H CH 2OH O H HO H Liê n kế t glucosid 1,4 H α−D-Glucose O H H OH O Liê n kế t glucosid 1,6 CH 2OH HO H H H O α−D-Glucose H OH O H CH2 H HO H Liê n kế t glucosid 1,4 Cố ng thứ c cấ u ng cuû a amylopectin H O OH α−D-Glucose H H O α−D-Glucose CH 2OH HO H H H O H OH O Các phản ứng chứng minh công thức cấu tạo amylopectin: Methyl hóa amylopectin sau đem thủy phân môi trờng acid thu đợc 2,3,6-tri-O-methyl--D-glucose (chiếm 90%), 2,3,4,6-tetra-O-methyl--Dglucose (chiếm khoảng 5%) 2,3-di-O-methyl--D-glucose (chiếm khoảng 5%) H CH OCH O HO H H CH3O OCH H H 1 OH 2,3,6-Tri-O-methyl- α−D-Glucose (90%) CH 2OCH O CH3O H H H CH 3O OCH OH H H H 6CH OH O HO H H H CH3O OCH OH H 2,3,4,6-Tetra-O-methyl- α−D-Glucose 2,3,-Di-O-methyl- α−D-Glucose ( Khoaû ng 5%) ( Khoaỷ ng 5% ) 3.1.3 Glycogen Là hợp chất có cấu tạo gần giống với amylopectin nhng phân tử glycogen có mạch phân nhánh nhiều có số đơn vị glucose (12-18 đơn vị glucose) amylopectin Glycogen hydrat carbon dự trữ thể 3.2 Cellulose 3.2.1 Cấu tạo Cellulose thành phần chủ yếu gỗ sợi thực vật Bông đợc xem cellulose nguyên chất Cellulose không tan nớc Cellulose tính khử Phân tử lợng cellulose lớn (250.000 - 1.000.000) bao gồm 1500 đơn vị glucose Cellulose có công thức phân tử (C6H10O5)n Thủy phân hoàn toàn cellulose acid thu đợc -D-(+)-glucose Trong phân tử cellulose, phân tử -D-(+)-glucose liên kết với b»ng liªn kÕt β-[1-4]-D-glucosid 58 CH2 OH O H O H OH H H O H OH β−D-Glucose β−D-Glucose H CH2 OH O H H OH H OH H OH H H H O CH2 OH O H β−D-Glucose H O H H OH OH OH H H O CH2 OH O β−D-Glucose Công thức cấu tạo cellulose dạng Haworth Liên kết 4-β -Glucosid Liên kết 4-β -Glucosid Liên kết 4-β -Glucosid H O HO CH2 OH H H H H O HO O OH H H Cellobiose H H CH2 OH OH O H H O CH2 OH H HO H H H O HO O OH H Công thức cấu dạng cellulose H H H CH2 OH OH H O O Cellobiose Cellulose có cấu trúc mạch thẳng, cellulose dễ kéo thành sợi 3.2.2 Các phản ứng cellulose Trên m¾t xÝch D -glucose cã nhãm OH tù Chính nhóm OH tham gia phản ứng ester hóa phản ứng tạo ether a Nitrat cellulose Cellulose tác dụng với hỗn hợp acid nitric acid sulfuric tạo nitrat cellulose Nitrat cellulose nh ester TÝnh chÊt vµ lÜnh vùc sư dơng cđa nitrat cellulose tùy thuộc vào mức độ nitrat hóa Nitrat cellulose đợc ứng dụng làm màng phim, làm chất dẻo, chất keo dán, thuốc súng không khói b Acetat cellulose Cellulose tác dụng với hỗn hợp anhydrid acetic acid acetic có acid sulfuric tạo hỗn hợp triacetat cellulose Acetat cellulose bền nitrat cellulose Acetat cellulose đợc sử dụng làm phim ảnh Hoà tan acetat cellulose aceton sau kéo thành sợi gọi tơ acetat c Ether cellulose Alkyl hóa cellulose alkyl halogenid môi trờng kiềm tạo ether cellulose Các ether methyl, benzyl cellulose đợc sử dụng công nghiệp dệt, tạo màng mỏng, tạo nguyên liệu chất dẻo Carboxy Methyl Cellulose (CMC) thuộc loại ether cña cellulose CH 2OH O O H OH H H O H OCH 2COOH H n Carboxy Methyl Cellulose (CMC) 59 d Tơ visco Cellophan Cellulose tác dụng với carbor disulfid CS2 NaOH tạo dung dịch Xanthogenat cellulose có độ nhớt cao gọi visco Kéo visco qua khe nhỏ qua bể đựng acid thu đợc sợi cellulose gọi tơ visco Màng mỏng visco có chất dẻo hoá glycerin gọi cellophan Cellophan thờng đợc gọi giấy bóng kính, dùng để gói hàng hóa Có thể hình dung cấu tạo loại polysaccharid nh hình vẽ dới đây: Polysaccharid maù ch thẳ ng Polysaccharid mạ ch nhá nh Polysaccharid mạ ch voø ng 3.3 Pectin Pectin cã nguån gèc tõ thùc vật, đợc tạo thành từ acid -D-galacturonic số methylester Acid -D-galacturonic liên kết với tạo acid pectic Acid pectic khung pectin Acid D - galacturonic O OH COOH O OH OH O OH O COOH O COOH O OH OH OH O OH O COOH O COOH O OH O OH Acid pectic 3.4 Acid alginic Acid alginic cã mét sè loµi rong biển Tồn dạng tự dạng muối calci Thủy phân acid alginic thu đợc acid D -mannuronic 3.5 Chitin Chitin loại polysaccharid có vỏ tôm, cua Thủy phân chitin thu đợc acid acetic D -glucosamin (chitosamin, 2-aminoglucose) Thủy phân chitin enzym thu đợc N -acetylglucosamin 60 Cấu tạo chitin giống cấu tạo cellulose N -methyl-L-glucosamin thành phÇn cđa streptomycin CHO N-Methyl-L-glucosamin HO H OH H O CH 2OH H CH 3NH OH H H CH O H O O H OH H H NH C NH2 H H H NH OH H OH H NH C NH NH Streptomycin Bài tập Monosaccharid 1- Phân tử (-)-fructose có nguyên tử carbon không đối xứng? 2- Phân tử 2-cetohexose có cặp đối quang? Vẽ công thức chiếu Fischer công thức Haworth cặp đối quang D -(-)-Fructose 3- Viết phản ứng tạo osazon chất sau, osazon có cấu hình nào? a ) D-glucose; b) D-Mannose; c ) D-Fructose 4- Cã bao nhiªu aldotetrose thu đợc xuất phát từ D -(+)-aldehyd glyceric 5- Viết phơng trình phản ứng theo sơ đồ sau: HNO D-(+)-Glucose A B Na ( Hg) Na ( Hg) Acid(+)-Saccharic C ( Acid gluconic ) C ( Acid gluconic ) - H 2O - H 2O Ñ ( Lacton ) - H 2O E ( Lacton ) A vaø B (đề u Lacton) Na ( Hg) Na ( Hg) D-(+)-Glucose (+)-Gulose Viết công thức cấu tạo chất A E (+)Gulose thuộc loại cấu hình nào, D hay L ? Disaccharid 6- Viết phơng trình phản ứng oxy hóa, methyl hóa thủy phân chÊt: (+)- Lactose, (+)-Maltose, (+)-Saccharose 7- ViÕt c«ng thøc cÊu hình của: (+)- Lactose, (+)-Maltose,(+)- Saccharose (+)- Cellobiose 8- Giải thích nghịch quay (+)-saccharose 61 Chơng 29 ACID AMIN, PEPTID Và PROTID Mục tiêu Gọi đợc tên xác định đợc cấu hình acid amin Trình bày đợc hóa tính acid amin Năm đợc kiểu cấu tạo protid Acid amin 1.1.Định nghĩa Acid amin hợp chất tạp chức, có hai nhóm định chức khác là: chức amin (NH2) chức acid (COOH) Có loại acid amin: − H2N-R-COOH: R lµ gèc hydrocarbon no, ch−a no, vòng không thơm, dị vòng H2N-Ar-COOH: Ar gốc hydrocarbon thơm 1.2 Cấu tạo 1.2.1 Các acid amin thiên nhiên: -aminoacid Công thức chung: H2N CH R COOH Trong gốc R Alkyl (mạch hở hay nhánh) Cycloalkyl, Ar -, gốc dị vòng Chứa không chứa số nhóm chức ( -SH, -OH) (Những nhóm chức thờng đầu mạch gốc R) Số nhóm chức loại mét hc hai nhãm: − Acid monoamino monocarboxylic (1 nhãm NH2 vµ nhãm COOH) − Acid monoamino dicarboxylic (1 nhãm NH2 vµ nhãm COOH) − Acid diamino monocarboxylic (2 nhãm NH2 vµ nhãm COOH) − Acid diamino dicarboxylic (2 nhóm NH2 nhóm COOH) Những acid amin có số chức acid nhiều chức amin gọi acid amino acid ngợc lại gọi acid amino base 62 1.2.2 Cấu hình acid amin Trừ glycin, acid amin có nguyên tử carbon không đối xứng Các acid amin thu đợc từ protid phơng pháp thủy phân acid base có tính quang hoạt Các acid amin thiên nhiên -aminoacid có cấu hình giống thc d·y L so víi (-)-L- aldehyd glyceric vµ Cα* cã cÊu h×nh (S) COOH H H2N HO CHO H CH2OH R L -Aminoacid L -Aldehyd glyceric 1.3 Danh pháp 1.3.1 Đọc tên vị trí nhóm amino tên acid tơng ứng Tên vị trí nhóm amino + Tên acid tơng ứng 1.3.2 Tên riêng dùng chữ đầu để ký hiệu tên acid Ví dô: H2N-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-COOH 2-H2N-C6H4-COOH Aminoetanoic 3-Aminopropanoic 2-Aminobenzoic Acid aminoacetic Acid β-Aminopropionic Acid o-aminobenzoic Glycin, Glycocol, Gly β-Alanin, Ala Acid Anthranilic Bảng 29.1: 20 acid amin phổ biến Công thức cấu tạo Danh pháp Ký hiệu pK1 pK2 Pk3 NH2 H _ CH COOH Glycin Gly 2.35 9.78 - NH2 CH3 _ CH COOH L (+)-Alanin Ala 2.35 9.87 - CH NH2 CH 3CH _ CH COOH L (+)-Valin Val 2.29 9.72 - L (-)-Leucin Leu 2.33 9.74 - CH3 NH2 CH3CHCH2 _ CH COOH CH3 NH2 CH3CH2 CH _ CH COOH L (+)-Isoleucin Ile 2.32 9.76 - NH2 CH3 SCH2 CH2 _ CH COOH L (-)-Methionin Met 2.17 9.72 - L (-)-Prolin Pro 1.95 10.6 - NH _ COOH 63 _ CH NH2 _ CH COOH L(-)-Phenylalanin Phe 2.58 9.24 - L(- )-Tryptophan Try 2.43 9.44 - NH2 HO _ CH2 _ CH COOH L (- )-Serin Ser 2.19 9.44 - OH NH2 CH CH _ CH COOH L (+ )-Threonin Thr 2.09 9.10 - NH2 HS_ CH2 _ CH COOH L (- )-Cystein Cys 1.86 8.35 10.34 L (- )-Tyrosin Tyr 2.20 9.11 10.0 NH2 O H2N_C CH2 _ CH COOH Asparagin Asn 2.02 8.80 - O NH2 H2 N_C CH2 CH2 _ CH COOH Glutamin Gln 2.17 9.13 - NH O HO _C CH _ CH COOH AcidL(-)- Aspartic Asp 1.99 3.90 10.00 O NH2 HO_C CH2 CH2 _ CH COOH AcidL(+)- Glutamic Glu 2.13 4.32 9.95 NH H N CH CH CH CH _ CH COOH L (+)-Lysin Lys 2.16 9.20 10.80 Arginin Arg 1.82 8.99 13.20 L (-)-Histidin His 1.81 6.05 9.15 _ CH NH2 _ CH COOH N H NH CH _ CH COOH HO O NH2 H2N C (CH2)3 CH COOH N N H NH2 CH2 _ CH COOH 1.4 TÝnh chÊt lý häc cđa acid amin Acid amin lµ chất hữu kết tinh không màu, nhiều chất có vị 1.4.1 Phân tử acid amin ion lỡng cực (muối nội phân tử) Có nhiệt độ nóng chảy cao bị phân hủy Acid amin dễ tan nớc, không bay hơi, khó tan dung môi hữu Hằng số acid base cđa nhãm acid -COOH vµ base -NH2 rÊt nhá 64 Ví dụ: Đối với glycin có Ka= 1,6.10-10 Kb = 2,5.10-12 PhÇn lín acid carboxylic cã Ka ∼ 10-5 amin không vòng có Kb 10-4 Acid amin có dạng ion lỡng cực (muối nội phân tử) có công thức cấu tạo + H3N CH COO - R Acid amin ng ion lưỡ ng cự c Trong công thức ion amoni NH3+ có tính acid vµ ion -COO- cã tÝnh base H»ng sè Ka cđa glycin chÝnh lµ lùc acid cđa ion NH3+ vµ h»ng sè Kb cđa glycin chÝnh lµ lùc base cđa ion -COO- Giá trị Ka Kb đợc tính theo phơng trình phân ly ion lỡng cực dung dÞch n−íc + H3N CH R Acid + H3N CH R Base H3O+ + H2N CH COO Ka = R Acid Base Base [H3O+][H2N-CHR-COO -] + [ H3N-CHR-COO -] + HO - + H3N CH COOH Kb = R Base Acid - COO + H2O + [HO -][H2N-CHR-COOH ] + [ H3N-CHR-COO -] - COO + H2O Acid Trong dung dịch nớc, lực acid base base liên hợp (ví dụ CH3COOH CH3COO- CH3NH3 CH3 NH2) có mối liên hệ Ka.Kb= 10-14 Xuất phát từ giá trị Ka glycin 1,6 10-10, tính đợc gíá trị Kb cđa chøc amin tù NH2 Cịng t−¬ng tù từ giá trị Kb glycin, tính đợc giá trị Ka cđa acid tù -COOH Khi kiỊm hãa dung dÞch acid amin (ion l−ìng cùc), ion I sÏ chun thành ion II Một base mạnh (HO-) đà lấy proton khái ion amoni vµ chun thµnh mét base u lµ amin NH2 + − H3N CH COO R I Acid rÊt m¹nh − + HO− Base rÊt m¹nh H2N CH COO R II Base rÊt yÕu + H 2O Acid rÊt yÕu Khi acid hãa dung dÞch acid amin, ion I chuyển thành ion III; acid mạnh H3O nhờng proton cho ion carboxylat hình thành acid carboxylic yếu + + H3N CH COO + + H3O R Base rÊt m¹nh Acid rÊt m¹nh + H3N CH COOH + H2O R Acid rÊt m¹nh Base rÊt yÕu B 65 Nh acid amin đơn giản: COOH chức acid mà nhóm NH3 + NH2 base mà -COO- Ion II vµ III cã chøc -NH2 vµ -COOH tù tồn trạng thái cân với ion I, phản ứng acid amin phản ứng chøc amin -NH2 vµ chøc acid COOH Acid amin cã tÝnh chÊt l−ìng tÝnh TÝnh l−ìng tÝnh cđa acid amin ®−ỵc biĨu diƠn b»ng ®−êng cong chn ®é ThÝ dơ: Tr−êng hỵp glycin pH 13 12 11 10 98765+ - H N CH CO H 2 32pK1 = 2,35 1- - H2N CH2CO2 pK2 = 9,78 H3+N CH2 COO− cã: PI = 2,35 + 9,78 = 6,05 pH = 6,07 + H3N CH2CO2 (pK2 = pKb ; pK = pKa) 0,5 1,0 1,5 2,0 Lợng NaOH, mol + Đờng cong chuẩn độ NH3CH2COOH 1.4.2 Điểm đẳng điện acid amin Khi đặt dung dịch acid amin vào điện trờng, có trờng hợp sau: Anod (cửù c dửụng) H3N CH COO R II Base liê n hợ p H+ HO - + H3N CH COO R I Dung dòch acid amin H+ HO - Catod (cự c â m) + H2N CH COOH R III Acid liê n hợ pù Nếu dung dịch kiềm mạnh nồng ®é ion II lín h¬n ion III, acid amin chun dịch phía anod (cực dơng điện trờng) Nếu dung dịch acid mạnh nồng độ ion III lớn ion II, acid amin chuyển dịch phía catod (cực âm điện trờng) Nếu nồng độ ion II III chuyển dịch hai cực điện trờng Giá trị pH (nồng độ ion H+) không làm chuyển dịch acid amin điện cực gọi điểm đẳng điện acid amin Tại giá trị nồng độ ion âm II nồng độ ion dơng III độ hòa tan vào nớc cđa acid amin lµ nhá nhÊt 66 + VÝ dơ: Acid monoaminocarboxylic -OOC-CHR-NH3 cã lùc acid lín h¬n mét Ýt so víi lùc base (glycin cã Ka=1,6.10-10 vµ Kb = 2,5.10-12) Nếu hòa tan acid vào nớc nồng độ ion II (H2N-CHR-COO-) lín h¬n ion III (HOOC-CHR-NH3+) Cã thĨ hạn chế ion hóa ion amoni -NH3+ thành -NH2 cách thêm vào acid (H+) để đạt đến độ đẳng điện Nghĩa nồng độ II III giá trị điểm đẳng điện lệch phía acid Điểm đẳng điện glycin có pH = 6,1 Điểm đẳng điện đợc ký hiệu PI Công thức tính giá trị PI biÕt pKa = -log Ka vµ pKb = - logKb PI = pKa +pKb Điểm đẳng điện tính đặc trng cho acid amin Bảng 29-2 trình bày điểm đẳng điện chiều quay số acid amin Bảng 29.2: Giá trị điểm đẳng điện mét sè acid amin t° C PI Acid t° C PI Glycin 292 6,10 L(-)-Methionin 280 5,74 L(+)-Alanin 297 6,00 L(-)-Tryptophan 289 5,89 L(+)-Valin 315 5,96 L(-)-Prolin 215 6,30 L(-)Leucin 337 6,02 L(-)-Hydroxyprolin 270 5,83 L(+)-iso-Leucin 280 5,98 L(-)-Acid Aspartic 251 2,77 L(-)-Phenylalanin 278 5,48 L(-)-Asparagin 227 - L(-)-Tyrosin 343 5.66 L(+)-Acid Glutamic 248 3,22 L(-)-Serin 228 5,68 L(+)-Glutamin - - L(-)-Cystein - 5,05 L(+)-Arginin 227 10,76 L(-)-Cystin 260 4,80 L(+)-Lysin 224 9,74 L(-)-Threonin 257 - L(-)-Histidin 277 7,59 Acid 1.5 Tổng hợp acid amin 1.5.1 Từ -halogenoacid Perkin-Duppa (1858) đà tổng hợp glycin: CH2 COONa + NH3 X - NH4 X CH2 COONa NH2 CH2 COOH NH2 67 1.5.2 Tỉng hỵp Strecker (1850) − Tỉng hỵp (±)-Alanin CH3 CHO + NH3 , HCN CH3 CH C N NH2 CH3 CH COOH NH2 − Tỉng hỵp (±)-Methionin CH 3SH CH = CH _CHO + HCN CH 3S_CH2CH2CHO Aldehyd β -thiomethyl propionic CH3SCH2CH2 CH C N OH ) NH3 CH3SCH2CH2 CH COOH NH2 D, L -methionin ) H2O − Tỉng hỵp acid (±)-glutamic: KÕt hỵp víi tỉng hỵp oxo NH CN CO2 ,H (t o,p) O=CH _CH2CH2_CN Co(CO) Aldehyd cyanopropionic CH = CH _CN NC CHCH2 CH2 C N NH2 + H 3O HOOC CHCH2 CH2 COOH NH2 Acid D, L -glutamic 1.5.3 Tõ ester malonat − Tỉng hỵp ester malonat CH (COOEt) i - C 4H9_Br iso - C H CH (COOEt) HCl đặ c 115oC (80- 90%) iso-butylmalonat diethyl NaOEt EtOH - iso C4H9 leucin iso-C 4H9 CH2 COOH i - C 4H9 CH Br COOH CH COOH NH2 Br2 − KÕt hỵp víi kali phtalimid (tỉng hỵp Gabriel) COOEt CH2 COOEt Br2 CCl4 CHBr + O COOEt Ar CHCOOH NH2 68 O COOEt + H3O to O N K+ N CH ( COOEt )2 O O O Ar N C ( COOEt )2 Ar- X EtO - − KÕt hỵp víi HNO2 COOEt CH2 HNO COOEt COOEt HO N CH O N CH COOEt COOEt COOEt NaOEt CH2=O O CH3 C NHCH(COOEt)2 HNCOCH3 HOCH2CH(COOEt)2 N NaOEt CH3 C NHCH(COOEt)2 Ac 2O Ester acetamidomalonat ethyl + NH3 H2O HOCH2CHCOO Serin + NH3 N CH2 CH COO to CH2Cl N H to i-C4H9Br NaOEt O H ,Pt H2O N H Histidin + NH3 - C4H9 CH COO Leucin to 1.6 TÝnh chÊt hãa häc cđa acid amin C¸c acid amin thĨ hiƯn tÝnh chất hóa học đặc trng chức 1.6.1 Tính acid base acid amin Tất acid amin dung dịch phân ly tạo nên cân b»ng sau: O _CH_C R O_ H NH R_CH_COO NH + ion lưỡ ng cự c Acid amin Trong dung dịch H2O có cân bằng: Dung dịch acid amin môi trờng acid acid liên hợp chiếm u Dung dịch acid amin môi trờng base base liên hợp chiếm u 1.6.2 Phản ứng loại nớc acid amin Acid amin dễ tách H2O từ NH2 COOH tạo amid Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào vị trí NH2 so với COOH Ngợc lại amid dễ thủy phân cho acid amin Phản ứng loại nớc -aminoacid - amino acid (đặc biệt ester nó) dễ tách H2O (tách ROH) tạo amid vòng dicetopiperazin H O O H C C R H H N R C N H H C H O O - 2H2O, to + 2H2O, xt O C R C N N C R C O H Dicetopiperazin 69 Phản ứng loại nớc -aminoacid - amino acid dễ tách NH3 tạo acid -etylenic - NH H R CH CH COOH NH2 R_CH = CH _COOH Acid α -ethylenic CH2 C O - H 2O R CH β-lactam N H Víi chÊt hót n−íc cùc mạnh tạo vòng -lacton (trong penicillin) Phản ứng loại nớc ,,-acid amin Các ,,-acid amin dễ tách H2O từ NH2 COOH phân tử để tạo ,, hay -lactam (amid nội phân tử) O CH2 C H2C CH2 O CH2 OH H CH2 N - H2O C H2C N H CH2 H δ-aminoacid CH2 -lactam (valerolactam) Phản ứng loại nớc acid amin sở tạo liên kết amid polyamid liên kết peptid polypeptid protein Lieõn keát amid n H2 N CH COOH R H2N CH COHN CH COOH n R R + (n-1) H2O 1.6.3 Phản ứng tạo màu acid amin Các acid amin có khả tạo màu với số hợp chất định Dùng phản ứng để định tính acid amin: − Víi ninhydrin: §un nãng acid amin víi dung dịch ninhydrin alcol tạo màu xanh tím O OH OH O Ninhydrin O + R CH COOH NH2 O N + RCHO + 3H2O + CO2 O HO Có màu xanh − Ph¶n øng víi mét sè ion kim loại chất hữu vô khác: + Với Pb2+ / HO cho màu đen acid amin chøa l−u huúnh + Víi Hg (NO3)2 + Hg(NO2)2, acid amin có nhân phenol cho màu hồng 70 + Với HNO3, acid amin chứa nhân benzen tạo màu vàng + Với HOOC - CHO, acid amin chứa nhân indol cho màu xanh tím + Với acid diazobenzensulfonic, acid amin có nhân imidazol tạo hợp chất azo có màu anh đào 1.6.4 Tính chÊt cđa chøc COOH − Víi base t¹o mi Acid amin tác dụng với base tạo muối carboxylat Ngoài tạo muối nội phức với cation kim loại nặng: O C H CH COOH + NH2 O Cu2+ Cu NH2 Glycin + H+ C O O CH2 NH2 CH2 Muố i nộ i phứ c (mà u xanh thẩ m) − T¹o ester Acid amin tác dụng với ROH (có HCl) t¹o ester cđa acid amin (th−êng ë d¹ng mi clorhydrat) H2N_CH2_COOH + C2H5OH + Cl- [ H3N_CH2_COOC2H5 ] + H Cl - H2O Muốn thu đợc ester tự do, cho sản phẩm clorhydrat phản ứng với Ag2O N (C2H5)3 : + Cl- [ H3N_CH2_COOC2H5 ] + Ag2O H2N_CH2_COOC2H5 + AgCl + H2O Các ester acid amin chất lỏng, dễ cất áp suất thấp Fischer đà dùng phản ứng để tách acid amin T¹o clorid acid H2N_CH2_COOH + P Cl5 - P OCl3 + Cl-[ H3N_CH2_COCl] Phản ứng decarboxyl (tách CO2): CH3 CH COOH Men carboxylase CH3 CH NH2 + CO2 NH2 Alanin Ethylamin 1.6.5 TÝnh chÊt NH2 − T¹o mi víi acid Acid amin tác dụng với acid vô cơ, t¹o muèi 71 + Cl- H3N CH COOH CH3 + HCl H2N CH COOH CH3 − T¸c dơng víi HNO2 Tạo acid -hydroxycarboxylic, giải phóng N2 H2O H2N CH COOH + HNO2 R HO CH COOH R + N2 + H2O Van Slyke dùng phản ứng để định lợng NH2 acid amin cách đo khí N2 giải phóng (qua nitơ kế) Tạo dẫn xuất N -acyl Các acid amin phản ứng với tác nhân acyl hóa nh RCOCl, (RCO)2O, carbobenzyloxyclorid (benzylcloroformiat) C6H5CH2OCOCl tạo dÉn xuÊt N -acyl H2N CH COONa R + CH3COCl CH3COHN CH COOH R + NaCl − T¸c dơng víi aldehyd ë m«i tr−êng kiỊm, acid amin ng−ng tơ víi aldehyd tạo base Schiff (liên kết imin) - CH2 O + H2N CH COOH HO CH2 N CH COOH R R Aldehyd Liên kết imin Sorensen dùng phản ứng để định lợng nhóm -COOH tự acid amin − Mét sè ph¶n øng víi enzym Khi oxy hãa, acid amin bị loại nhóm NH2, tạo ceto acid: R_CH_COOH + [O ] NH2 R _ CO _ COOH α−cetoacid + N H3 hc cã thĨ enzym oxydase: R_CH_COOH NH2 men R_CH_COOH H2O NH R _ CO _ COOH cetoacid Acid bị loại CO2 để tạo aldehyd: CH3_CO_COOH 72 CH3CHO + CO2 + N H3 Nhê c¸c enzym đặc hiệu, xảy phản ứng trao đổi gèc R cđa c¸c acid amin R CH COOH NH2 + R' CH COOH + R C COOH NH2 O R' C COOH O Peptid 2.1 Định nghĩa Peptid amid đợc hình thành chức acid chức amin acid amin tơng tác với Chức amid -NHCO- đợc gọi liên kết peptid Tùy thuộc sè gèc acid amin cã ph©n tư ng−êi ta phân chia loại peptid: dipeptid, tripeptid , polypeptid Các peptid có phân tử lợng đến 10.000 polypeptid Peptid có phân tử lợng lớn protid + H3NCH 2CONHCH2COO + + , H3NCH2CONHCHCONHCHCOO , H3NCHCO (NHCHCO)nNHCHCOO CH3 CH2C6H5 Tripeptid GlycinAlaninPhenylalanin (Gly-Ala-Ph) Dipeptid GlycinGlycin (Gly-Gly) R R Polypeptid R 2.2 Cấu tạo polypeptid 2.2.1 Cấu tạo Các phơng pháp vật lý đà xác định chức amid (liên kết peptid) có cấu tạo phẳng và có cấu hình trans H O C N R H R O N C N C H O Trans Trans R Cã nhiÒu trờng hợp acid amin có nhóm acid nhóm chức khác (OH, SH ) Các nhóm chức có gốc R sở làm cho cấu trúc protid có hình dạng khác Ví dụ: Phân tử tripeptid glutathion, nonapeptid ocytocin minh họa điều ®ã: + H3NCHCH2CH2CONHCHCONHCH2COOH COOCH2SH Glutathion (GlutamylCysteinGlycin) Glu-Cys-Gly 73 CH3 CH2 CH3CH OH CH2 NH2 CHNHCOCHNHCOCH CH2 O C S S NH CH2 CHNHCOCHCONHCHCO N CH2 CH2 CH2 CONH2 CONH2 Ocytocin lle Tyr Cys S Glu Asp Cys S Pro Leu Gly(NH2) NH2 NH2 Hoaëc CONHCHCONHCH2CONH2 CH3 CH2 CH CH3 2.2.2 Xác định cấu trúc peptid Có acid amin phân tử Có phân tử acid amin phân tử Trật tự liên kết acid amin phân tử a áp dụng phơng pháp xác định gốc cuối mạch peptid: N-gốc cuối mạch n H2 N CH COOH R H2N C-gốc cuối mạch CH COHN CH COOH n R R + (n-1) H2O − Nhãm N-gèc cuèi m¹ch chøa chøc amin tự đợc xác định với thuốc thử 2,4-dinitrofluorobenzen (NO2)2C6H3F với hợp chất phenylisothiocyanat C6H5NCS Nhóm C -gốc cuối mạch chứa chức acid tự đợc xác định nhờ enzym carboxypeptidase có ruột b áp dụng phơng pháp thủy phân phần Để xác định số lợng trật tự xếp acid amin phân tử 2.3 Tổng hợp peptid Phơng pháp trùng ngng acid amin áp dụng để điều chế peptid đơn giản Phơng pháp có hiệu phơng pháp ghép lần lợt acid amin lại với Có giai đoạn để thực trình tổng hợp peptid nh sau: 74 2.3.1 Bảo vệ nhóm chức amin Thùc hiƯn ph¶n øng acyl hãa b»ng carbobenzyloxyclorid (benzylcloroformiat) C2H5CH2OCOCl vµ chun nhãm acid thµnh clorid acid + C6H5CH2OCOCl + H3N CH COO R - HCl Q = C6H5CH2OCO Q HN CH COOH R + HCl Q HN CH COCl R 2.3.2 Tạo liên kết peptid + Q HN CH COCl + H3N CH COO R R Q HN CH CONH CH COOH R R 2.3.3 Gi¶i phãng chøc amin Q HN CH CONH CH COOH R R + H3N CH CONH CH COO R R Nhµ hãa häc Du Vigneaud cộng (1963) đà tổng hợp toàn phần phân tử Insulin có 51 acid amin theo thứ tự xác định Protid 3.1 Định nghĩa Protid polypeptid có phân tử lợng lớn (>10.000) 3.2 Phân loại: Có nhiều cách phân loại protid Protid có loại, loại protid dạng sợi (không tan nớc) protid dạng hình cầu (tan đợc nớc, tan dung dịch acid, base dung dịch muối) Cách phân loại phổ biến: Protid đơn giản (protein) protid phức tạp (proteid) Protid đơn giản gọi protein, thủy phân thu đợc acid amin Protein đơn giản tan đợc nớc (hoặc acid kiềm), bị đông vón có tác dụng nhiệt bị kết tủa bÃo hòa dung dịch nhôm sulfat Thuộc loại có: albumin, globulin, prolamin, glutelin, c¸c chÊt gièng albumin (albuminoid, scleroprotein) nh− keratin, collagen Protid phức tạp (conjugated protein) protein chứa nhóm protein nh: Acid nucleic, chromoprotein, glycoprotein, phosphoprotein, lipoprotein protein chứa kim loại nặng 75 3.3 CÊu t¹o cđa protid: Cã kiĨu cÊu t¹o: 3.3.1 Cấu trúc bậc Chỉ số lợng, thành phần thứ tự nối tiếp acid amin thành mạch polypeptid Các acid amin liên kết với thành mạch đơn Ví dụ: NH2-A-CO-NH-B-COOH hay HOOC-A-NH-CO-B-NH2 3.3.2 Cấu trúc bậc hai Mạch polypeptid có dạng xoắn ốc hay gấp khúc liên kết hydro nhóm chức C =O, NH2, NH3+, COOH COO - hai liên kÕt amid kh¸c C R CH N R C N O C CH H C N C O H C H N N C O án ngữ O C kh«ng gian CH CH2 CH NC O C O NC CH2 H C O O Mảnh cắt vòng xo¾n èc R Bậ c xoắ n ố c 0,54 nm H goà m 3,6 α -Aminoacid H N R N CH C 3-6 α - Aminoacid CH C O O = 1,05nm R R ,7A o Z R R R R R R Y 76 10 A o Liªn kÕt hydrogen O R H CH N C O C CH N C CH R H O R R O H CH C N R R R X H N R R R Hai xo¾n èc song song C O M¹ch peptid R CH N CH C N H R O H Liên kết nội phân tử ... L (-) -Acid Aspartic 25 1 2, 77 L (-) -Phenylalanin 27 8 5 ,48 L (-) -Asparagin 22 7 - L (-) -Tyrosin 343 5.66 L(+)-Acid Glutamic 24 8 3 ,22 L (-) -Serin 22 8 5,68 L(+)-Glutamin - - L (-) -Cystein - 5,05 L(+)-Arginin... L (-) -Methionin Met 2. 17 9. 72 - L (-) -Prolin Pro 1.95 10.6 - NH _ COOH 63 _ CH NH2 _ CH COOH L (-) -Phenylalanin Phe 2. 58 9 . 24 - L (- )-Tryptophan Try 2. 43 9 .44 - NH2 HO _ CH2 _ CH COOH L (- )-Serin... Glycin 29 2 6,10 L (-) -Methionin 28 0 5, 74 L(+)-Alanin 29 7 6,00 L (-) -Tryptophan 28 9 5,89 L(+)-Valin 315 5,96 L (-) -Prolin 21 5 6,30 L (-) Leucin 337 6, 02 L (-) -Hydroxyprolin 27 0 5,83 L(+)-iso-Leucin 28 0