1,01^365 = 37,8 (Mỗi nỗ lực, dù là nhỏ nhất, đều có Ý nghĩa)

AMINE

1. Khái niệm, phân loại, đồng phân, danh pháp
2. Khái niệm

– Amine là dẫn xuất của ammonia, trong đó nguyên tử hydrogen trong phân tử ammonia được thay thế bằng gốc hydrocarbon.

VD: CH₃NH₂, C₆H₅NH₂, CH₃ – NH – CH₃, (CH₃)₃N, …

2. Phân loại

3. Đồng phân

– Amine từ 2C trở lên có thể có các đồng phân: bậc amine, mạch carbon, vị trí nhóm amine.

– Khi viết đồng phân amine thì viết theo từng bậc, số đồng phân alkylamine: 2^n-1 (n < 5).

4. Danh pháp

♦ Tên gốc chức = tên gốc hydrocabon + amine (viết liền).

♦ Tên thay thế

+ Tên amine bậc một = tên hydrocarbon (bỏ e) + vị trí nhóm amine + amine

+ Tên amine bậc hai = N – tên gốc hydrocarbon + tên hydrocarbon mạch chính (bỏ e) + vị trí nhóm amine + amine

+ Tên amine bậc ba = N – tên gốc HC thứ nhất – N – tên gốc HC thứ hai + tên hydrocarbon mạch chính (bỏ e) + vị trí nhóm amine + amine (nếu gốc giống nhau thì dùng tiền tố di (2), tri (3), …)

♦ Tên thông thường: VD: C₆H₅NH₂: aniline.

1. Đặc điểm cấu tạo

– Trong phân tử amine, nguyên tử nitrogen còn cặp electron chưa liên kết tương tự ammonia  Amine có một số tính chất hóa học tương tự ammonia, riêng aniline còn dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong nhân thơm do ảnh hưởng của nhóm -NH₂.

III. Tính chất vật lí

– Ở điều kiện thường, CH₃NH₂, C₂H₅NH₂, CH₃ – NH – CH₃, (CH₃)₃N là những chất khí có mùi tanh của cá hoặc mùi khai; các amin có phân tử khối lớn hơn là chất lỏng hoặc rắn.

– Các amine có số carbon nhỏ thường tan tốt trong nước do tạo được liên kết hydrogen với nước, độ tan giảm khi số nguyên tử carbon trong gốc hydrocarbon tăng.

– Amine có nhiệt độ sôi cao hơn so với hydrocarbon có cùng số nguyên tử carbon.

Thứ tự giảm nhiệt độ sôi: Hợp chất ion > carboxylic acid > alcohol > amine > ester > hydrocarbon

– Ở điều kiện thường, aniline là chất lỏng, ít tan trong nước.

1. Tính chất hóa học
2. Tính base và phản ứng tạo phức

(a) Tính base

– Tương tự ammonia, các amine thể hiện tính base yếu: RNH₂ + H₂O RNH₃⁺ + OH^–

– Tính base: aniline < NH₃ < alkylamine.

– Thí nghiệm thể hiện tính base của amine:

♦ Đổi màu chất chỉ thị: Alkylamine đổi màu quỳ tím → xanh, phenolphthalein → hồng, aniline không làm đổi màu quỳ tím và phenolphthalein vì là base yếu hơn.

♦ Tác dụng với acid → muối ammonium

TQ: RNH₂ + HCl → RNH₃Cl

CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₃Cl              C₆H₅NH₂ + HCl → C₆H₅NH₃Cl

♦ Tác dụng với dung dịch muối → Muối ammonium + base mới (kết tủa)

TQ: 3RNH₂  + 3H₂O + FeCl₃ →  3RNH₃Cl  +  Fe(OH)₃↓_{nâu đỏ}

3CH₃NH₂ + 3H₂O + FeCl₃ → CH₃NH₃Cl + Fe(OH)₃↓_{nâu đỏ}

(b) Khả năng tạo phức

♦ Thí nghiệm tạo phức của methylamine:

– Bước 1: Cho khoảng 2 mL dung dịch CuSO₄ 0,1 M vào ống nghiệm.

– Bước 2: Thêm từ từ dung dịch methylamine 0,1 M vào ống nghiệm, lắc đều.

– Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa xanh lam sau đó kết tủa tan hết.

– Các amine như methylamine, ethylamine có khả năng hòa tan Cu(OH)₂ tạo dung dịch phức chất có màu xanh lam. PTHH: 4CH₃NH₂ + Cu(OH)₂ → [Cu(CH₃NH₂)₄](OH)₂

2. Phản ứng với nitrous acid (tính khử)

– Alkylamine bậc một tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thường tạo alcohol và giải phóng N₂.

TQ: RNH₂ + HNO₂ → ROH + N₂↑ + H₂O  PƯ dùng để nhận biết amine bậc một.

                   (HONO)

– Aniline tác dụng với nitrous acid ở nhiệt độ thấp (0 – 5 ^oC) tạo thành muối diazonium (thường dùng để tổng hợp phẩm nhuộm azo và dược phẩm).

PTHH: C₆H₅NH₂ + HNO₂ + HCl [C₆H₅N₂]⁺Cl^–

3. Phản ứng của aniline với nước bromine

♦ Thí nghiệm phản ứng của aniline với nước bromine.

– Bước 1: Cho khoảng 1mL nước bromine vào ống nghiệm

– Bước 2: Thêm từ từ vài giọt dung dịch aniline loãng vào ống nghiệm.

– Hiện tượng: Dung dịch bromine bị mất màu đồng thời xuất hiện kết tủa trắng.

– Tương tự phenol, aniline  giam gia phản ứng thế nguyên tử H trong vòng benzene dễ hơn benzene do có nhóm -NH₂ đẩy e vào vòng benzene. Phản ứng thế ưu tiên ở các vị trí ortho và para.

1. Ứng dụng và điều chế
2. Ứng dụng

– Aniline là nguyên liệu quan trọng để tổng hợp phẩm nhuộm (phẩm màu azo), dược phẩm (paracetamol) hay polymer.

– Một số diamine dùng làm nguyên liệu tổng hợp polymer. VD: hexamethylenediamine (H₂N – (CH₂)₆ – NH₂) được sử dụng để tổng hợp nylon-6,6.

2. Điều chế

♦ Alkyl hóa ammonia

– Alkylamine được điều chế từ ammonia và dẫn xuất halogen, tùy tỉ lệ mol các chất tham gia phản ứng có thể tạo được amine bậc một, bậc hai hoặc bậc ba.

♦ Khử hợp chất nitro

– Aniline và các arylamine thường được điều chế bằng cách khử hợp chất nitro (-NO₂) tương ứng bởi một số kim loại (Zn, Fe, …) trong dung dịch HCl.

C₆H₅NO₂ + 6[H]  C₆H₅NH₂ + 2H₂O

AMINO ACID

1. Khái niệm và danh pháp
2. Khái niệm

– Amino acid là hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử chứa đồng thời nhóm amino (-NH₂) và nhóm carboxyl (-COOH).

– CTTQ: (NH₂)_a – R – (COOH)_b

– Các amino acid thiên nhiên hầu hết là α – amino acid (R – CH(NH₂) – COOH).

– Có khoảng 20 loại amino acid cấu thành nên protein trong cơ thể (amino acid tiêu chuẩn) được chia thành: amino acid thiết yếu (cơ thể không tự tổng hợp được) và amino acid không thiết yếu (cơ thể tự tổng hợp được).

2. Danh pháp

– Tên thay thế = Vị trí NH₂ (2, 3, …) + amino + tên thay thế của carboxylic tương ứng.

– Tên bán hệ thống = Vị trí  NH₂ (α, β, …) + amino + tên thông thường carboxylic acid tương ứng.

1. Đặc điểm cấu tạo

– Các nhóm -COOH và nhóm -NH₂ tương tác với nhau làm cho phân tử amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực. H₂N – CH₂ – COOH  

                                         dạng phân tử                   dạng ion lưỡng cực (chủ yếu)

– Trong một số trường hợp, để đơn giản amino acid thường được biểu diễn ở dạng phân tử.

III. Tính chất vật lí

– Ở điều kiện thường, amino acid là chất rắn, khi ở dạng kết tinh chúng không có màu.

– Amino acid có nhiệt độ nóng chảy cao và thường tan tốt trong nước vì chúng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực.

1. Tính chất hóa học
2. Tính chất lưỡng tính

– Tính base: H₂N – CH₂ – COOH + HCl → ClH₃N – CH₂ – COOH

– Tính acid: H₂N – CH₂ – COOH + NaOH → H₂N – CH₂ – COONa + H₂O

2. Tính chất điện di

– Trong dung dịch, dạng ion chủ yếu của amino acid phụ thuộc vào pH của dung dịch và bản chất của amino acid: Ở pH thấp amino acid tồn tại chủ yếu ở dạng cation (tích điện +), ngược lại ở pH cao amino acid tồn tại chủ yếu dạng anion (tích điện -).

– pH thay đổi làm amino acid tích điện khác nhau và có khả năng di chuyển khác nhau dưới tác dụng của điện trường  Tính chất này gọi là tính điện di của amino acid.

– Tính điện di của amino acid là khả năng di chuyển khác nhau trong điện trường tùy thuộc vào pH của môi trường.

3. Phản ứng ester hóa

– Tương tự carboxylic acid, amino acid có thể tác dụng với alcohol tạo ester khi có mặt xúc tác acid mạnh (HCl khan, H₂SO₄ đặc, …)

H₂N – CH₂ – COOH + C₂H₅OH  H₂N – CH₂ – COOC₂H₅ + H₂O

Thực tế ester sinh ra dưới dạng muối do NH₂ tác dụng với HCl: ClH₃N – CH₂ – COOC₂H₅.

4. Phản ứng trùng ngưng

– Khi đun nóng trong điều kiện thích hợp, các ε – amino acid hoặc ω – amino acid phản ứng với nhau thành polymer, đồng thời giải phóng ra các phân tử nước  PƯ trùng ngưng.

– Polymer tạo thành khi trùng ngưng amino acid thuộc loại polyamide (chứa nhóm amide -CO – NH-)

VD: nH₂N – [CH₂]₅ – COOH       + nH₂O

         ε – aminocaproic  acid                         policaproamide

PEPTID, PROTEIN VÀ ENZYME

1. PEPTID
2. Khái niệm và đặc điểm cấu tạo

♦ Khái niệm

– Peptide là những hợp chất hữu cơ được cấu tạo nên từ các đơn vị α – amino acid liên kết với nhau qua liên kết peptide.

– Liên kết peptide là liên kết CO – NH giữa hai đơn vị α – amino acid.

– Các peptide chứa từ 2, 3, 4, … đơn vị α – amino acid lần lượt được gọi là dipeptide, tripeptide, tetrapeptide, … Peptide chứa nhiều đơn vị α – amino acid được gọi là polypeptide.

♦ Cấu tạo

– Theo quy ước, mỗi peptide mạch hở bắt đầu bằng amino acid đầu N (chứa NH₂) và kết thúc bằng amino acid đầu C (chứa COOH).

– Tên viết tắt của peptide gồm tên viết tắt của các amino acid theo thứ tự từ amino acid đầu N đến amino acid đầu C.

2. Tính chất hóa học

(a) Phản ứng thủy phân

– Peptide bị thủy phân bởi acid, base hoặc enzyme.

+ Thủy phân không hoàn toàn tạo thành peptide nhỏ hơn.

+ Thủy phân hoàn toàn tạo thành các amino acid, trong môi trường acid hoặc base thì amino acid sẽ phản ứng với môi trường tạo thành muối tương ứng.

H₂N – CH₂ – CO – NH – CH₂ – COOH + H₂O  2H₂N – CH₂ – COOH

H₂N – CH₂ – CO – NH – CH₂ – COOH + H₂O + 2HCl  2ClH₃N – CH₂ – COOH

H₂N – CH₂ – CO – NH – CH₂ – COOH + 2NaOH  2H₂N – CH₂ – COONa + H₂O

(b) Phản ứng màu biuret

♦ Thí nghiệm về phản ứng màu biuret của peptide

– Bước 1: Cho khoảng 1 mL dung dịch NaOH 30% vào ống nghiệm, nhỏ thêm 2 – 3 giọt dung dịch CuSO₄ 2%, lắc đều.

– Bước 2: Cho khoảng 4 mL dung dịch lòng trắng trứng (polypeptide) vào ống nghiệm, lắc đều.

– Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa xanh lam, sau đó kết tủa tan ra tạo thành hợp chất màu tím.

– Các peptide có từ hai liên kết peptide trở lên có phản ứng với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm (thuốc thử biuret) tạo thành phức chất màu tím đặc trưng. Phản ứng này gọi là phản ứng màu biuret

 dùng để nhận biết các peptide (trừ dipeptide).

1. PROTEIN
2. Khái niệm và đặc điểm cấu tạo

– Khái niệm: Protein là hợp chất cao phân tử được hình thành từ một hay nhiều chuỗi polypeptide.

– Phân loại:

+ Protein đơn giản: Thành phần cấu tạo chỉ chứa các đơn vị α – amino acid. VD: insulin, albumin (lòng trắng trứng), fibroin (tơ tằm), …

– Protein phức tạp: Gồm protein đơn giản liên kết với thành phần “phi protein” như nucleic acid, lipid, carbohydrate, …

2. Tính chất vật lí

– Protein hình sợi như keratin (tóc, móng), collagen (da, sụn), fibroin, … không tan trong nước.

– Protein hình cầu như hemoglobin (máu), albumin (lòng trắng trứng), … có thể tan trong nước tạo thành dung dịch keo.

3. Tính chất hóa học

(a) Phản ứng thủy phân

– Tương tự peptide, protein bị thủy phân trong môi trường acid, base hoặc nhờ xúc tác enzyme.

– Quá trình thủy phân trải qua nhiều giai đoạn và khi thủy phân hoàn toàn thì thu được α – amino acid

(b) Phản ứng màu

♦ Phản ứng màu biuret

– Protein chứa nhiều liên kết peptide nên dung dịch protein có phản ứng màu biuret với Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm tạo hợp chất có màu tím đặc trưng tương tự peptide.

♦ Phản ứng màu với nitric acid

♦ Thí nghiệm về phản ứng màu của protein với nitric acid

– Bước 1: Lấy khoảng 2 mL lòng trắng trứng vào ống nghiệm.

– Bước 2: Thêm tiếp 2 mL dung dịch HNO₃, lắc đều hỗn hợp sau đó để yên trong 1 – 2 phút.

– Hiện tượng: Xuất hiện chất rắn màu vàng (do có phản ứng nitro hóa vòng thơm trong protein).

– Protein có phản ứng với dung dịch HNO₃ tạo hợp chất rắn có màu vàng.

(c) Phản ứng đông tụ

♦ Thí nghiệm phản ứng đông tụ của protein

– Bước 1: Cho 2 mL dung dịch lòng trắng trứng vào ống nghiệm.

– Bước 2: Đun nóng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn trong 2 – 3 phút.

– Hiện tượng: Lòng trắng trứng bị đông tụ lại.

– Protein có thể bị đông tụ dưới tác dụng của nhiệt, acid, base hoặc ion kim loại nặng, sự đông tụ này xảy ra do cấu tạo ban đầu của protein bị biến đổi.

4. Vai trò của protein với sự sống

– Protein rất cần thiết cho sự sống như tham gia xây dựng tế bào, vận chuyển các chất trong cơ thể, điều hòa quá trình trao đổi chất, xúc tác cho quá trình sinh hóa, chống lại các tác nhân gây bệnh, …

– Protein còn là một trong những nguồn thức ăn chính bổ sung năng lượng và các amino acid thiết yếu.

III. ENZYME

1. Vai trò của enzyme trong phản ứng sinh hóa

– Phần lớn enzyme là những protein xúc tác cho các phản ứng hóa học và sinh hóa.

– Xúc tác enzyme thường có tính chọn lọc cao, mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hay một số phản ứng sinh hóa nhất định.

– Tốc độ phản ứng có xúc tác enzyme thường nhanh hơn rất nhiều lần so với xúc tác hóa học.

2. Ứng dụng của enzym trong công nghệ sinh học

– Enzyme có nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học như:

+ Công nghiệp thực phẩm: Sản xuất, bảo quản, chế biến thực phẩm như sữa, bánh mì, rượu, …

+ Y học, dược phẩm: Sản xuất enzyme thay thế, enzyme vận chuyển thuốc hoặc định lượng, định tính và chẩn đoán trong các xét nghiệm, …

+ Kỹ thuật di truyển: Tạo thông tin di truyền mới hoặc sửa đổi thông tin di truyền hiện có, …

+ Hóa học: Xúc tác cho phản ứng, thuốc thử trong hóa học phân tích, …

Dạng 1: Bài toán amine tác dụng với acid

Dạng 2: Bài toán về tính lưỡng tính của amino acid

Dạng 3: Bài toán thủy phân peptide

– Thủy phân hoàn toàn peptide chỉ có H₂O tham gia: peptide _(n) +(n – 1)H₂O na-a.a

BTKL: m_{peptide PƯ}  + m_nước = m_{các a-a.a}; M_peptide = n.M_a-a.a – 18(n-1)

– Thủy phân hoàn toàn peptide trong môi trường acid (HCl):

                                           peptide_(n) + (n – 1)H₂O + nHCl → nmuối

BTKL: m_{peptide PƯ}  + m_nước + m_HCl = m_muối.

– Thủy phân hoàn toàn peptide trong môi trường kiềm (NaOH, KOH):

1 peptide X + nNaOH → nmuối + 1H₂O

BTKL: m_{peptide PƯ}  + m_NaOH = m_muối + m_nước.