CHƯƠNG I: AMIN VÀ MUỐI ĐIAZONI Bài: AMIN I.KHÁI NIỆM 1.Định nghĩa Amin dẫn xuất H NH3, gốc hiđrocacbon béo hay thơm Amin loại béo: gốc hiđrocacbon gốc ankyl hay xicloankyl CH3-CH2CH2-NH2 Amin thơm, gốc hyđrocacbon nhân thơm: NH2 2.Bậc amin: Amin bậc 1, có nhóm chức amin -NH2 đính với gốc hiđrocacbon Amin bậc 2, có nhóm chức amin –NH đính với hai gốc hiđrocacbon Amin bậc 3, N đính với gốc hiđrocacbon RNH2 (CH3)2CNH2 R2NH CH3CH2NHCH3 R3N (CH3)3N amin bậc amin bậc hai amin bậc ba II.DANH PHÁP Amin thường gọi theo tên thông thường IUPAC Tên gốc hiđrocacbon+amin (viết liền chữ) X-amino + tên hiđrocacbon Tên thông thường metylamin đimetylamin tri-n-propylamin sec-butylamin Tên IUPAC aminometan N-metylaminometan N,N-đipropylaminopropan Amino-2-butan metyletyl-sec-butylamin N, N-etylmetylamino-2-butan NH2 phenylamin,anilin aminobenzen(benzenamin) N(CH3)2 đimetylphenylamin đimetylanilin N, N-đimetylbenzenamin N, N-đimetylanilin p-toluiđin p-aminotoluen CH3NH2 (CH3)2NH (CH2CH2CH2)3N CH3CH2CH-NH2 CH3 CH3CH2CH - N - CH2CH3 CH3 CH3 H3C NH2 III.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP Ankyl hóa trực tiếp amoniac hay amin NH3 tác dụng với RX tạo thành muối: CH3CH2-Br + NH3  CH3CH2NH3+Br- NaOH → CH3CH2NH2 →   2.Phản ứng khử a, Khử hợp chất nitro Nhóm nitro bị khử thành amin bậc Phản ứng chủ yếu dùng để điều chế amin thơm Tác nhân khử hiđro hóa xúc tác hay tác nhân khử hóa học dung dịch CH3 CH3 NO2 CH3 CH(CH3)NO2 [H] p, to Fe C2H5OH, HCl, to NH2 CH3 CH(CH3)2NH2 NH2 NO2 b,Khử hợp chất nitrin Nitrin bị khử hiđro xúc tác LiAlH4 dung dịch để tạo thành amin bậc nhất: H2/Ni R-C≡N R-CH2-NH2 hay LiAlH4 IV.CẤU TRÚC Amin sản phẩm NH3, nên nói chung có cấu trúc giống cấu trúc NH3: NH3 R-NH2 R-NH-R R-N-R | R V.TÍNH CHẤT HĨA HỌC Tính bazơ Amin bazơ Lewis amin có cặp electron n không liên kết N tương tự ancol, ete Khi xét amin có tính bazơ, cần so sánh tính ổn định amin so với muối amoni Nếu ion amoni ổn định amin amin có tính bazơ Khi so sánh tính bazơ amin béo, cần ý hai nhân tố: nhân tố phân cực nhân tố solvat hóa Nếu xét theo nhân tố phân cực, tăng gốc R làm tăng mật độ electron N, vừa làm tăng khả kết hợp proton, vừa làm tăng tính ổn định ion amoni Do tính bazơ giảm theo thứ tự: R3N > R2NH > RNH2 Nếu xét theo nhân tố solvat hóa ion amoni, số lượng proton ion amoni nhiều khả solvat hóa ion lớn, đó, tính bazơ thay đổi theo thứ tự: RNH3+ > R2NH+2 > R3NH+ Tổng hợp hai nhân tố trên, thay đổi tính bazơ amin có bậc khác sau: RNH2 < R2NH > R3N Tính bazơ amin thơm –béo thay đổi theo thứ tự trên: NH2 < NHR > Sự tạo muối Do có tính bazơ, amin có khả tạo muối với axit: C6H5NH2 + HCl  → C6H5NH3+Cl- NR2 (CH3)2NH + HNO3  → (CH3)2NH2+ NO3C6H5N(CH3)2 + RCOOH  → C6H5NH+(CH3)2.RCOOCác ion amoni có khả tan tốt nước amin: CH3(CH2)9NH2 + HCl  → CH3(CH2)9NH3+NH3+Cl( không tan) (tan tốt) 3.Phản ứng hiđrơ N-H 3.1 Phản ứng ankyl hóa Hiđro đính với N bị gốc hiđrocacbon amin tương tác với halogenua ankyl bậc 1, 2, hay thơm Nếu ankyl hóa hồn tồn thu muối amoni bậc 4: R’X R’X R’X RNH2  → RR’NH  → RR’2N  [RR’3N]+X→ Muối amoni bậc hợp chất inoic, có nhiệt độ nóng chảy cao dễ tan nước… Chú ý: Các dẫn xuát thơn tham gia phản ứng có nhóm hút electron vị trí ortho pa ra, thí dụ 2, 4-(NO2)C6H3F 3.2 Phản ứng axyl hóa Amin bậc amin bậc hai phản ứng với halogenua axit hay anhiđrit axit tạo thành amit: 2CH3NH2 + CH3COCl  → CH3NH-CO-CH3 + CH3NH3+ClCH3NH2 + (CH3CO)2O  → CH2NH-COCH3 + CH3COOH Tổng quát: R - NH2 + Cl - CO - R’ cäüng ch → R - NH - COR’ + HCl  + taï  cäüng + taïch R - NH2 + R’COO - CO - R’   → R - NH - COR’ + R’COOH  Nếu dùng clorua axit cần lượng tương đương để trung hòa axit clohiđric tạo thành Ứng dụng: Để bảo vệ nhóm -NH2 tổng hợp hữu Nhờ phản ứng axetyl hoá (dùng axetyl clorua anhiđrit axetic người ta bảo vệ nhóm amino tổng hợp hữu ) Để bảo vệ nhóm amino aminoaxit peptit qua trình tổng hợp peptit, khơng dùng phản ứng axetyl hố được, muốn giải phóng nhóm -NH2 khỏi -NHCOCH3 phải thuỷ phân, làm đứt liên kết peptit - CO - NH - Tốt hết nên dùng C 6H5CH2OCOCl (benzyl oxicacbonyl clorua) cần giải phóng nhóm - NH dùng phản ứng khử H2/Pd (khơng ảnh hưởng tới liên kết peptit) Thí dụ tổng hợp đipeptit Ala-Gly theo sơ đồ: C6H5CH2OCO HNCH(CH3)-COOH C6H5CH2OCOCl + H2NCH(CH3)-COOH H2NCH2COOCH2C6H5 C6H5CH2OCO HNCH(CH3)-CO HNCH2COOCH2C6H5 DDC H2/Pd/C C6H5CH3 + CO2 + H2NCH(CH3)-CO HNCH2COOCH2C6H5 (DCC: đixiclohexylcacbođiimit) 3.3 Phản ứng với axit nitrơ: Axit nitrơ HONO gần không tác dụng với amin bậc 3, trừ phản ứng nitroso hoá nhân thơm Axit nitrơ tác dụng với amin bậc hai sinh nitrosoamin(N - nitrosoamin) có màu vàng, nhờ phân biệt amin bậc hai với amin bậc Thí dụ: (+) (C2H5)2NH + HONO H→ (C2H5)2N – N = O + H2O  (Chất lỏng màu vàng) (+ ) Amin bậc tác dụng HONO sinh muối điazoni RN ≡ NX(-) (từ RNH2) (+ ) ArN ≡ NX(-) (từ ArNH2) Cơ chế phản ứng amin bậc tương tự trường hợp amin bậc hai chỗ lúc đầu tạo hợp chất nitroso, sau phản ứng tiếp sau: R- NH - N = O + R- NH = NOH H -H + H R - N = NOH + + R - N = NOH2 R-N N (+ ) Đáng ý muối điazoni dãy béo RN ≡ không bền nên chuyển hố thành ancol giải phong N khí nitơ Trong ấy, muối điazoni dãy thơm lại bền nhiệt độ thấp phân huỷ thành phenol đồng thời giải phóng N2 đun nóng Thí dụ: OH2 NaNO2 + N2 + C2H5OH + HCl C2H5 - NH2 NCl C2H5 - N HCl, 00C C6H5 - NH2 NaNO2 HCl, 00C C6H5 - N + NCl OH2 ®un N2 + C6H5OH + HCl Muối điazoni thơm ArN2(+)X(-) dùng rộng rãi tổng hợp hữu 3.4 Phản ứng nhân thơm: Các nhóm -NH2, -NHR - NR2 (R = ankyl) hoạt hoá nhân thơm định hướng ortho - para a, Halogen hoá Nước brom dễ dàng phản ứng với anilin cho 2, 4, - tribromoannilin (kết tủa trắng), với p toluidin p - CH3C6H4NH2 cho 2,6 - đibrom - - metylanilin Brom lỏng tác dụng vào vị trí para N - axetylanilin (hay axetanilit) C 6H5NH - COCH3; thuỷ phân sản phẩm sinh p - bromanilin Iot hỗn hợp với NaHCO3 (để trung hoà HI sinh phản ứng) tác dụng với anilin cho ta p - Iotanilin b, Nitro hố Khơng thể trực tiếp nitro hố anilin HNO 3, amin bị proton hố trở thành muối amoni; (+ ) nhóm - N H sinh phản hoạt hoá mạnh định hướng vào vị trí meta, muốn mononitro hố anilin phải bảo vệ nhóm - NH2 nitro hố, sau giải phóng - NH2 NH2 NH2 NHCOCH3 NHCOCH3 (CH3CO)2O 1) H3O+ 2) OH- HNO3, H2SO4 NO2 Nếu muốn đưa nhóm nitrơ vào vị trí ortho phải “khố” vị trí para nitro hố: NO2 NH2 NHCOCH3 NHCOCH3 (CH3CO)2O H2SO4 NHCOCH3 HNO3, H2SO4 SO3H NHCOCH3 NO2 HNO3, H2SO4 SO3H NHCOCH3 H2SO4 NO2 OH2 SO3H Bài: MUỐI ĐIAZONI I.CẤU TRÚC CỦA CATION ĐIAZONI Ion điazoni có nhóm N2 hay N≡N mang điện tích dương phân bố hai nitơ tập trung N đính với phân tử benzen nhiều hơn: N + N hay + N N + (Ar-N2) hệ liên hợp, liên kết π liên hợp với hệ nhân benzen liên kết π nằm thẳng gốc với mặt phẳng II.TÍNH CHẤT HĨA HỌC Muối điazoni thơm ArN2(+)X(-) đóng vai trị chất phản ứng phản ứng thay nhóm - N2(+), mặt khác tác nhân electrophin tham gia phản ứng electrophin nhân thơm, phản ứng ghép Phản ứng nhóm -N2(+) 1.1 Thế -N2(+) -OH -I -N2 + Y Ar+ Ar - Y N Ar - N (+) (-) Khi đun nóng dung dịch ArN , H2SO4 nước sinh ArOH theo chế nêu (H 2SO4(-) có tính nucleophin H2O) Phản ứng dùng để tổng hợp phenol từ amin thơm Thí dụ: m - NO2C6H4NH2 NaNO2, H2SO4, H2O + m - NO2C6H4N2HSO4 OH2 t0 m - NO2C6H4OH + N2 Khác với H2SO4(-) có tính nucleophin nước, anion I(-) óc tính nucleophin cao nước nhiều, nên dễ tác dụng với muối điazoni sinh ArI Thí dụ: KI + NaNO2, HCl C6H5I C6H5NH2 C6H5N2Cl 0C 0C 25 0-5 (+) 1.2.Thế -N2 - Cl, -Br -CN (phản ứng Sandmeyer) Nhỏ giọt huyền phù Cu 2X2 (X = Cl, Br CN) vào dung dịch ArN 2(+)X(-) lạnh xảy phản ứng -N2(+) -X Thí dụ: KI + NaNO2, HCl C6H5I C6H5NH2 C6H5N2Cl 250C - 50C + NaNO2, HBr Cu2Cl2 o-ClC6H4Br o-ClC6H4NH2 o-ClC6H4N2Br - 50C Cu(CN)2 + NaNO2, HCl p-CH3C6H4CN p-CH3C6H4N2Cl p-CH3C6H4NH2 - 50C (+) 1.3 Thế -N2 bằg -F -NO2 Sau điều chế muói arenđiazoni tetrafluoroborat ArN 2(+) BF4(-) đem nhiệt phân ArF cho tác dụng với NaNO2/Cu ArNO2 Thí dụ: + NaNO2 p-NO2C6H4N2BF4 p-NO2C6H4NH2 HBF4 to -N2, -BF3 NaNO2/Cu p-NO2C6H4F p-(NO2)2C6H4 1.4 Thế -N2(+) -H Phản ứng khử: Dùng axit hipophotphorơ(H3PO2) etanol khử muối điazoni ArN2(+) thành ArH: + H3PO2 NaNO2, H + ArNH2 ArH ArN2 hc C2H5OH - 50C Nhờ phản ứng người ta loại bỏ nhóm amino vịng thơm tổng hợp dẫn xuất điều chế phản ứng trực tiếp Thí dụ từ toluen tổng hợp m bromotoluen: CH3 CH3 CH3 HNO3 Sn, HCl NH2 CH3 OH2 xt CH3 CH3 Br NHCOCH3 NHCOCH3 NaNO2 Br NH2 Br2 (CH3CO)2O NO2 CH3 CH3 HCl H3PO2 Br -H3PO3 Br N2(+)Cl- Phản ứng ghép: Ion arenddiazoni ArN2(+) tác nhân electrophin không mạnh, thường tác dụng với chất thơm giàu mật độ electron amin, phenol, theo chế electronphinin: S + E R-N N + H R-N=N Y Y Cấu tử điazo Cấu tử azo Hợp chất azo 2.1.Phenol dẫn xuất Nếu cấu tử azo phenol, phản ứng ghép xảy vị trí para pH tối ưu - 10 để chuyển (+ ) -OH thành -O(-) có hiệu ứng +C mạnh Ở pH cao ArN ≡ N chuyển thành ArN = NOH Ar - N = N-O(-) khơng cịn tính electrophin Thí dụ: S + (-) (-) E C6H5 - N N + C6H5-N=N O O 2.2.Amin thơm Nếu cấu tử azo amin thơm bậc C 6H5 - NR2pH thuận lợi 5-9, phản ứng xảy vị trí para Thí dụ: + C6H4-N N + N(CH3)2 C6H5-N=N N(CH3)2 Phản ứng muối điazoni với amin thơm bậc xảy nguyên tử nitơ Thí dụ: C6H5 - N + N + H2N - C6H5 C6H5-N=N - NH - C6H5 Đối với amin thơm bậc hai C 6H5NHCH3 phản ứng xảy nitơ lẫn vị trí para vịng thơm Thí dụ: C6H5 - N + C6H5 - N=N N + NHCH3 C6H5 - N=N - N(CH3)2 NHCH3 CHƯƠNG II: AMINOAXIT - PROTIT Bài: AMINOAXIT I ĐỊNH NGHĨA-CẤU TRÚC - DANH PHÁP 1.Định nghĩa: Aminoaxit HCHC tạp chức, phân tử có chứa đồng thời nhóm chức -NH2 (amino) -COOH (-cacboxyl) 2.Công thức tổng quát: CT chung: (NH2)x R (COOH)y • x = y x > y y > x Khi x=1, y= 1, R: no, mạch hở CT • NH2 - CnH2n - COOH VD: C3H7O2N → Đồng phân aa?(2 đ p) 3.Cấu trúc: Đa số aa thiên nhiên α , dãy L trạng thái rắn tồn ion lưỡng cực, dung dịch tồn dạng cân Ví dụ 1: Cấu hình R/S D/L hầu hết amino axit ? (b) Viết cấu hình tuyệt đối (i) L- cystein (ii) L-serin (a) S L COO H3N (b) COO H H3N CH2SH (i) (ii) H CH2OH Ví dụ: (a) Viết tất đồng phân lập thể threonin (dạng công thức Fischer) (b) Xác định L-threonin cho biết danh pháp R/S (a) COOH3N+ COO- H H OH CH3 + H NH3 HO H COO- COO- H3N+ H H HO H H CH3 racemat-1 (threo) CH3 + NH3 OH CH3 racemat-2 (erythro) (b) Các cấu hình tương ứng với racemat-1 L- D-threonin, với racemat-2 L- D-allothreonin, L- xác định theo cấu hình C α Nếu có C bất đối nhóm R, cấu hình khơng liên quan đến kí hiệu D,L hay R,S amino axit L-threonin (2S,3R) Đồng phân lập thể dia (2S,3S)-threonin- gọi L-allothreonin 4.Danh pháp: a,Tên thường: Axit +Kí hiệu vị trí (-NH2) [α(β,γ,δ,ε )]+ amino + tên thông thường axit tương ứng b,Tên quốc tế: Axit+vị trí nhóm -NH2 +amino+tên quốc tế axit HC 5.Tính axit , bazơ aa Tên Kí hiệu Cơng thức Monoaminomonocacboxylic 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)COOMonoaminodicacboxylic dẫn xuất amit Axit 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)COODiaminomonocacboxylic 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- Lysin * Aminoaxit chứa lưu huỳnh Systein CySH H3N+CH(CH2SH)COO- Cystin CySSCy - Methionin* Met CH3SCH2CH2CH(+NH3)COO- OOC-CH(+NH3)CH2S-SCH2CH(+NH3)COO- Aminoaxit thơm Phenylalanin * Tyrosin Phe PhCH2CH(+NH3)COO- Tyr p-C6H4CH2CH(+NH3)COOAminoaxit dị vòng Histidin* His HN CH2 CH COO + NH3 N Prolin Pro H Hydroxyprolin Hypro N H COO- H H HO H N H COOH Để xác định cấu trúc peptit thường thực bước sau: Xác định thành phần aminoaxit phân tử peptit: Thuỷ phân hoàn toàn peptit thành hỗn hợp aminoaxit (thường thuỷ phân dung dịch HCl 6N 1100C khoảng 24-72 giờ) Sau làm dung dịch thuỷ phân, tách riêng aminoaxit nhờ phương pháp sắc kí Để nhận biết aminoaxit cần tiến hành sắc kí thêm dung dịch chuẩn chứa hỗn hợp aminoaxit biết có nồng đồ xác định So sánh sắc kí đồ dung dịch chuẩn biết thành phần tỉ lệ aminoaxit phân tử peptit Xác định trình tự xếp đơn vị aminoaxit phân tử peptit: 2.1 Xác định aminoaxit “đầu N” - Phương pháp Sanger Cho peptit phản ứng với 2,4-đinitro-flobenzen thu dẫn xuất 2,4-đinitrophenyl peptit Thuỷ phân dẫn xuất môi trường axit thu hỗn hợp aminoaxit 2,4-đinitrophenyl aminoaxit “đầu N”, dẫn xuất DNP aminoaxit nhận biết phương pháp sắc kí, từ suy đơn vị aminoaxit “đầu N”: NO2 F + H2NCH-CONH-CH-COR R 2,4-dinitroflobenzen NO2 O2N O2N HCl, to O2N NHCHCONH-CHCONO2 NHCHCOOH R + R R H3N+ CH-COO R N-(2,4-đinitrophenyl) aminoaxit - Phương pháp Edman Cho peptit tác dụng với phenylosothioxionat C6H5N=C=S, nhóm NH2 đơn vị aminoaxit “đầu N” phản ứng tạo dẫn xuất penylisothicacbamonyl peptit (dẫn xuất phenyl thioure peptit), sau cho dẫn xuất thu tác dụng với HCl mitrometan xảy phân cắt liên kết peptit gốc aminoaxit “đầu N”, tạo thành peptit ngắn phenylthiohiđantoin: Ph Ph Ph N=C=S N phenyl iso thioxyanat C=S C=S + O=C NH2 NH HCl R CH NH R CH R CH H2O phenyl thiohydantoin C=O C=O + NH NH NH2 R' CH R' CH R' CH C=O C=O C=O NH NH NH R'' CH R'' CH R'' CH C=O C=O C=O peptit phenylthiocacbamoylpeptit peptit ngắn Sản phẩm phenylthiohiđantoin nhận biết nhờ phương pháp sắc kí, sở so sánh với chất chuẩn biết suy aminoaxit “đầu N”, peptit ngắn tinh chế lại tiếp tục thực phương pháp Edman để nhận đơn vị aminoaxit “đầu N” 2.2 Xác định aminoaxit “đầu C” Thuỷ phân peptit nhờ enzim cacboxipeptiđaza -NH-CHR3-CO-NH-CHR2-CO-CHR1-COO- cacboxypeptidâz → -NH-CHR3-CO-NH-CHR2-COO   +-NH3+ CHR1-COOAminoaxit xuất dung dịch aminoaxit “đầu C” Hạn chế phương pháp enzim cacboxipeptidata không tách aminoaxit “đuôi C” prolin hiđroxiprolin khỏi mạch peptit 2.3 Thuỷ phân phần mạch peptit Thuỷ phân peptit nhờ enzim proteaza (tripsin, chimotripsin, pepsin ) để thu hỗn hợp peptit có mạch ngắn hơn; peptit tách riêng nhờ phương pháp sắc kí, tinh chế rồ xác định trình tự xếp đơn vị aminoaxit phân tử chúng theo phương pháp nêu Để phân cắt peptit thành peptit có mạch ngắn dùng tác nhân xian bromua BrCN Tác nhân phân cắt mạch peptit sau gốc methiomin: H O N C CH H R CH N CH2 H CH2SCH3 C O BrCN CO N R CH O H2 C + CH H2N CO + CH3SCN CH2 homoserin lacton Đối với mạch peptit, dùng xúc tác phân cắt mạch khác thu phân đoạn khác Chẳng hạn phân cắt đoạn mạch sau: Phân cắt trypsin Ala – Leu – Gly – Met – Lys – Trp – Phe – Arg – Ala – Ala – Ser – Met – Ala – Phe – Lys Phân cắt BrCN MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ HỢP CHẤT CỦA NITƠ Câu 1: (Đề thi HSG quốc gia năm 2000-2001) Xuất phát từ Brombenzen chứa 14C vị trí hóa chất vô cần thiết không chứa 14C, điều chế hợp chất thơm chứa 14C vị trí 3: a) anilin b) Iotbenzen c) Axit benzoic Câu 2: So sánh tính bazơ hợp chất sau đây: R3N, R2NH, RNH2 Giải thích có xếp đó? Câu 3: (Chọn đội HSG Tỉnh 2006- 2007) Một pentapeptit (A) thuỷ phân hoàn toàn cho mol Gly, mol Ala, mol Val 1mol Phe Trong thuỷ phân phần (A) thấy có Ala-Gly, Gly-Ala A tác dụng với HNO2 khơng thấy giải phóng N2 Xác định công thức cấu tạo A Câu 4: Muối C6H5N2+Cl- (phenylđiazoni clorua) sinh cho C6H5-NH2 (anilin) tác o dụng với NaNO2 dung dịch HCl nhiệt độ thấp (0-5 C) Để điều chế 14,05 gam + C6H5N2 Cl (với hiệu suất 100%), lượng C6H5-NH2 NaNO2 cần dùng vừa đủ A 0,1 mol 0,4 mol B.0,1 mol 0,2 mol C.0,1 mol 0,1 mol D.0,1 mol 0,3 mol Câu 5: Cho 8,9 gam hợp chất hữu X có cơng thức phân tử C3H7O2N phản ứng với 100 ml dung dịch NaOH 1,5M Sau phản ứng xảy hồn tồn, cạn dung dịch thu 11,7 gam chất rắn Công thức cấu tạo thu gọn X A HCOOH3NCH=CH2 B H2NCH2CH2COOH C CH2=CHCOONH4 D H2NCH2COOCH3 (Đề thi ĐH 2008) Câu 6: Có dung dịch riêng biệt sau đây: C6HH5NH3Cl(phenylamoniclorua, H2N-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH, ClH3N-CH2-COOH, HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH, H2N-CH2-COONa Số lượng dung dịch có pH 6) Câu 14: (Đề thi HSG quốc gia - 2003) 1.Hợp chất A (C5H11O2N) chất lỏng quang hoạt Khử A H2 có xúc tác Ni B (C5H13N) quang hoạt Cho B tác dụng với axit HNO thu hỗn hợp gồm ancol C quang hoạt ancol tert-amylic (2- metyl-2-butanol) Xác định công thức cấu tạo A Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình phản ứng tạo thành B, C ancol tert-amylic từ A 2.Hợp chất A (C5H9OBr) tác dụng với dung dịch iốt kiềm tạo kết tủa màu vàng A tác dụng với dung dịch NaOH tạo xeton B C có cơng thức phân tử C 5H8O B, C không làm màu dung dịch kalipemanganat lạnh, có B tạo kết tủa màu vàng với dung dịch iốt kiềm Cho B tác dụng với CH3MgBr với H2O D (C6H12O) D tác dụng với HBr tạo hai đồng phân cấu tạo E F có cơng thức phân tử C 6H11Br có E làm màu dung dịch kalipemanganat lạnh Dùng công thức cấu tạo, viết sơ đồ phản ứng từ A tạo thành B, C, D, E, F Viết tên A D theo danh pháp IUPAC Câu 15: (Đề thi HSG quốc gia - 2005) L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK1 = 1,99 pK2 = 10,60 Piroliđin (C4H9N) amin vịng no năm cạnh Viết cơng thức Fisơ cơng thức phối cảnh L-prolin Tính pHI hợp chất Tính gần tỉ lệ dạng proton hố H2A+ dạng trung hồ HA prolin pH = 2,50 Tính gần tỉ lệ dạng đeproton hố A− dạng trung hồ HA prolin pH = 9,70 Từ metylamin hoá chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat chất vô cơ), viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperiđin Bài 16: (Đề thi HSG quốc gia, Việt Nam - 2007) Thủy phân hoàn toàn hexapeptit M thu Ala, Arg, Gly, Ile, Phe Tyr Các peptit E (chứa Phe, Arg) G (chứa Arg, Ile, Phe) tạo thành số sản phẩm thủy phân khơng hồn tồn M Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác định amino axit Ala Thủy phân M nhờ tripsin thu tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) chất B a Xác định thứ tự liên kết amino axit M b Amino axit có pHI lớn amino axit có pHI nhỏ nhất? Biết cấu tạo chung amino axit H2N-CHR-COOH AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr R : CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2 Isoleuxin điều chế theo dãy phản ứng sau (A, B, C, D kí hiệu chất cần tìm): Br2 KOH (C H 5OOC) CH D NH3 → Isoleuxin   → → B→ C t CH3CH2 CH CH3    A  → C2H5ONa HCl Br Hãy cho biết công thức chất A, B, C, D Isoleuxin Câu 17: (Đề chon đội tuyển QT 2006) Ala, Val, Leu chữ viết tắt tên aminoaxit thiên nhiên, công thức CH3CH(NH2)COOH, (CH3)2CHCH(NH2)COOH, (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH Viết phương trình phản ứng tổng hợp tripeptit Leu-Ala-Val từ chất: Ala, Val, Leu, photpho pentaclorua, BOC-Cl (tert-butyloxicacbonyl clorua), ancol benzylic, DCC (đixiclohexylcacbođiimit), axit trifloaxetic, axit axetic, hiđro, palađi cacbon Có tripeptit tạo thành mà tripeptit có đủ aminoaxit trên, khơng sử dụng nhóm bảo vệ Biểu diễn công thức phối cảnh tripeptit Leu-Ala-Val Ghi giá trị pKa vào nhóm tương ứng tính pHI tripeptit này, biết pKa1 = = 3,42; pKa2 = 7,94 MỘT SỐ BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI Ví dụ 1: Dưới tác dụng điện trường, aminoaxit di chuyển phía điện cực pH < pI, (b) pH > pI pH = pI ? Giải thích Bài giải: pH < pI: cation A chiếm ưu thế, nên di chuyển phía catot, (b) pH > pI : anion C chiếm ưu nên di chuyển phía anot (c) pH = pI điện tích cân nên amino axit khơng chuyển dịch Ví dụ 2: Viết cân điện ly lysin (một bazơ) tính điểm đẳng điện Xem giá tri pKa bảng Bài giải: ♦ COO COO COOH CHNH3 CHNH3 CHNH2 OH OH H H (CH2)3 (CH2)3 CH2NH3 CH2NH3 (+2) (CH2)3 COO OH H CH2NH3 (+1) CHNH2 (CH2)3 CH2NH2 (0) (-1) Điện tích tổng cộng dạng ghi ngoặc đơn trên, dạng có điện tích khơng tồn hai dạng có pKa tương ứng 8,95 10,53 Như pI = (8,95+10,53)/2 = 9,74 Ví dụ 3: Viết cân điện ly axit aspatic tính điểm đẳng điện Bài giải: ♦ COO COOH COO CHNH2 CHNH3 CHNH3 CH2 CH2 OH H CH2 COOH COO COOH (+1) (0) COO OH H CHNH3 CH2 OH H COO (-1) (-2) Dạng có điện tích khơng tồn hai dạng có pKa tương ứng 1,88 3,65 Như pI = (1,88 + 3,65)/2 = 2,77 Ví dụ 4: Khi thủy phân hồn tồn mol tripeptit X thu mol axit glutamic [HOOC(CH2)2CH(NH2)COOH], mol alanin [CH3CH(NH2)COOH] mol NH3 Chất X khơng phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen X có nhóm cacboxyl tự Thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thu alanin dipeptit Y Viết công thức cấu tạo X, Y gọi tên chúng Bài giải: Xác định cấu tạo X Y : -Thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thu alanin dipeptit Y ⇒ aminoaxit C-đầu mạch Ala tripeptit X có cấu tạo theo trật tự : Glu-Glu-Ala -X không phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen X có nhóm cacboxyl tự ⇒ nhóm -NH2 aminoaxit N-đầu mạch tạo lactam với nhóm cacboxyl Glu thứ -Khi thủy phân hoàn toàn mol tripeptit X thu mol NH ⇒ nhóm cacboxyl Glu thứ hai tồn dạng amit -CONH2 Vậy X Y : NH X: O CH CO NH CH CO NH CH COOH C (CH2)2CONH2 CH3 CH2 CH2 Glutamolactam− ylglutaminylalanin α − NH Y: O C CH2 CH CO NH CH COOH (CH2)2CONH2 CH2 Glutamolactam− ylglutamin α − Ví dụ 5: Xác định cơng thức cấu tạo tên A(C3H7O2N) Biết A có tính chất lưỡng tính, phản ứng với axit nitrơ giải phóng nitơ; với ancol etylic có axit làm xúc tác tạo thành hợp chất có cơng thức C5H11O2N Khi đun nóng A chuyển thành hợp chất vịng có cơng thức C 6H10N2O2 Hãy viết đầy đủ phương trình phản ứng xảy ghi điều kiện (nếu có) A có đồng phân loại ? Bài giải: a) Công thức cấu tạo A : A phản ứng với axit nitrơ giải phóng nitơ ⇒ A chứa nhóm -NH2 A phản ứng với ancol etylic tạo C5H11O2N ⇒ A chứa nhóm -COOH Đun nóng A tạo hợp chất vịng C6H10N2O2 ⇒ A α-aminoaxit Cơng thức cấu tạo A : CH3CH(NH2)COOH (alanin) b) Phương trình phản ứng : 15 O2 → 3CO + H 2O + N 2 CH COOH + HONO CH3 CH COOH + N2 + H2O C 3H 7O2 N + CH3 NH2 CH3 CH COOH OH HCl + C2H5OH NH2 CH3 CH COOH + NH3 NH3Cl CH3 CH COOC2H5 + NH4Cl NH3Cl CH3 CH COOH NH2 CH3 CH COOC2H5 + H2O NH2 O to CH3 NH HN O + H2 O CH3 (c) A có đồng phân quang học phân tử có nguyên tử cacbon bất đối : COOH H C NH2 CH3 COOH H2 N C H CH3 Ví dụ 6: Xuất phát từ brombenzen chứa 14 C vị trí hố chất vơ cần thiết khơng chứa điều chế hợp chất thơm chứa 14 C vị trí : a) Anilin ; b) Iotbenzen ; c) Axit benzoic Bài giải: a, Br MgBr 14 14 C Mg + ete khan (1) MgBr 14 C COOMgBr C (2) CO2 + COOMgBr COOH + + H3O (3) COOH COOH 14 14 C + HNO3 H2SO4 C + NO2 HOH (4) 14 C, COOH 14 COONa C 14 Na2CO3 + C + HOH + CO2 NO2 (5) NO2 COONa 14 14 C CaO NaOH r¾n + C NO2 NO2 14 14 C C + Fe + + FeCl3 + HOH NH3Cl HCl NO2 14 (6) Na2CO3 + 14 C (7) C + NaOH + NaCl (8) + HOH NH2 NH3Cl 14 14 C C + NaNO2 + HCl Cl + + NH2 NaCl + 2HOH (9) N N 14 14 C C Cl + + KI N N I + N2 + KCl (10) b, c, 14 14 C C + N N + Cl N2 CuCN C + CuCl (11) N 14 14 C C + C 2HOH + + H + N Ví dụ 7:(Đề thi HSG quốc gia – 1997) Thuỷ phân hoàn toàn 1mol polipeptit X cho ta: 2mol CH3 - CH(NH2) - COOH (Alanin hay viết tắt Ala) COOH + NH4 (12) 1mol (HOOC - CH2 - CH2 - CH(NH2) - COOH (axit gluconic hay Glu) 1mol H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH (Lizin hay Lis) 1mol (Histidin hay His) N CH2 CH COOH NH2 N H Nếu cho X tác dụng với 2,4 (NO 2)2 C6H3F (ký hiệu ArF) thủy phân tìm Ala, Glu, Lys hợp chất N CH2 CH COOH N NH Ar H Mặt khác thuỷ phân X nhờ enzim cacboxipetidaza thu Lys tetrapeptit Ngồi thuỷ phân khơng hồn tồn X cho ta đipeptit Ala - Glu, Ala-Ala His- Ala Xác định công thức cấu tạo tên poliptit X Sắp xếp aminoaxit theo thứ tự tăng dần pH I(pHI gọi điểm đẳng điện, pH dó aminoaxit tồn dạng ion tương cực trung hồ điện tích khơng di chuyển diện cực cả) Biết giá trị pHI 3,22 ; 6,0; 7,59; 9,74 Viết công thức cấu tạo dạng chủ yếu aminoaxit pH 1và 13 Dưới tác dụng enzim thích hợp aminoaxit bị decacboxyl hố (tách nhóm cacboxyl) Viết cơng thức cấu tạo sản phẩm đecacboxyl hố Ala His So sánh tính bazơ nguyên tử nitơ phân tử hai sản phẩm Giải thích Bài giải: Từ số mol công thức cấu tạo aminoaxit suy X pentapeptit Từ kết tủa thuỷ phân sản phẩm phản ứng X ArF suy đầu N (đầu chứa nhóm -NH tự do) X His Từ sản phẩm thuỷ phân X nhờ enzim cacboxipeptitdaza suy đầu C (đầu chứa nhóm -COOH tự do) X Lys Khi thuỷ phân không hoàn toàn X cho đipeptit His-Ala, Ala-Ala, Ala-Glu Trật tự xếp aminoaxit mạch: His - Ala - Ala - Glu – Lys Công thức cấu tạo X: H2N - CH - C - NH - CH - C - NH - CH - C - NH - CH - C - NH - CH - COOH CH3 O CH3 O O O (CH2 )2 (CH2 )2 N CH2 N NH2 COOH H (Thí sinh viết cơng thức nhóm - CO – NH - Glu Lys tạo nhóm –COOH vị trí γ Glu với nhóm –NH2 vị trí δ Lys Thứ tự tăng dần pHI: Glu < Ala < His < Lys pHI 3.22 6.00 7.59 9.74 Giải thích: tính axit aminoaxit lớn giá trị pH I nhỏ, tính bazơ lớn pHI lớn - Glu có pHI nhỏ (3.22) số nhóm –COOH nhiều số nhóm –NH Muốn tồn dạng HOOC - (CH2)2 – CH - COO phải thêm H + (đưa pH thấp) để nhóm -COOH thứ hai khơng phân li │ NH2 - Lys có pHI lớn (9.74) số nhóm -NH2 nhiều số nhóm -COOH - Ala có pHI = 6.00 có nhóm -COOH nhóm -NH2 - His có pHI trung gian Ala Lys, có số nhóm -COOH - NH dị vòng chứa N trung tâm bazơ (tuy yếu -NH2) pH = pH = 13 Ala : CH3 - CH - COOH CH3 - CH - COO- +NH3 NH2 Glu : HOOC - (CH ) - CH - COOH 2 His : Lys: NH2 +NH3 + H N + -OOC - (CH2)2 - CH - COO- N H +NH3 N H +NH3 CH3 - CH - COOH enzim -CO2 NH2 CH2-CH-COOH N N H NH2 enzim -CO2 NH2 H2N - (CH2)4 - CH - COO- H3N - (CH2)4 - CH - COOH CH2-CH-COO- N CH2-CH-COOH NH2 CH3 – CH2 – NH2 (c) CH2-CH2-NH2 N N H (d) - Tính bazơ giảm dần: N(a) > N(b) > N(c) > N(d) Giải thích: Tính bazơ nguyên tử N tăng mật độ electron tăng Mật độ electron N(a) > N(b) v ì N(a) liên kết với gốc C2H5 đẩy e, N(b) ảnh hưởng gốc dị vịng hút e Mật độ e N(c) < N(b) N(c) trạng thái lai hố sp2 (có độ âm điện lớn nguyên tử N(b) lai hoá sp3) Và N(c) lại liên kết với nguyên tử C lai hoá sp (khả hút e C lai hoá sp2 mạnh C lai hố sp3) N(d) khơng có tính bazơ khơng cịn cặp electron tự (do tham gia tạo hệ liên kết π vòng thơm) Ví dụ 8: (Đề thi HSG quốc gia – 2008) a, HSCH2CH(NH2)COOH (xistein) có pKa: 1,96; 8,18; 10,28 Các chất tương đồng với HOCH2CH(NH2)COOH (serin), HseCH2CH(NH2)COOH (selenoxistein), C3H7NO5S (axit xisteic) Hãy xác định cấu hình R/S serin axit xisteic B, Hãy qui kết giá trị pKa cho nhóm chức phân tử xistein Viết công thức xistein Ph = 1,5 5,5 Sắp xếp amino axit theo thứ tự tăng dần giá trị PhI giải thích xếp Thủy phân hoàn toàn nonapeptit X thu Arg, Ala, Met, Ser, Lys, Phe 2, Val, Ile Sử dụng phản ứng X với 2,4-đinitroflobenzen xác định Ala Thuỷ phân X với trypsin thu pentapeptit (Lys, Met, Ser, Ala, Phe), đipeptit (Arg, Ile) đipeptit (Val, Phe) Thuỷ phân X với BrCN dẫn đến tạo thành tripeptit (Ser, Ala, Met) hexapeptit Thuỷ phân với cacboxypeptiđaza X hexapeptit cho Val Xác định thứ tự amino axit X Bài giải: a.Xác định cấu hình COO H3N COOH H H H3N CH2OH CH2SO3 L-Serin (cÊu h×nh S) Axit L-xisteic (cÊu h×nh R) b Giá trị Ph cơng thức xistein pKa (xistein): 1,96 (COOH) ; 8,18 (SH) ; 10,28 (NH2) PhI (xistein) = (1,96 + 8,18) / = 5,07 + Ở Ph = 1,5 : HS – CH2 – CH (NH3) – COOH + Ph = 5,5 : HS – CH2 – CH (NH3) – COO2.Trật tự PhI Trình tự tăng dần PhI : Axit xisteic < selenoxistein < xistein < serin 3.Xác định công thức công thức X Theo đề xác định đầu N Ala; đầu C Val Thủy phân với trypsin thu được: Ala-(Met, Ser, Phe)-Lys Ile-Arg Phe-Val Dựa vào kết thủy phân với BrCN, suy ra: Ala-Ser-Met-Phe-Lys Vậy X là: Ala-Ser-Met-Phe-Lys-Ile-Arg-Phe-Val Ví dụ 9: Sắp xếp tăng dần tính bazơ (cớ giải thích) chất dãy sau: Sắp xếp tăng dần tính bazơ (có giải thích) chất dãy sau: CH3-CH(NH2)-COOH , CH2=CH-CH2-NH2 , CH3-CH2-CH2-NH2 , CH ≡ C-CH2-NH2 NH CH3 , CH2 CH2 NH2 , O2N NH2 , NH2 Bài giải: Tính bazơ tăng theo thứ tự: 1.CH3-CH(NH3)+-COO- < CH≡C-CH2-NH2 < CH2=CH-CH2-NH2 < CH3-CH2-CH2-NH2 Tồn dạng Độ âm điện CSP > CSP2 > CSP3 ion lưỡng cực O2N NH2 < Nhóm p-O2N-C6H4hút e mạnh có nhóm -NO2 (-I -C) làm giảm nhiều mật độ e nhóm -NH2 CH2-NH2 < Nhóm –C6H4-CH2hút e yếu CH2-NH2 < Nhóm C6H11-CH2đẩy e, làm tăng mật độ e nhóm NH2 NH -CH3 - Nhóm C6H11và -CH3 đẩy e, - Amin bậc II ... thuộc loại tạp chức thu 26,2 gam khí CO 2; 12, 6 gam H2O 2,24 lít khí N2 (đktc) Nếu đốt cháy mol A cần 3,75 mol O2 1.Xác định công thức phân tử A 2.Xác định công thức cấu tạo tên A Biết A có tính... Ala-Glu, Ala-Ala His-Ala 1.Xác định công thức cấu tạo tên polipeptit X 2.Sắp xếp amino axit theo trật tự tăng dần pHI, biết giá trị pHI 3,22; 6,00; 7,59 9,74 3.Viết công thức cấu tạo dạng chủ yếu aminoaxit... chngs tham gia phản ứng tạo liên kết peptit Nhóm bảo vệ cần thoả mãn số tiêu chuẩn sau: - Dễ gắn vào phân tử aminoaxit - Bảo vệ nhóm chức điều kiện hình thành liên kết peptit - Dễ loại mà không