Sau khi thủy phân protein X, người ta thu được một peptit Y có thành phần aminoaxit như sau: Thr: 1, Ser: 2, Pro: 1, Gly: 1, Val: 1, Cys: 1, Phe: 1, Tyr: 1.

Nhờ thuốc thử Edman, người ta thu được lần lượt từ peptit Y các dẫn xuất phenylthiohydantoin (PTH) của các aminoaxit sau: Ser, Ser, Thr và Val.

Dùng enzym thermolysin cho phép thu được từ Y một peptit ngắn Z, kết hợp với thuốc thử Edman cho phép thu được lần lượt các PTH của Phe, Pro, Gly và Cys.

Thủy phân từng phần peptit Y bằng HCl cho một tripeptit A có thành phần thô: Pro, Val và Phe.

Hãy xác định trình từ liên kết của các aminoaxit trong peptit Y.

42. Sau khi thủy phân bằng trypsin một protein X, là một đơn vị ribosim lớn của khuẩn E.Coli, người ta thu được một peptit Y có thành phần như sau: Lys: 1, Asp: 1, Thr: 1, Glu: 1, Val: 1, Leu: 1, Ile: 1, Phe: 1. Ở pH = 6,5, điện tích của Y là -1.

Cho Y tác dụng với thuốc thử dansyl clorua, sau khi thủy phân thu được dẫn xuất dansylthreonin.

33


Nhờ enzym cacboxipeptidaza tách được lần lượt các aminoaxit sau: Lys, Leu, Ile và Val.Thủy phân Y bằng chymotrysin thu được một peptit Z chứa: Val: 1, Asp: 1, Leu: 1, Ile: 1.Xác định cấu trúc của peptit Y.

43. Thành phần aminoaxit thô của một peptit là Lys: 1, Asp: 1, Glu: 1, Gly: 2, Leu: 1, Phe: 1. Cho tác dụng vơí enzym cacboxipeptidaza, sau đó nhờ phương pháp sắc kí tìm ra 3 vết, trong đó có một vết quan trọng tương ứng với Asp và 2 vết mờ tương ứng với Gly và Leu. Sau khi cho protein tác dụng với thuốc thử Sanger, rồi thủy phân thu được DNF – Glyxin. Xử lý protein bằng trypsin sẽ cho 2 peptit A và B. Tiếp tục cho tác dụng lần lượt enzym cacboxipeptidaza và thuốc thử Sanger lên A và B thu được kết quả sau:

Sau khi xử lý protein bằng chymotrypsin thu được hai peptit C và D, cũng xử lí bằng enzym cacboxipeptidaza và với thuốc thử Sanger C và D như đối với A và B thì thu được kết quả sau:

Xác đinh cấu trúc của peptit.

44. Thủy phân hoàn toàn 1 mol polipeptit X cho ta :2 mol CH3-CH(NH2)-COOH (Alanin hay viết tắt là Ala)1 mol HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH (axit glutamic hay Glu)1 mol H2N-(CH2)4 – CH(NH2)-COOH (Lizin hay Lys )1 mol Histidin hay His Nếu cho X tác dụng với 2,4-(NO2)2C6H3F ( kí hiệu ArF ) rồi mới thủy phân thì thu được Ala , Glu , Lys và hợp chất:

Mặt khác nết thuỷ phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thì thu được Lys và một tetrapeptit. Ngoài ra khi thủy phân không hoàn toàn X cho ta các dipeptit Ala-Glu , Ala-Ala và His-Ala

a. Xác định công thức cấu tạo và tên của polipeptit Xb. Sắp xếp các aminoaxit trên theo thứ tự tăng dần pHI (pHI được gọi là điểm đẳng điện ,

tại pH đó aminoaxit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực trung hòa về điện tích và không di chuyển về một điện cực nào cả , biết các giá trị pHI là : 3,22 ; 6,00 ; 7,59 và 9,74

c. Viết công thức cấu tạo dạng chủ yếu của mỗi aminoaxit trên ở các pHI bằng 1 và 13d. Dưới tác dụng của enzim thích hợp aminoaxit có thể bị decacboxyl hóa ( tách nhóm

cacboxyl). Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm decacboxyl hóa Ala và His . So sánh tính bazơ của các nguyên tử nitơ trong phân tử giữa hai sản phẩm đó . Giải thích ?


45. Thuỷ phân một protein (protit) thu được một số aminoaxit có công thức vàpKa như sau:Ala: CH3CH(NH2)COOH (2,34; 9,69); Ser: HOCH2CH(NH2)COOH (2,21; 9,15);

34


Asp: HOOCCH2CH(NH2)COOH (1,88; 3,65;9,60); Orn: H2NCH23CH(NH2)COOH (2,10; 8,90; 10,50);Arg: H2NC(=NH)NHCH23CH(NH2)COOH (2,17; 9,04; 12,48);Pro:

(1,99; 10,60)a. Viết tên IUPAC và công thức Fisơ ở pHI của Arg, Asp, Orn. Trên mỗi công thức đó

hãy ghi (trong ngoặc) giá trị pKa bên cạnh nhóm chức thích hợp. Biết nhóm -NHC(=NH)NH2 có tên là guanidino.

b. Ala và Asp có trong thành phần cấu tạo của aspactam (một chất có độ ngọt cao hơn saccarozơ tới 160 lần). Thuỷ phân hoàn toàn aspactam thu được Ala, Asp và CH 3OH. Cho aspactam tác dụng với 2,4-dinitroflobenzen rồi thuỷ phân thì được dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl của Asp và một sản phẩm có công thức C4H9NO2. Viết công thức Fisơ và tên đầy đủ của aspactam, biết rằng nhóm -COOH của Asp không còn tự do.

c. Arg, Pro và Ser có trong thành phần cấu tạo của nonapeptit bradikinin. Thuỷ phân bradikinin sinh ra Pro-Pro-Gly ; Ser-Pro-Phe ; Gly-Phe-Ser ; Pro-Phe-Arg ; Arg-Pro-Pro ; Pro-Gly-Phe ; Phe-Ser-Pro.

- Dừng kí hiệu 3 chữ cái (Arg, Pro, Gly,...), cho biết trình tự các aminoaxit trong phân tử bradikinin.

- Viết công thức Fisơ và cho biết nonapeptit này có giá trị pH I trong khoảng nào? ( 6; <6; << 6; > 6; >> 6).

46. TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp. Thủy phân hoàn toàn 1 mol TRF thu được 1 mol mỗi chất sau:

Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có đipeptit His-Pro. Phổ khối

lượng cho biết phân tử khối của TRF là 362 đvC. Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh.a. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF.b. Đối với His người ta cho pKa1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2. Hãy viết các cân bằng

điện ly và ghi cho mỗi cân bằng đó một giá trị pKa thích hợp. Cho 3 biểu thức: pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ;biểu thức nào đúng với His, vì sao?

c. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử.

47. a. HSCH2CH(NH2)COOH (xistein) có các pKa: 1,96; 8,18; 10,28. Các chất tương đồng với nó là HOCH2CH(NH2)COOH (serin), HSeCH2CH(NH2)COOH (selenoxistein), C3H7NO5S (axit xisteic).

Hãy xác định cấu hình R/S đối với serin và axit xisteic.b. Hãy qui kết các giá trị pKa cho từng nhóm chức trong phân tử xistein. Viết công thức

của xistein khi ở pH = 1,5 và 5,5.c. Sắp xếp 4 amino axit trên theo thứ tự tăng dần giá trị pHI và giải thích sự sắp xếp đó. d. Thủy phân hoàn toàn một nonapeptit X thu được Arg, Ala, Met, Ser, Lys, Phe2, Val, và

Ile. Sử dụng phản ứng của X với 2,4-đinitroflobenzen xác định được Ala. Thuỷ phân X với trypsin thu được pentapeptit (Lys, Met, Ser, Ala, Phe), đipeptit (Arg, Ile) và đipeptit (Val, Phe).

35


Thuỷ phân X với BrCN dẫn đến sự tạo thành một tripeptit (Ser, Ala, Met) và một hexapeptit. Thuỷ phân với cacboxypeptiđaza cả X và hexapeptit đều cho Val.

Xác định thứ tự các amino axit trong X.(ĐỀ THI QUỐC GIA NĂM 2008)

48. Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với số mol bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro và Tyr. Oxy hóa A với HCO 2OH chỉ cho B chứa hai gốc axit cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit sunfonic.

a. Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua?Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân được xác định trong những cách sau.Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với 2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP – peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit, thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các DNP – aminoaxit chuẩn.

b. Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp. Điều này cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện của nó (không cần hóa học lập thể).

Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100 oC với hydrazin, chất này bẻ gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn nhóm cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn.Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ tự toàn bộ của B1 – B6 như sau:B1: Asp – Cya B4: Ile – GluB2: Cya – Tyr B5: Cya – Pro – LeuB3: Leu – Gly B6: Tyr – Ile - Glu.Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau:B7: Gly – NH2 (glyxinnamit)B8: Cya, Glu, Ile, TyrB9: Asp, Cya, Leu, Proc. Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó bằng axit.d. Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9.e. Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua.Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị. Quan sát kỹ lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu còn có 3 đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành.f. Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất cả các nguồn tạo amoniac có thể có.

(OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999)

49. 1. Xystin (C6H12N2O4S2) là một axit diamino – dicacboxylic, là sản phẩm nhị hợp của L – xystein. Sản phẩm nhị hợp này có thể được tách đôi khi xử lý với một thiol như mercaptoetanol (HOCH2CH2SH) để cho L – xystein (C3H7NO2S).

a. Viết công thức cấu tạo của xystin với cấu hình tuyệt đốib. Vai trò của mercaptoetanol trong phản ứng này là gì?

2. 1 mol xystin có thể được tách đôi nhờ xử lý với axit pefomic HCOO 2H tạo thành 2 mol axit xysteic C3H7NO5S là một axit mạnh.

a. Viết cấu tạo của axit xysteic tại điểm đẳng điện

36


b. Khi một peptit gồm 2 mạch A và B liên kết nhờ một liên kết đơn disunfua giữa

hai gốc xystein trong mỗi mạch được xử lý với axit pefomic thu được hai peptit mới A’ và B’ tại pH 7,0 với điện tích tổng cộng theo thứ tự bằng +5 và -3. Hãy tính điện tích tổng cộng của peptit ban đầu tại cùng pH.3. Khi peptit C (M = 465) được thuỷ phân hoàn toàn bằng dung dịch HCl trong nước thì

trong dung dịch sau thủy phân thu được các lượng có số mol bằng nhau của glyxin (Gly), phenylalanin (Phe); axit aspactic (Asp), axit Glutamic (Glu) và một đương lượng amoniac (NH3). Khi xử lý C với enzym cacboxipeptidaza thu được axit glutamic và một tripeptit. Thuỷ phân một phần tripeptit trong axit cho một hỗn hợp sản phẩm, trong đó có hai chất được xác định là axit glyxilaspactic (Gly – Asp) và aspactilphanylalanin (Asp – Phe).

a. Từ các thông tin trên hãy suy ra trật tự của toàn bộ peptit C.b. Điểm đẳng điện gần đúng của peptit C (pH < 7; pH 7; pH > 7) là bao nhiêu?

(OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999)

50. Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của sự sống. Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit - - aminocacboxylic. Peptit là cac protein “thu nhỏ” với một vài aminoaxit. Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của nhóm amin của aminoaxit này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận.

a. Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng.

Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Phương pháp Sanger giúp ta nhận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lý aminoaxit với 2,4-dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptit với xúc tác axit. Aminoaxit đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ dàng được nhận diện bằng phương pháp sắc ký giấy. Sanger đã được trao giải thưởng Nobel năm 1958 và 1980.

b. Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức là H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N.Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng

cách sử dụng enzym cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch. Đối với một tetrapeptit chứa cac aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì phương pháp thủy phân bằng enzym cacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi C được nhận diện là F. phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu N được nhận diện là G.

c. Đề nghị công thức cấu tạo của peptit. Hãy viết các công thức cấu tạo của chúng.(OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2002)

C. HỢP CHẤT DỊ VÒNG1. Giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi trong dãy các chất sau:

37


2. Sắp xếp các chất sau theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích.

3. Sắp xếp và giải thích theo chiều tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất:

4. So sánh các tính chất sau của pyridin và pirol. Giải thícha. momen lưỡng cựcb. tính tan trong nước

5. Giải thích tính thơm của piridin.

6. So sánh tính bazơ của pirol, pyridin và piperidin. Giải thích

Pirol : Pyridin: Piperidin:

7. Xác định tâm bazơ mạnh nhất trong các alkaloid sau:

8. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong dãy sau:

9. a. Viết phương trình phản ứng của imidizol với dd HCl.b. So sánh tính bazơ của imidizol và pyridin.

38


10. Cho biết sản phẩm phản ứng của pyridin với các chất sau:a. HCl b. B(CH3)3 c. CH3Id. NaNH2 e. H2/Pt f. Br2 ở 300oCg. KNO3/H2SO4 rồi với KOH h. H2SO4 ở 350oC i. CH3COCl/AlCl3

11. a. Trong giới hạn về tính bền tương đối của chất trung gian, trình bày sự định hướng của sự thế ái điện tử với furan, pirol và thiophen.

b. Tại sao những hợp chất dị vòng này có hoạt tính nhiều hơn benzen trong phản ứng với E+?

12. a. Trong giới hạn về tính bền tương đối của chất trung gian, trình bày sự định hướng của sự thế ái điện tử trên hợp chất pyridin.

b. So sánh hoạt tính tương đối của pyridin và benzen.

13. Viết phản ứng của pirol với các tác nhân sau:a. HCl b. HNO3, H+ c. CH3COONO2 d. CH3COOCOCH3 e. H2/Pt

14. Viết sản phẩm phản ứng sau:a. furan với: CH3COONO2; (CH3CO)2Ob. pirol với: SO3/piridin; CHCl3/KOH; C6H5N2

+Cl-

c. thiopen với: H2SO4; Br2/benzen; CH2O/HCl

15. Cho biết sản phẩm mononitro hóa của các hợp chất sau và giải thích sự tạo thành:a. 3-nitropirol b. 3-metoxythiopenc. 2-metoxypirol d. 2-metoxy-5-metylthiopen

16. Hợp chất hữu cơ A có 74,074% C; 8,642% H còn lại là N. Dung dịch A trong nước có nồng độ % bằng 3,138%; sôi ở nhiệt độ 100,372oC; hằng số nghiệm sôi của nước là 1,86oC.

a. Xác định CTPT của A.b. Oxi hóa mạnh A thu được hỗn hợp sản phẩm trong đó có E (axit piridin-3-cacboxylic) và

F (N-metylprolin). Hãy xác định CTCT của A và cho biết giữa E và F chất nào được sinh ra nhiêù hơn, chất nào có tính axit mạnh hơn.

c. A có 1 đồng phân cấu tạo là B; khi oxi hóa mạnh B cũng sinh ra 1 hỗn hợp sản phẩm trong đó có E và axit piperidin-2-cacboxylic. Xác định CTCT của B.

d. Cho A và B tác dụng với HCl theo tỉ lệ mol 1:1, chất nào phản ứng dễ hơn? Viết CTCT của các sản phẩm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bài tập hóa hữu cơ – GS.TS Nguyễn Hữu Đĩnh (chủ biên) – NXBGD - 2008

2. Bài tập hóa hữu cơ – Nguyễn Kim Phi Phụng – NXB ĐHQG TPHCM - 2006

3. Cơ sở hóa học dị vòng – Trần Quốc Sơn – NXB ĐHSP – 2010

39


4. Hóa học hữu cơ – Lê Ngọc Thạch – NXB ĐHQG TPHCM – 2002

5. Hóa học hữu cơ tập 3 – PGS.TS Đỗ Đình Rãng (chủ biên) – NXB GD – 2005

6. Organic Chemistry (fourth edition) – K.Peter C.Vollhardt – Neil.E.Schore – W.H.Freeman and

company – New York

40

phẦn 1: tỔng quan lÝ thuyẾt - conduongcoxua ... · web viewchất rắn, không màu, đa...

Documents