Amino axit, peptit ôn HSG

35 34 0
  • Loading ...
1/35 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 04/04/2019, 18:52

Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG Lý thuyết và bài tập Amino axit, peptit ôn HSG A LÝ THUYẾT VỀ AMINOAXIT, PEPTITVÀ PROTEIN I Amino axit Cấu trúc phân tử - α-amino axit làđơn vị cấu thành tất protein - Công thức chung: + RCH(N H3 )COO− Phân loại - Mười amino axit xếp vào loại thiết yếu cần có thức ăn thể khơng thể tổng hợp amino axit Nếu thiếu, chí amino axit ày làm cho protein tổng hợp protein phân giải, kết dẫn đến cân nitơ âm - Các amino axit không thiết yếu tổng hợp tế bào thể từ chất khác có thức ăn - Bảng 22-1 gồm amino axit tiêu chuẩn, amino axit thiết yếuđược đánh dấu hoa thị Amino axit phân loại thành amino axit axit, bazơ hay trung tính tùy thuộc vào chất nhóm R Axit asplartic glutamic có nhóm -COOH thứ hai mạch nhánh thuộc loại axit; lysin, arginin histadin có vị trí bazơ mạch nhánh chúng thuộc loại bazơ Tất amino axit lại amino axit trung tính Cũng phân loại amino axit thành phân cực vàkhông phân cực tùy thuộc vào nhóm mạch nhánh chúng phân cực (như asparagin với nhóm amido H 2NCO) hay chất nhóm hidrocacbon (như alanin : R Me hay valin : R lài-Pr) Bảng 22-1 Các aminoaxit tự nhiên Tên Kí hiệu Cơng thức Monoaminomonocacboxylic Glixin Gly H3N+CH2COOAlanin Ala H3N+CH(CH3)COOValin* Val H3N+CH(i-Pr)COOLeuxin* Leu H3N+CH(i-Bu)COOIsoleuxin* ILeu H3N+CH(s-Bu)COOSerin Ser H3N+CH(CH2OH)COOThreonin* Thr H3N+CH(CHOHCH3)COOMonoaminodicacboxylic vµ dÉn xuÊt amit Axit aspatic Asp HOOC-CH2-CH(+NH3)COOAsparagin Asp(NH2) H2NOC-CH2-CH(+NH3)COOAxit glutamic Glu HOOC-(CH2)2-CH(+NH3)COOGlutamin Glu(NH2) H2NOC-(CH2)2-CH(+NH3)COODiaminomonocacboxylic * Lysin Lys H3N+-(CH2)4-CH(NH2)COOHydroxylizin Hylys H3N+-CH2-CHOH-CH2-CH2CH(NH2)COOArginin* Arg H2N+=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)COOAminoaxit chøa lu huúnh Systein CySH H3N+CH(CH2SH)COOCystin CySSCy OOC-CH(+NH3)CH2S- Methionin* Met Phenylalanin* Tyrosin Phe Tyr Histidin* His SCH2CH(+NH3)COOCH3SCH2CH2CH(+NH3)COOAminoaxit thơm PhCH2CH(+NH3)COOp-C6H4CH2CH(+NH3)COOAminoaxit dị vòng HN CH2 CH COO + NH3 N Prolin Pro Hydroxyprolin Hypro H N H H HO H Tryptophan* Try Tính chất vật lý H COO- N H COOH CH2 CH COO +NH3 - N H + - α-amino axit tồn dạng ion lưỡng cực, RCH(N H )COO− , tạo cấu trúc tinh thể ion (các phân tử liên kết với tác tương tác tĩnh điện liên phân tử mạnh mẽ) khác với phân tử trung hòa có khối lượng phân tử hầu hết amino axit bị nhiệt phân mà khơng nóng chảy - Do cấu trúc ion lưỡng cực mà hầu hết amino axit tan đáng kể nước (tạo liên kết H liên kết ion - lưỡng cực) không tan dung môi không phân cực Tính chất hóa học a Tính lưỡng tính OH- + Tính bazo ←     H3N+CHRCOOH cation A H3N+CHRCOO- + H2O ion lưỡng tính B tÝnhaxit   → H2NCHRCOO+- H3O+ anion C - Điểm đẳng điện (pI) giá trị pH thu đựơc amino axit tồn dạng ion lưỡng cực với điện tích không pI = (pKa1 + pKa2)/2 Dưới tác dụng điện trường, aminoaxit di chuyển cácđiện cực + Khi pH < pI : cation A chiếm ưu thế, nên di chuyển phía catot, + Khi pH > pI : anion C chiếm ưu nên di chuyển phía anot + Khi pH = pI điện tích cân nên amino axit không chuyển dịch Bảng 22-2 Tính axit-bazơ amino axit Amino axit Mạch nhánh trung hòa pK*a pK*a pI Glycin 2,34 9,60 5,79 Alanin 2,34 9,69 6,00 Valin 2,32 9,62 5,96 Leucin 2,36 9,60 5,98 Isoleucin 2,36 9,60 5,98 Methionin 2,28 9,21 5,74 Prolin 1,99 10,60 6,30 Phenylalanin 1,83 9,13 5,48 Tryptophan 2,83 9,39 5,89 Asparagin 2,02 8,80 5,41 Glutamin 2,17 9,13 5,65 Serin 2,21 9,15 5,68 Threonin 2,09 9,10 5,60 Amino axit Mạch nhánh ion pK**a pKa pKa pI Axit aspatic 1,88 3,65 9,60 2,77 Axit glutamic 2,19 4,25 9,67 3,22 Tyrosin 2,20 9,11 10,07 5,66 Cystein 1,96 8,18 10,28 5,07 Lysin 2,18 8,95 10,53 9,74 Arginin 2,17 9,04 12,48 10,76 Histidin 1,82 6,00 9,17 7,59 * Trong tất amino axit pK a1ứng với sựđiện ly nhóm cacboxyl pK a2ứng với sựđiện ly nhóm amoni ** Trong tất amino axit pKa1ứng với sựđiện ly nhóm cacboxyl RCH(+NH3)COOH Dựa sở điện di người ta tách nhận biết amino axit cáchđặt băng giấy lọc tẩm ướt dung dịch hỗn hợp amino axit hai điện cực phân tử mang điện chuyển dịch phía điện cực điện cực với vận tốc phụ thuộc vào điện tích chúng vàđiện thếđược áp dụng Điện tích phân tử lại phụ thuộc pH Băng giấy lọc sẽđổi màu phản ứng thuốc thử với amino axit, so sánh vị trí màu hình thành băng giấy mẫu chuẩn xác định amino axit b Phản ứng nhiệt phân aminoaxit + α - aminoaxit tạo điamit vòng (đixetopiperazin) HN t O → O NH CH2(NH2)- COOH + β- aminoaxit tạo axit cacboxylic α,β không no + 2H2O t R – CH(NH2) – CH2 – COOH → RCH=CHCOOH + γ, δ – aminoaxit tạo lactam + NH3 O C H N O H nhiÖt H- H2O C N H c Phản ứng nhóm cacboxyl nhóm amin CH3 – CH(NH2)- COOH + NaOH  → CH3 – CH(NH2)- COONa + H2O CH3 – CH(NH2)- COOH + HCl  → CH3 – CH(NH3+Cl-)- COOH CH3 – CH(NH2)- COOH + C2H5OH HCl →  CH3 – CH(NH2)- COOC2H5 + H2O CH3 – CH(NH2)- COOH + CH3I  → CH3 – CH(NHCH3)- COOH CH3 – CH(NH2)- COOH + CH3COCl OH  → CH3 – CH(NHCOCH3)COOH + HCl → CH3 – CH(OH)- COOH + N2 + H2O CH3 – CH(NH2)- COOH + HNO2  Chú ý: α- aminoaxit tác dungk trực tiếp với anhiđrit axetic hay axetylclorua tạo thành azlacton − ( CO ) O CH 3  → d Phản ứng màu với ninhiđrin thành phức xanh tím Phức xanh tím ĐIỀUCHẾ a.Thuỷ phân protein Thuỷ phân protein nhờ xúc tác axit, kiềm hay enzim thu hỗn hợp L-aminoaxit: H2N-CH CO NH -CH CO - HN-CH R' R H2N-CH R COOH CO - H2O/H R" + H2N-CH R' CO HN-CH R" COOH + Nhờ phương pháp thích hợp (sắc, kí, điện li ) tách riêng rẽ aminoaxit b.Amin hoá axit α-halogencacboxylic (phưong pháp Peckin) Cho axit α -halogencacbõylic tác dụng với dung dịch amoniac đặc nhiệt độ phòng thu α -aminoaxit H2N-CH COOH + H2N-CH COO NH3 + NH X + NH4Br c.Ankyl hoá este axit aminomalonic N-thế Este axit aminomolonic N-thế (III) điều chế từ đietyl monobrommalonat (I) kali phtalimiđat (II): O BrCH(COOC2H5)2 O - + N K + (I) N -KBr CH(COOC2H5)2 (III) (II) O O DietylN-phtalimitmalonat Đietyl N-phtalimit malonat (III) ankyl hoá ankyl halogenua hợp chất caconyl α , β -khơng no, sau đun nóng sản phẩm ankyl hố mơi trường axit xảy qua q trình thuỷ phân este đecacboxyl hố thu α aminoaxit: O O CH(COOC2H5)2 N (III) O H3O+ -CO2 1)Bazo (III) R-CH - COO + O + NH3 CR(COOC2H5)2 N 2) RX COOH C2H5OH + COOH Phương pháp dùng để điều chế nhiều a-aminoaxit, ví dụ methionin, axit glutanic : Me thionin 1) C2H5ONa H2O/H+ O N (III) O CH(COOC2H5)2 2) CH3SCH2CH2Cl to CH3SCH2CH2-CH - COO + NH3 H2O/H+ HOOCCH2CH2-CH - COO 2) CH2=CH-COOC2H5 to NH3 + Axit glutamic 1) C2H5ONa d.Tổng hợp Streckơ (Strecker) Các α -aminoaxit tổng hợp cách thuỷ phân α -aminnonitrin theo sơ đồ phản ứng: RCH=O +NH3 + HCN + R-CH-N NH2 N H2O/H + R-CH COO - + NH e Điều chế ε ω-aminoaxit Axit ε - aminocaproic axit ω - aminoenantoic (đều khơng có thiên nhiên) ngun liệu quan trọng để sản xuất tơ capron tơ enang Axit ε - aminocaproic điều chế từ oxim xiclohexanon Khi đun nóng oxim với H2SO4 đặc thu caprolactam, sau thuỷ phân thành axit εaminocaproic: O N-OH H SO đ ặ c H2N-OH OH2 Oxim xiclohexanon H2O/H + H2 H2 C C H2C C C H2 H C=O NH H2N-(CH2)5-COOH Axit ω-aminoenantoicđược điều chế từ etilen cacbon tetraclorua nhờ phản ứng telome hoá tạo thành 1, 1, 1, - tetraclohepan, sau thuỷ phân amin hoá: CH2=CH2 CCl4 ClCH2-(CH2)5-CCl3 NH3 ClCH2-(CH2)5-COOH H2O/H2SO4 NH2CH2-(CH2)5-COOH II PEPTITVÀPROTEIN II.1 Peptit Khái niệm peptit - Peptit hợp chất hữu chứa từ đến 50 gốc α-aminoaxit liên kết với liên kết peptit O H C N Liên kết peptit (amit) : Phân loại: + Từ hai amino axit (giống khác nhau) tạo dipeptit, ba amino axit tạo trpeptit + Nếu có từ đến 10 mắt xích amino axit, peptit gọi oligopeptit Polipepetit mạch gồm nhiều amino axit Trong thực tế sử dụng thường không phân biệt rõ ràng hai thuật ngữ peptit polipeptit Protein cấu thành từ hay nhiều mạch peptit mà mạch chứa tới vài trăm amino axit Tổng số mắt xích dao động từ 50 đến 1000 Danh pháp: Theo qui định, amino axit chứa nhóm amin tự (N-đầu mạch) viết bên trái amino axit chứa nhóm cacboxyl tự (C-cuối mạch) viết bên phải Tiếp vị ngữ "in" thay "yl" cho tất amino axit mạch từ trái sang phải, trừ amino axit có nhóm cacboxyl tự (C-cuối mạch) làđược giữ nguyên Chú ý: Tyrosylthreonyltryptophan (Chúý tryptophan amino axit có tên gọi khơng kết thúc "in") Ví dụ 1: (a) Gọi tên dipeptit khác hình thành từ alanin glyxin (b) Sử dụng alanin, glyxin tyrosin tạo tripeptit ? (c) Trong số peptit câu (b) có phân tửđồng thời chứa loại amino axit ? (d) Có tetrapeptit hình từ amino axit câu (b) ?  (a) Bốn dipeptit : Ala.Ala; Ala.Gly; Gly.Ala; Gly.Gly (b) 3× 3× = 33 = 27 tripeptit (c) 3× 2× = 3! = tripeptit (d) 34 = 81 tetrapeptit Tổng hợp peptit: Khác với nhiều loại hợp chất hữu khác, phản ứng tổng hợp (điều chế) peptit phức tạp Không thể tổng hợp peptit mong muốn nhờ phản ứng trùng ngưng phân tử aminoaxit khác nhau, tạo hỗn hợp peptit Ví dụ trường hợp đơn giản ngưng tụ hai phân tử aminoaxit khác tạo đipeptit: Gly-Gly Glixin + Alanin Ala-Ala -H2O Gly-Ala Ala-Gly Do để tổng hợp peptit có trật tự xác định đơn vị aminoaxit phân tử cần phải “bảo vệ” nhóm amino hay nhóm cacboxyl khơng cần 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 ảnh hưởng đến tồn liên kết peptit a Bảo vệ nhóm amino: Nhóm amino thường bảo vệ nhóm benzyloxicacbonyl (C 6H5 - CH2O - C -, gọi O cacbobenzonxi kí hiệu Cbz)bằng cách cho aminoaxit phản ứng với benzyl clofomiat (C6H5-CH2-O-CO-Cl, cacbonbenzoxi clorua) dung dịch Ví dụ: + - dd NaOH C6H5CH2OCOCl+ H3NCH2COO 5oC - 30 + H3O C6H5CH2OCONHCH2COO C6H5CH2OCONHCH2COOH Benzyloxicacbonylglyxyl Sau tổng hợp peptit nhóm bảo vệ loại khỏi phân tử peptit nhờ phản ứng hiđro phân: C6H5CH2-OCONHCHCO R NHCHCO- R1 + HOCONHCHCO NHCHCO- R1 C6H5CH3 R b Bảo vệ nhóm cacboxyl: H2/Pd CO2 + H2NCHCO R NHCHCO- R1 Nhóm cacbonxyl thường bảo cách chuyển thành metyl hay etyl benzyl este Nhóm este dễ thuỷ phân nhóm peptit nên loại khỏi phân tử peptit cách thuỷ phân dung dịch kiềm: C6H5CH3 + HOCONHCHCO NHCHCO- CO2 + H2NCHCO NHCHCO- R .- C-NHCH(R)-COOCH3 O - OH/H2O R1 H3O+ R - C-NHCH(R1)-COOH O R1 + CH3OH Riêng nhóm benzyloxi (C6H5CH2O-) loại nhờ phản ứng hiđro phân: - C-NHCH-CO(R)OCH2C6H5 O H2/Pd .- C-NH(R)CH-COOH + C6H5CH3 O c Ngưng tụ aminoaxit bảo vệ Thực phản ứng ngưng tụ aminoaxit có nhóm chức bảo vệ thu peptit mong muốn Ví dụ tổng hợp peptitthreonylalanin: C6H5CH2OCONHCH-COOH + H2NCHCOOCH2C6H5 CH3CHOH Threonin đ ã bảo vệ-NH2 DDC -H2O CH3 Alanin đ ã bảo vệ-COOH C6H5OCONHCH-CO H2/Pd/C CH3COOH DDC -H2O HNCHCOOCH2C6H5 CH3CHOH CH3 Cbz-Thr-Ala CH2C6H5 _ + H3NCH-CO HNCHCOO + C6H5CH3 + CO2 CH3CHOH CH3 5.XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC Để xác định cấu trúc peptit thường thực bước sau: a Xác định thành phần aminoaxit phân tử peptit: Thuỷ phân hoàn toàn peptit thành hỗn hợp aminoaxit (thường thuỷ phân dung dịch HCl 6N 110 0C 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 b Xác định trình tự xếp đơn vị aminoaxit phân tử peptit: + Xác định aminoaxit “đầu N” - Phương pháp Sanger Cho peptit phản ứng với 2,4-đinitro-flobenzen thu dẫn xuất 2,4đinitrophenyl 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 O 2N HCl, to O2N NHCHCONH-CHCONO2 NHCHCOOH + R R H3N+ CH-COO R R N-(2,4-đinitrophenyl) aminoaxit - Phương pháp Edman Cho peptit tác dụng với phenylosothioxionat C 6H5N=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 N=C=S phenyl iso thioxyanat + NH2 R R' Ph C=S N NH CH C=O Ph R CH NH C=O CH NH C=O NH R'' CH C=O R' HCl H2O R CH NH R'' CH C=O NH phenyl thiohydantoin + NH2 CH C=O C=S O=C R' CH C=O NH R'' CH 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” + Xác định aminoaxit “đầu C” Thuỷ phân peptit nhờ enzim cacboxipeptiđaza -NH-CHR3-CO-NH-CHR2-CO-CHR1-COO- cacboxypep   tidâz → -NH-CHR3-CO-NHCHR2-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 + 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 R N C CH CH N CH2 H CH2SCH3 H 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 II.2.PROTEIN Khái niệm phân loại Protein cấu thành từ hay nhiều mạch peptit mà mạch chứa tới vài trăm amino axit Tổng số mắt xích dao động từ 50 đến 1000 Protein chia làm loại: - Protein đơn giản protein thủy phân hoàn toàn thu αaminoaxit Ví dụ: anbumin lòng trắng trứng, sữa, ; globulin có lòng đỏ trứng, , keratin có tóc móng, - Protein phức tạp gọi proteit protein thủy phân ngồi aminoaxit có thành phần “phiprotein” Ví dụ: nucleoprotein, cromoprotein, Ngồi phân chia thành hai loại protein hình sợi protein hình cầu Tính chất a Tính tan: - Protein hình cầu tan nước VD: anbumin, hemoglobin, - Bảo vệ nhóm –NH2 Gly Dùng nhóm benzyloxicacbonyl (kí hiệu Z) + (Z- Cl) H3N-CH2-COO- + 2OH-  → Z- NH-CH2- C6H5- CH2-O-CO-Cl + COO + Cl + 2H2O Z-NH-CH2-COO- + H+  → Z–NH-CH2-COOH - Bảo vệ nhóm –COOH Ala: H O H2H-CH(CH3)-COOH + HO-CH2-C6H5 − → H2N-CH(CH3)-COOCH2-C6H5 - Hoạt hóa nhóm – COOH Gly N ( C H ) ; −HCl Z-NH-CH2-COOH + Cl-CO-OC2H5   → Z-NH-CH2-COO-COOC2H5 - Tạo liên kết peptit − CO ; − C H OH → Z-NH-CH2-COO-COOC2H5 + H2N-CH(CH3)-COOCH2-C6H5     Z-NH-CH2-CONH-CH(CH3)-COOCH2-C6H5 - Gỡ bỏ nhóm bảo vệ: H / Pt  → H2N-CH2-CONHZ-NH-CH2-CONH-CH(CH3)-COOCH2-C6H5 CH(CH3)-COOH + CO + C6H5CH3 2 2 Bài 3: a/ Từ benzen tổng hợp axit 4-aminometylxiclohexancacboxylic (A) Ph-CH2-CH(NH2)-COOH (Phe), p-HO-Ph-CH2-CH(NH2)-COOH(Tyr) b/ Có thể phân tách hỗn hợp chất phương pháp điện di khơng? Vì sao? Cho biết pKa axit Phe(1,9; 9,1); Tyr(2,3; 9,13; 10,1) Hướng dẫn: Vì pHI Tyr Phe gần nên không tách hai aminoaxit tách A Dạng4: Dạng tổng hợp Bài 1: Hợp chất X chứa loại nguyên tố có cơng thức phân tử trùng với cơng thức đơn giản nhất; C chiếm 23,166%; H chiếm 1,4257% X có chứa O Nung nóng 1,544 gam chất X với Na để chuyển nguyên tố X thành hợp chất vô đơn giản Sau hòa tan vào nước dung dịch A Lấy dung dịch A Lấy dung dịch A cho phản ứng với dung dịch Br thi dung dịch làm xanh hồ tinh bột Lấy dung dịch A cho phản ứng với dung dịch muối Fe3+ thu kết tủa màu xanh không bị môi trường axit Lấy dung dịch A cho phản ứng với lượng Br2 vừa đủ sản phẩm tạo phản ứng vừa hết với 80ml dung dịch Na2S2O3 0,1M Khi lấy 1,554 gam chất X phản ứng với NaNO2 có mặt HCl thu 22,4 ml (đktc) khí khơng màu, không mùi , không cháy Xác định công thức phân tử X Giả sử X có vai trò quan trọng thẻ sống X có cấu tạo nào? Hướng dẫn: 1,554 gam X có mC = 0,36 gam ⇒ nC = 0,03 mol; nH = 0,022 mol A phản ứng với dd Br2 tạo dung dịch làm xanh hồ tinh bột (I2) nên A có I- , X có I → 2Br- + I2 2I- + Br2  → Na2S4O6 + 2NaI I2 + 2Na2S2O3  nI = nNa2S2O3 = 0,008 ⇒ nI (X) = 0,008 (mol) X phản ứng với NaNO2/HCl cho khí khơng màu, khơng mùi, khơng cháy N nên X có nhóm NH2 → R(OH)n + nN2 + nH2O + nNaCl Z: R(NH2)n + nNaNO2 + nHCl  nN(X) = 2nN2 = 0,002 (mol) ⇒ nO = 0,0008 mol nC: nH : nO : nN: nI = 15: 11: : 1: X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nên X có cơng thức C15H11O4NI4 X có vai trò quan trọng thể sống nên X là: Bài 2:Cho peptit P(C22H36N4O7S2) Để xác định cấu trúc P người ta tiến hành bước sau: CH 2OH MeI / K 2CO3 1,3−điazol / H 2O P(M đvC) HSCH  2  → P1(M + 2)    → P2(M + + 28)     → P3 P3 Decacboxypeptidaza H2O -Val H2O P4 BrCN - -Br -MeSCN P5 H2O P6 + Q Thr + Val-Cys-S-Me § ipeptitaminopeptiaza(*) 1,3-diazol/H2O O3 Q(C5H8O3) Q1 H2SO4, t Q2(C5H8O3) (COOH)2 + HO-CH2CH2COOH H2O2/H+ P6 (*) cho phép thủy phân cắt đipeptit từ phía đầu N peptit ban đầu Hãy xác định công thức cấu tạo chất sơ đồ cấu trúc có P? Hướng dẫn: P4: Bài 3: (HSGQG 2015) L-Carnitine (vitamin BT) amino axit có thể người, đóng vai trò then chốt việc vận chuyển axit béo vào ti thể (nơi sản xuất lượng cho tế bào), cung cấp lượng đến nhiều quan thể tim, gan, tế bào miễn dịch Carnitine tổng hợp theo sơ đồ sau: H EtONa (C4H8O2) Carnitine (C7H15NO3) BrCH2CN EtONa (C6H10O3) I H2O, Hg(OAc)2 NaBH4 K T EtONa/EtOH L -H MeI Ag2O/H2O B2H6 AcCl M (C6H13NO2) S (C4H7NO2) o KOH/EtOH, t Q Py Br2/PBr3 N dd NaOH (l), to HCl (l) P (C6H11NO3) Biết H mạch hở, phản ứng với dung dịch NaOH; carnitine tồn dạng ion lưỡng cực a) Xác định công thức cấu tạo chất H, I, K, L, M, N, P, Q, S, T carnitine b) Trình bày chế phản ứng tạo I c) Trình bày sơ đồ tổng hợp carnitine từ epiclohiđrin chất hữu không nguyên tử cacbon (các tác nhân vơ có sẵn) O Cl epiclohiđrin Hướng dẫn giải a) Do H mạch hở, phản ứng với dung dịch NaOH nên H axit este H có độ bất bão hòa 1, phản ứng có mặt EtONa tạo I (C6H10O3) có độ bất bão hòa phản ứng từ H sang I phản ứng thế, H axit EtONa tác nhân phản ứng mà xúc tác Như phân tử H phản ứng với hai nguyên tử cacbon H AcOEt phản ứng phản ứng ngưng tụ Claisen O H OEt K OEt AcNH OH O AcNH O OH NH2 P Q Br OEt N M O O AcNH OEt NH2 L CN O O O OEt NC OEt I O O O O OH N OH - O N T S O OCarnitine b) Cơ chế phản ứng tạo I (cơ chế ngưng tụ Claisen): OEt H -EtOH O O- OEt - EtO OEt -EtO - OEt O O I CH2COOEt O OEt O c) Sơ đồ tổng hợp carnitine từ epiclohiđrin: O Cl Me3N.HCl OH N Cl- Cl +KCN OH OH N Cl- CN H3O + dd NH3 (l) N O OCarnitine Bài 4.(HSGQG 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 pH I giải thích xếp Thủy phân hồn tồn nonapeptit X thu đượcArg, Ala, Met, Ser, Lys, Phe2, 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 Hưóng dẫn : a COO COOH H H 3N H3N CH2OH H CH2SO3 nh S) L-Serin (cÊu h× nh R) Axit L-xisteic (cÊu h× b pKa (xistein): 1,96 (COOH) ; 8,18 (SH) ; 10,28 (NH+3) pHI (xistein) = (1,96 + 8,18) / = 5,07 Ở pH = 1,5 : HS - CH2 - CH (NH3+) - COOH pH = 5,5 : HS - CH2 - CH (NH2) - COO2 Trình tự tăng dần pHI : Axit xisteic < selenoxistein < xistein < serin 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 Bài 5: (Đề thi HSG quốc gia, Việt Nam - 2002) Thuỷ phân protein (protit) thu đợc số aminoaxit có công thức pKa nh sau: Ala CH3CH(NH2)COOH (2,34; 9,69; Ser HOCH2CH(NH2)COOH (2,21; 9,15) Asp HOOCCH2CH(NH2)COOH (1,88; 3,65;9,60) Orn H2N[CH2]3CH(NH2)COOH (2,10; 8,90; 10,50) Arg H2NC(=NH)NH[CH2]3CH(NH2)COOH (2,17; 9,04; 12,48) N H COOH Pro (1,99; 10,60) ViÕt tªn IUPAC công thức Fisher pH I Arg, Asp, Orn Trên công thức ghi (trong ngoặc) giá trị pK a bên cạnh nhóm chức thích hợp Biết nhóm -NHC(=NH)NH có tên guanidino Ala Asp có thành phần cấu tạo aspactam (một chất có độ cao saccarozơ tới 160 lần) Thuỷ phân hoàn toàn aspactam thu đợc Ala, Asp CH3OH Cho aspactam tác dụng với 2,4-dinitroflobenzen thuỷ phân đợc dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl Asp sản phẩm có công thức C4H9NO2 Viết công thức Fisher tên đầy đủ aspactam, biết nhóm -COOH Asp không tự Arg, Pro Ser có thành phần cấu tạo nonapeptit bradikinin Thủ ph©n bradikinin sinh Pro-Pro-Gly ; Ser-ProPhe ; Gly-Phe-Ser ; Pro-Phe-Arg ; Arg-Pro-Pro ; Pro-Gly-Phe ; PheSer-Pro (a) Dùng kí hiệu chữ (Arg, Pro, Gly, ), cho biết trình tự aminoaxit phân tử bradikinin (b) Viết công thức Fisher cho biết nonapeptit có giá trị pH I khoảng ? ( 6; > 6) HD Aminoaxit sinh từ protein có cấu hình L : COO- (1,88) COO- (2,17) H2 N C H (9,04) (CH2)3 NH C NH2 (12,84) NH2 axit-(S)-2-amino-5-guanidinopentanoic COO- (2,10) H3+N C H (9,60) CH2 COOH (3,65) axit-(S)-2-amino-5-butandioic H2 N C H (8,90) (CH2)3 N+H3 (10,50) axit-(S)-2,5-diaminopentanoic Aspactam : COOCH3 CH3 CH CO NH CH COOCH3 NH3Cl CH3 CO NH C H H2 N C H Metyl N-(L-α -aspactyl)-L-alaninat CH3 CH2COOH (a) Bradikinin : Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg, (b) pH I >> phân tử chứa nhóm guanidino, cßn cã vßng piroliddin COOH CO HN C H CO HN C H (CH2)3NHC(=CH)NH2 CO N H CH2C6H5 CO HN C H CO NH CH2 CO HN C H CH2OH CO N H CH2C6H5 CO N H H2N C H (CH2)3NHC(=CH)NH2 Bài 6: Cáchợp chất dạng liên hợp monosaccarit oligopeptit có nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực hóa sinh Một hợp chất dạng có cơng thức phân tử C34H45N5O11 (kí hiệu AmAd) tổng hợp từ D-glucozơ pentaclophenyl este pentapeptit (kí hiệu P) theo sơ đồ đây: Trong sơ đồ chuyển hóa trên, A1-A2-A3-A4-A5 pentapeptit tạo thành từ amino axit A1, A2, A3, A4 A5, với nhóm –NH2 đầu N bảo vệ nhóm Boc (tert-butyloxicacbonyl), nhóm –COOH đầu C hoạt hóa nhóm pentaclophenyl D-Glucozơ hợp chất P phản ứng với theo tỉ lệ 1:1, có mặt xúc tác imiđazol, tạo thành monoeste Xử lý este với CF 3COOH CH2Cl2 để loại bỏ nhóm Boc, thu monoeste Q; Q tượng quay hỗ biến Trong hỗn hợp dung môi CH3COOH/piriđin (1:1, v/v), Q chuyển hóa thành AmAd AmAd có khả quay hỗ biến AmAd không chịu tác động enzym aminopeptiđaza cacboxipeptiđaza Khi thủy phân AmAd có mặt enzyme chimotripsin thu tripeptit A có khối lượng mol 279 g/mol hợp chất B Phân tích peptit A phương pháp Edman (phương pháp xác định amino axit đầu N phenyl isothioxianat C6H5N=C=S) thu phenylthiohinđantoin có khối lượng mol 192 g/mol Thủy phân hợp chất B mơi trường axit lỗng thu L-leuxin hợp chất C.Cả B C có khả quay hỗ biến Cho C tác dụng với CH3OH có mặt HCl khí làm xúc tác nhiệt độ thích hợp thu hợp chất D, C17H25NO8, khơng có khả quay hỗ biến Một mol C tác dụng vừa đủ với bốn mol axit periođic (H5IO6); phân tích hỗn hợp sau phản ứng thấy có HCHO, HCOOH hợp chất E; điều kiện đó, B khơng tạo HCHO Người ta điều chế E đun nóng nhẹ hỗn hợp gồm axit monocloaxetic ClCH 2COOH amino axit F dung dịch đệm pH 7.0 Biết rằng: Trong điều kiện phản ứng, axit periođic phân cắt liên kết C-C 1,2-điol, α-hiđroxixeton 1,2-đixeton Enzym chimotripsin xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptit phía đầu C amino axit Phe, Tyr, Trp Tất amino axit pentapeptit α-amino axit tự nhiên thuộc dãy L nằm số amino axit cho đây: Tên Tên viết Công thức cấu tạo viết Công thức cấu tạo tắt tắt Gly H2NCH2COOH Lys H2N(CH2)4CH(NH2)COOH (C2H5NO2, M= 75) (C6H14N2O2, M= 146) Ala CH3CH(NH2)COOH Tyr p-HOC6H4CH2CH(NH2)COOH (C3H7NO2, M= 89) (C9H11NO3, M= 181) Leu (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH ILe CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH (C6H13NO2, M= 131) (C6H13NO2, M= 131) Trp His (C11H12N2O2, M= 204) (C6H9N3O2, M= 155) Phe C6H5CH2CH(NH2)COOH Arg H2NC(=NH)NH(CH2)3CH(NH2)COOH (C9H11NO2, M= 165) (C6H14N4O2, M= 174) Hãy xác định cấu tạo hợp chất từ A đến E, monoeste Q biểu diễn AmAd dạng công thức cấu trúc Giải thích hình thành AmAd từ Q môi trường CH3COOH/piriđin HD: - Từ khối lượng mol phenylthiohinđantoin suy khối lượng mol amino axit đầu N tripeptit A là: 192 + 18 – 135 = 75 Do đó, amino axit đầu N peptit A glyxin - Tính tốn cho thấy A tripeptit tạo thành từ hai mắt xích glyxin mắt xích phenylalanin Vì A tạo thành cắt mạch AmAd enzyme trimotripsin nên A phải có trình tự: Gly-Gly-Phe - Peptit A có CTPT C13H17N3O4, suy hợp chất B có công thức phân tử C21H32N2O9 Thủy phân B dung dịch axit loãng thu L-leuxin, C 6H13NO2 hợp chất C, suy C có CTPT C15H21NO8 B tạo thành liên kết este nhóm –COOH L-Leuxin với nhóm -OH bậc I C (kết hợp với thông tin phản ứng C với H5IO6) - Phân cắt mol C cần vừa đủ mol axit periođic, tạo HCHO (1 mol) HCOOH (3 mol) hợp chất E (1 mol) Tính tốn cho thấy E có CTPT C11H13NO5 E điều chế cách đun nóng nhẹ ClCH 2COOH với amino axit F, suy F có CTPT C9H11NO3, F tyrosin Sơ đồ chuyển hóa ClCH 2COOH tyrosin thành D trình bày - Hợp phần đường hợp chất D D-glucozơ, kết hợp thông tin suy cấu trúc B, C D sau (nếu thí sinh viết B C dạng mạch hở cho điểm tối đa): - Cấu trúc AmAd dạng liên hợp hợp phần đường pentapeptit AmAd bị phân cắt hai liên kết peptit đầu C tyrosin phenylalanine - Chuyển hóa D-glucozơ pentaclophenyl este pentapeptit (hợp chất P) thành AmAd: Ở giai đoạn đầu tiên, pentaclophenyl este pentapeptit phản ứng chọn lọc với nhóm OH bậc I D-glucozơ (do thuận lợi mặt không gian); sản phẩm tạo thành xử lý với CF3COOH/H2O nhóm Boc loại bỏ, tạo thành monoeste Q Trong môi trường CH 3COOH/piriđin, monoeste Q thực chuyển vị Amadori tạo thành xeton (R), hợp phần monosaccarit dạng mạch hở; Xeton nằm cân với AmAd, hợp phần monosaccarit tồn dạng furanozơ, phản ứng cộng nucleophin thuận nghịch nhóm OH C-5 với nhóm C=O xeton Bài8.(Đề thi HSG quốc gia, Việt Nam - 1997) Khi thủy phân hoàn toàn mol polipeptit X thu mol CH3CH(NH2)COOH (Alanin hay viết tắt Ala), mol N CH2 CH COOH HOOC(CH2)2CH(NH 2)COOH (Axit glutamic hay Glu), NH2 N mol H2N(CH2)4CH(NH2)COOH (Lysin hay Lys) H mol (Histidin hay His) Nếu cho X ArF) chất : N N H CH2 CH COOH NH-Ar phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen (kí hiệu thủy phân thu Ala, Glu, Lys hợp Mặt khác thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thu Lys tetrapeptit Ngoài thủy phân khơng hồn tồn X cho ta dipeptit Ala-Glu, Ala-Ala His-Ala Xác định công thức cấu tạo tên polipeptit X Sắp xếp amino axit theo trật tự tăng dần pH I, biết giá trị pHI 3,22; 6,00; 7,59 9,74 Viết công thức cấu tạo dạng chủ yếu aminoaxit pH 13 Dưới tác dụng enzim thích hợp aminoaxit bị decacboxyl hóa (tách nhóm cacboxyl) Viết cơng thức cấu tạo sản phẩm decacboxyl hóa Ala His So sánh tính bazơ nguyên tử N phân tử hai sản phẩm Giải thích HD: Xác định cấu tạo gọi tên :  Thủy phân hoàn toàn mol X tạo mol Ala, mol Glu, mol Lys mol His ⇒ X tripeptit  X phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen (kí hiệu ArF) thủy phân thu CH2 CH COOH Glu, Lys hợp chất: ⇒ His aminoaxit Ala, N NH-Ar N-đầu mạch NH  Thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thu Lys tetrapeptit ⇒ Lys aminoaxit C-cuối mạch  Thủy phân khơng hồn tồn X cho ta dipeptit His-Ala, Ala(CH2)4 NH2 Ala, Ala-Glu⇒ N CH2 CH CONH CH CONH CH CONH CH CONH CH COOH trật liên kết NH2 CH3 CH3 (CH2)2 COOH aminoaxit N H X : His-Ala-Ala-Glu-Lys Công thức X : Trật tự tăng dần pHI : Glu (pI = 3,22) < Ala (pI = 6,00) < His (pI = 7,59) < Lys (pI = 9,74) Công thức cấu tạo dạng chủ yếu aminoaxit : pH = : CH3CH(+NH3)COOH (Ala), + CH2 CH COOH HOOC-(CH2)2-CH(+NH3)-COO- H N (Glu) N+H3 + + N H3N -(CH2)4-CH( NH3)-COOH (Lys) H (Hys) pH = 13 : CH3CH(NH2)COO- - (Ala), - OOC-(CH2)2-CH(NH2)-COO (Glu) H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COO- (Lys) (Hys) N N H CH2 CH COONH2 Từ Ala tạo CH3-CH2-NH2 (A) từ His tạo : N CH2 CH2 NH2 N H (B) Tính bazơ N A mạnh có nhóm C 2H5- gây hiệu ứng +I làm tăng mật độ electron N, (B) có dị vòng gây hiệu ứng -I làm giảm mật độ electron N nhóm -NH2 Bài 9(HSGQG 2005) L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK = 1,99 pK2 = 10,60 Piroliđin (C4H9N) amin vòng no năm cạnh Viết công thức Fisơ công thức phối cảnh L-prolin Tính pHI hợp chất Tính gần tỉ lệ dạng proton hoá H2A+ dạng trung hoµ HA cđa prolin ë pH = 2,50 Tính gần tỉ lệ dạng đeproton hoá A dạng trung hoà 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-4phenylpiperiđin Hớng dẫn giải: COOH NH H N COOH H pHI = 1,99 + 10,60 6,30 H = COOH ¸p dơng phơng trình COOH Henderson - Hasselbalch NH K1H H [HA][H+] H A+ HA + H+ [K H12A=+] N H [HA] [H2A;+] Suy ra: lg [HA] +] = pH - pK1 = 2,50 [H2A 3,24 1,99 = 0,51 = VËy pH = 2,50 dạng trung hoà chiếm nhiều dạng proton hoá 3,24 lần Hay tỉ lệ dạng proton hoá dạng3,24 trung hoà = K2 0,309 HA 0,90 + H +A [ A−] [HA] [ A−] [HA] lg − = pH − pK2 = 9,70 − 10,60 = − = 0,126 ≅ trung VËy ë pH = 9,7 tØ lƯ gi÷a dạng đeproton hoá dạng hoà Bi 11: pirocatechol + Cl-CH2COCl POCl3 +NH3 B +CH3NH2 B1 A H2/Pd H2/Pd C C1 Trong thể chất C C1 tạo từ tyrosin theo sơ đồ OH OH OH OH Tyrosin enzim(II) enzim(I) enzim(III) COOH NH2 NH2 Xác định công thức chất gọi tên enzim? Hướng dẫn: C enzim(IV) C TÀILIỆUTHAMKHẢO 1- Cơ sở hoá học hữu - Trần Quốc Sơn - Đặng Văn Liếu (tập 1, 2, 3) – NXB Đại học sư phạm 2- Hoá học hữu - Đặng Như Tại – Trần Quốc Sơn – NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 3- Danh pháp hợp chất hữu - Trần Quốc Sơn (chủ biên) – Trần Thị Tửu – NXB Giáo Dục 4- Bài tập hố học hữu - Ngơ Thị Thuận – NXB Khoa học kỹ thuật 5- Bài tập hoá học hữu - Thái Doãn Tĩnh – NXB Khoa học kỹ thuật 6- Tuyển tập olympic hoá học Việt Nam quốc tế(tập 1, 2, 3, 4, 5) – Hội hoá học Việt Nam – NXB Giáo Dục 7- Các đề thi chọn HSG quốc gia, quốc tế hàng năm ... nhau) tạo dipeptit, ba amino axit tạo trpeptit + Nếu có từ đến 10 mắt xích amino axit, peptit gọi oligopeptit Polipepetit mạch gồm nhiều amino axit Trong thực tế sử dụng thường không phân biệt... NH2CH2-(CH2)5-COOH II PEPTITVÀPROTEIN II.1 Peptit Khái niệm peptit - Peptit hợp chất hữu chứa từ đến 50 gốc α-aminoaxit liên kết với liên kết peptit O H C N Liên kết peptit (amit) : Phân loại: + Từ hai amino. .. phân liên kết peptit phía đầu C amino axit Phe, Tyr, Trp Tất amino axit pentapeptit α -amino axit tự nhiên thuộc dãy L nằm số amino axit cho đây: Tên Tên viết Công thức cấu tạo viết Công thức cấu
- Xem thêm -

Xem thêm: Amino axit, peptit ôn HSG, Amino axit, peptit ôn HSG, A. LÝ THUYẾT VỀ AMINOAXIT, PEPTITVÀ PROTEIN

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay