Hóa 12 Chuyên đề VIII. Amin - Amino acid - Protein và Peptide

[thuyduongne113]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

AMIN​

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm
- Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon ta được amin.
Ví dụ:

2. Phân loại

a. Theo gốc hiđrocacbon:
– Amin không thơm: $CH_3NH_2$, $C_2H_5NH_2$, ...
– Amin thơm: $C_6H_5NH_2$, $CH_3C_6H_4NH_2$, ...
– Amin dị vòng:

…

b. Theo bậc amin: là số nguyên tử H trong phân tử NH3 bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon. Theo đó, các amin được phân loại thành:

Amin bậc I	Amin bậc II	Amin bậc III
R–NH2	R–NH–R’
R, R’ và R’’ là gốc hiđrocacbon

[TBODY] [/TBODY]

Ví dụ:

​

II. Đồng phân, danh pháp

1. Đồng phân
– Đồng phân về mạch cacbon.
– Đồng phân vị trí nhóm chức.
– Đồng phân về bậc của amin.
Ví dụ: Các đồng phân của $C_4H_{11}N$.

2. Danh pháp

a. Cách gọi tên theo danh pháp gốc – chức: Tên gốc hiđrocacbon + amin
Ví dụ: $CH_3NH_2$ (Metylamin), $C_2H_5–NH_2$ (Etylamin), $CH_3CH(NH_2)CH_3$ (Isopropylamin), …

b. Cách gọi tên theo danh pháp thay thế: Tên hiđrocacbon + vị trí + amin
Ví dụ: $CH_3NH_2$ (Metanamin), $C_2H_5–NH_2$ (Etanamin), $CH_3CH(NH_2)CH_3$ (Propan - 2 - amin), ...

c. Tên thông thường chỉ áp dụng với một số amin:

Tên gọi của một số amin​

- Lưu ý:
– Tên các nhóm ankyl đọc theo thứ tự chữ cái a, b, c, … + amin.
– Với các amin bậc 2 và 3, chọn mạch dài nhất chứa N làm mạch chính:
+ Có 2 nhóm ankyl → thêm 1 chữ N ở đầu.
Ví dụ: $CH_3–NH–C_2H_5$: N–etyl metyl amin.
+ Có 3 nhóm ankyl → thêm 2 chữ N ở đầu (nếu trong 3 nhóm thế có 2 nhóm giống nhau).
Ví dụ: $CH_3–N(CH_3)–C_2H_5$: N, N–etyl đimetyl amin.
+ Có 3 nhóm ankyl khác nhau → 2 chữ N cách nhau 1 tên ankyl.
Ví dụ: $CH_3–N(C_2H_5)–C_3H_7$: N–etyl–N–metyl propyl amin.
– Khi nhóm –NH2 đóng vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino.
Ví dụ: $CH_3CH(NH_2)COOH$ (axit 2–aminopropanoic).

III. Tính chất vật lý
- Chất rắn, dạng tinh thể, không màu, vị hơi ngọt.
- Nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước vì amino axit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực:

​

– Metyl–, đimetyl–, trimetyl– và etylamin là những chất khí có mùi khai khó chịu, độc, dễ tan trong nước, các amin đồng đẳng cao hơn là chất lỏng hoặc rắn.
- Anilin là chất lỏng, nhiệt độ sôi là 184oC, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong ancol và benzen.

IV. Cấu tạo phân tử và tính chất hóa học

1. Cấu tạo phân tử
- Trong phân tử amin đều có nguyên tử nitơ còn một cặp electron tự do chưa liên kết có thể tạo cho – nhận giống NH3.
⇒ Vì vậy các amin có tính bazơ giống $NH_3$ (tức tính bazơ của amin = tính bazơ của NH3).

​

2. Tính chất hoá học

a. Tính bazơ
Do nguyên tử N trong phân tử amin còn cặp e chưa sử dụng có khả năng nhận proton.
* So sánh tính bazơ của các amin:
+ Nếu nguyên tử N trong phân tử amin được gắn với gốc đẩy e (gốc no: ankyl) thì tính bazơ của amin mạnh hơn so với tính bazơ của NH3. Những amin này làm cho quỳ tím chuyển thành màu xanh.
+ Nếu nguyên tử N trong phân tử amin gắn với các gốc hút e (gốc không no, gốc thơm) thì tính bazơ của amin yếu hơn so với tính bazơ của NH3. Những amin này không làm xanh quỳ tím.
+ Amin có càng nhiều gốc đẩy e thì tính bazơ càng mạnh, amin có càng nhiều gốc hút e thì tính bazơ càng yếu.
⇒ Lực bazơ: CnH2n + 1–NH2 > H–NH2 > $C_6H_5–NH_2$
- Dung dịch metylamin và nhiều đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh giấy quỳ tím hoặc làm hồng phenolphtalein.

​

– Amin bậc III mà gốc hiđrocacbon R, R’ và R’’ có số C ≥ 2 thì các gốc R, R’ và R’’ cản trở amin nhận proton H+ ⇒ tính bazơ yếu ⇒ dung dịch không làm đổi màu quỳ tím và phenolphtalein.
- Anilin và các amin thơm rất ít tan trong nước. Dung dịch của chúng không làm đổ màu quỳ tím và phenolphtalein.
- Tác dụng với axit: R–NH2 + HCl → R–NH3Cl
Ví dụ:

​

- Tác dụng dung dịch muối của các kim loại có hiđroxit kết tủa:
Ví dụ: 3$CH_3NH_2$ + $FeCl_3$ + 3$H_2O$ → $Fe(OH)_3$↓ + 3$CH_3NH_3Cl$
- Lưu ý: Khi cho muối của $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, … vào dung dịch amin (dư) → hiđroxit kết tủa → kết tủa tan (tạo phức chất).

b. Phản ứng với axit nitrơ $HNO_2$
- Amin bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thường cho ancol hoặc phenol và giải phóng nitơ.
$C_2H_5NH_2$ + HONO → $C_2H_5OH$ + $N_2$↑ + $H_2O$
- Anilin và các amin thơm bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp (0 - $5^{C}$) cho muối điazoni:

c. Phản ứng ankyl hóa
Amin bậc một hoặc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua ($CH_3I$, …) , nguyên tử H của nhóm amin có thể bị thay thế bởi gốc ankyl:
Ví dụ: $C_2H_5NH_2$ + $CH_3I$ → $C_2H_5NHCH_3$ + HI
– Phản ứng này dùng để điều chế amin bậc cao từ amin bậc thấp hơn.

d. Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin
Do ảnh hưởng của nhóm $NH_2$ (tương tự nhóm –OH ở phenol), ba nguyên tử H ở các vị trí ortho và para so với nhóm –$NH_2$ trong nhân thơm của anilin bị thay thế bởi ba nguyên tử brom:

​

Lưu ý: Phản ứng tạo ra kết tủa trắng 2, 4, 6 tribromanilin dùng nhận biết anilin.

e) Phản ứng cháy của amin no đơn chức mạch hở:

​

V. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng
Các ankylamin được dùng trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là các điamin được dùng để tổng hợp polime.
Anilin là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm (phẩm azo, đen anilin,...), polime (nhựa anilin - fomanđehit,...), dược phẩm (streptoxit, suafaguaniđin,...)

2. Điều chế

- Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac

- Khử hợp chất nitro

 

[thuyduongne113]

AMINO ACID
​

I.Khái niệm
- Amino axit là loại hợp chất hữu cơ tạp chức mà phân tử chứa đồng thời nhóm amino (NH2) và nhóm cacboxyl (COOH)–
- Công thức chung: $(H_2N)x – R – (COOH)y$
II. Danh pháp

a. Tên thay thế: axit + vị trí + amino + tên axit cacboxylic tương ứng.
Ví dụ: $H_2N–CH_2–COOH$: axit aminoetanoic
$HOOC–[CH_2]_2–CH(NH_2)–COOH$: axit 2-aminopentanđioic

b. Tên bán hệ thống: axit + vị trí chữ cái Hi Lạp (α, β, γ, δ, ε, ω) + amino + tên thông thường của axit cacboxylic tương ứng.
Ví dụ: $CH_3–CH(NH_2)–COOH$: axit α-aminopropionic
$H_2N–[CH_2]_5–COOH$: axit ε-aminocaproic
$H_2N –[ CH_2]_6–COOH$: axit ω-aminoenantoic

c. Tên thông thường: các amino axit thiên nhiên (α-amino axit) đều có tên thường.
Ví dụ: $H_2N–CH_2–COOH$ có tên thường là glyxin (Gly) hay glicocol

Tên gọi của một số α - amino axit​

​

III. Tính chất vật lý
Các amino axit là các chất rắn không màu, vị hơi ngọt, dễ tan trong nước vì chúng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực (muối nội phân tử), nhiệt độ nóng chảy cao (vì là hợp chất ion)

IV. Tính chất hóa học

1. Tác dụng lên thuốc thử màu: $(H_2N)_x – R – (COOH)_y$. Khi:
- x = y thì amino axit trung tính, quỳ tím không đổi màu
- x > y thì amino axit có tính bazơ, quỳ tím hóa xanh
- x < y thì amino axit có tính axit, quỳ tím hóa đỏ

2. Tính chất axit – bazơ của dung dịch amino axit: thể hiện tính chất lưỡng tính
- Tác dụng với dung dịch bazơ (do có nhóm COOH)
$H_2N–CH_2–COOH$ + NaOH → $H_2N–CH_2–COONa$ + $H_2O$
- Tác dụng với dung dịch axit (do có nhóm NH2)
$H_2N–CH_2–COOH$ + HCl → $ClH_3N–CH_2–COOH$

3. Phản ứng este hóa nhóm COOH

4. Phản ứng của nhóm NH2 với HNO2
$H_2N–CH_2–COOH$ + $HNO_2$ → $HO–CH_2–COOH$ + $N_2$ + $H_2O$ axit hiđroxiaxetic

5. Phản ứng trùng ngưng
- Do có nhóm NH2 và COOH nên amino axit tham gia phản ứng trùng ngưng tạo thành polime thuộc loại poliamit
- Trong phản ứng này, OH của nhóm COOH ở phân tử axit này kết hợp với H của nhóm NH2 ở phân tử axit kia tạo thành nước và sinh ra polime.

V. Ứng dụng
- Amino axit thiên nhiên (hầu hết là α-amino axit) là cơ sở để kiến tạo nên các loại protein của cơ thể sống
- Muối mononatri của axit glutamic được dùng làm mì chính (hay bột ngọt)
- Axit ε-aminocaproic và axit ω-aminoenantoic là nguyên liệu sản xuất tơ tổng hợp (nilon – 6 và nilon – 7)
- Axit glutamic là thuốc hỗ trợ thần kinh, methionin là thuốc bổ gan.

*Lưu ý: Một số công thức hay dùng​

a. Công thức phân tử của amin:
- Amin đơn chức: $C_xH_yN$ (y ≤ 2x + 3)
- Amin đơn chức no: $C_nH_{2n+1}NH_2$ hay $C_nH_{2n+3}N$
- Amin đa chức: $C_xH_yN_t$ (y ≤ 2x + 2 + t)
- Amin đa chức no: $C_nH_{2n+2-z}(NH_2)_z$ hay $C_nH_{2n+2+z}N_z$
- Amin thơm (đồng đẳng của anilin): $C_nH_{2n-5}N$ (n ≥ 6)

b. Công thức phân tử CxHyO2N có các đồng phân cấu tạo mạch hở thường gặp:
- Amino axit $H_2N–R–COOH$
- Este của amino axit $H_2N–R–COOR’$
- Muối amoni của axit ankanoic $RCOONH_4$ và $RCOOH_3NR’$
- Hợp chất nitro $R–NO_2$

 

[thuyduongne113]

PEPTIDE VÀ PROTEIN
A. PEPTIDE​

I. Khái niệm và phân loại

1. Khái niệm
- Liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa hai đơn vị α-amino axit được loại là liên kết peptit
- Peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α-amino axit liên kết với nhau bằng các liên kết petit

​

2. Phân loại
Các peptit được phân thành hai loại:
a) Oligopeptit: gồm các peptit có từ 2 đến 10 gốc α - amino axit và được gọi tương ứng là đipeptit, tripeptit, …
b) Polipeptit: gồm các peptit có từ 11 đến 50 gốc α - amino axit. Polipeptit là cơ sở tạo nên protein.

II. Cấu tạo, đồng phân, danh pháp

1. Cấu tạo
Phân tử peptit hợp thành từ các gốc α - amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất định: amino axit đầu N còn nhóm –NH2, amino axit đầu C còn nhóm –COOH.

2. Đồng phân
Nếu phân tử peptit chứa n gốc α-amino axit khác nhau thì số đồng phân loại peptit sẽ là n!

3. Danh pháp
Tên của peptit được hình thành bằng cách ghép tên gốc axyl của các α-amino axit bắt đầu từ đầu N, rồi kết thúc bằng tên của axit đầu C (được giữ nguyên).
Ví dụ:

Glyxylalanyl valin (Gly – Ala – Val)​

III. Tính chất vật lý

Các peptit thường ở thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao và dễ tan trong nước

IV. Tính chất hóa học

1. Phản ứng màu biure
- Dựa vào phản ứng mẫu của biure: H2N–CO–NH–CO–NH2 + Cu(OH)2 → phức chất màu tím đặc trưng
- Amino axit và đipeptit không cho phản ứng này. Các tripeptit trở lên tác dụng với Cu(OH)2 tạo phức chất màu tím

2. Phản ứng thủy phân
- Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng
- Sản phẩm: các α-amino axit

B. Protein​

I. Khái niệm, phân loại

1. Đặc điểm
- Protein là những polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu.

2. Phân loại
- Protein được phân thành 2 loại:
+ Protein đơn giản: được tạo thành chỉ từ các α-amino axit
+ Protein phức tạp: được tạo thành từ các protein đơn giản kết hợp với các phân tử không phải protein (phi protein) như axit nucleic, lipit, cacbohiđrat...

II. Tính chất vật lý

1. Hình dạng:
- Dạng sợi: như keratin (trong tóc), miozin (trong cơ), fibroin (trong tơ tằm)
- Dạng cầu: như anbumin (trong lòng trắng trứng), hemoglobin (trong máu)

2. Tính tan: Protein hình sợi không tan, protein hình cầu tan

3. Sự đông tụ: Là sự đông lại của protein và tách ra khỏi dung dịch khi đun nóng hoặc thêm axit, bazơ, muối

III. Tính chất hóa học

1. Phản ứng thủy phân
- Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng hoặc xúc tác enzim
- Sản phẩm: các α-amino axit

2. Phản ứng màu

	Protein trong lòng đỏ trứng
$HNO_3$ đặc	Kết tủa vàng (do sản phẩm có nhóm $NO_2$)
$Cu(OH)_2$	Phức chất màu tím đặc trưng (phản ứng màu biure)

[TBODY] [/TBODY]

IV. Enzyme và acid nucleic

1. Enzyme
Hầu hết có bản chất l protein, xc tc cho cc qu trình h a học đặc biệt là trong cơ thể sinh vật. Enzim được gọi là chất xúc tác sinh học và có đặc điểm:
+ Tính chọn lọc (đặc hiệu) cao: mỗi enzim chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định.
+ Hoạt tính cao: tốc độ phản ứng nhờ xúc tác enzim rất cao, gấp 109 – 1011 chất xúc tác hóa học.

2. Axit nucleic
Axit nucleic là một polieste của axit photphoric và pentozơ:
+ Nếu pentozơ là ribozơ, axit nucleic kí hiệu ARN.
+ Nếu pentozơ là đeoxiribozơ, axit nucleic kí hiệu ADN.
+ Phân tử khối ADN từ 4 – 8 triệu, thường tồn tại ở dạng xoắn kép.
+ Phân tử khối ARN nhỏ hơn ADN, thường tồn tại ở dạng xoắn đơn.