Chuyên đề hoá học hữu cơ bồi dưỡng học sinh giỏi

Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
CHƯƠNG I: AMIN VÀ MUỐI ĐIAZONI
Bài: AMIN
I.KHÁI NIỆM
1.Định nghĩa
Amin là dẫn xuất thế H của NH
3
, bằng các gốc hiđrocacbon béo hay thơm.
Amin loại béo: gốc hiđrocacbon là gốc ankyl hay xicloankyl
CH
3
-CH
2
CH
2
-NH
2
Amin thơm, gốc hyđrocacbon là nhân thơm:

NH
2
2.Bậc amin:
Amin bậc 1, có nhóm chức amin -NH
2
đính với 1 gốc hiđrocacbon
Amin bậc 2, có nhóm chức amin –NH đính với hai gốc hiđrocacbon
Amin bậc 3, N đính với 3 gốc hiđrocacbon
RNH
2
(CH
3

)
2
CNH
2
R
2
NH CH
3
CH
2
NHCH
3
R
3
N (CH
3
)
3
N
amin bậc nhất amin bậc hai amin bậc ba
II.DANH PHÁP
Amin thường được gọi theo tên thông thường hơn là IUPAC
Tên gốc hiđrocacbon+amin
(viết liền 1 chữ)
X-amino + tên hiđrocacbon
Tên thông thường Tên IUPAC
CH
3
NH
2

(CH
3
)
2
NH
(CH
2
CH
2
CH
2
)
3
N
CH
3
CH
2
CH-NH
2
CH
3
CH
3
CH
2
CH - N - CH
2
CH
3

CH
3
CH
3
NH
2
N(CH
3
)
2
NH
2
CH
3
metylamin
đimetylamin
tri-n-propylamin
sec-butylamin
metyletyl-sec-butylamin
phenylamin,anilin
đimetylphenylamin
đimetylanilin
p-toluiđin
aminometan
N-metylaminometan
N,N-đipropylaminopropan
Amino-2-butan
N, N-etylmetylamino-2-butan
aminobenzen(benzenamin)
N, N-đimetylbenzenamin

N, N-đimetylanilin
p-aminotoluen
III.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP
1. Ankyl hóa trực tiếp amoniac hay amin
NH
3
tác dụng với RX tạo thành muối:
CH
3
CH
2
-Br + NH
3

→
CH
3
CH
2
NH
3
+
Br
-

 →
NaOH
CH
3
CH

2
NH
2
1
NHR
NR
2
CH
3
NH
2
CH(CH
3
)
2
CH
3
NO
2
CH(CH
3
)
2
CH
3
NH
2
NH
2
CH

3
NO
2
NO
2
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
2.Phản ứng khử
a, Khử hợp chất nitro
Nhóm nitro bị khử thành amin bậc nhất. Phản ứng chủ yếu dùng để điều chế amin thơm. Tác nhân
khử có thể là hiđro hóa xúc tác hay tác nhân khử hóa học trong dung dịch.
[H]
p, t
o
Fe
C
2
H
5
OH, HCl, t
o
b,Khử hợp chất nitrin
Nitrin bị khử bằng hiđro trên xúc tác hoặc bằng LiAlH
4
trong dung dịch để tạo thành amin bậc
nhất:
H
2/
Ni
R-C≡N R-CH
2

-NH
2
hay LiAlH
4
IV.CẤU TRÚC
Amin là sản phẩm thế của NH
3
, nên nói chung có cấu trúc giống cấu trúc của NH
3
:
NH
3
R-NH
2
R-NH-R R-N-R
|
R
V.TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Tính bazơ
Amin là bazơ Lewis do amin có cặp electron n không liên kết ở N tương tự như ancol, ete.
Khi xét một amin có tính bazơ, cần so sánh tính ổn định của amin so với muối amoni. Nếu ion
amoni ổn định hơn amin thì amin đó có tính bazơ. Khi so sánh tính bazơ của amin béo, cần chú ý
hai nhân tố: nhân tố phân cực và nhân tố solvat hóa.
Nếu xét theo nhân tố phân cực, khi tăng gốc R sẽ làm tăng mật độ electron ở N, vừa làm
tăng khả năng kết hợp proton, vừa làm tăng tính ổn định của ion amoni. Do đó tính bazơ giảm
theo thứ tự:
R
3
N > R
2

NH > RNH
2
Nếu xét theo nhân tố solvat hóa của ion amoni, số lượng proton ở ion amoni càng nhiều
thì khả năng solvat hóa của ion đó càng lớn, do đó, tính bazơ thay đổi theo thứ tự:
RNH
3
+
> R
2
NH
+
2
> R
3
NH
+
Tổng hợp cả hai nhân tố trên, sự thay đổi tính bazơ của các amin có bậc khác nhau như sau:
RNH
2
< R
2
NH > R
3
N
Tính bazơ của các amin thơm –béo cũng thay đổi theo thứ tự như trên:

< >
2. Sự tạo muối
Do có tính bazơ, amin có khả năng tạo muối với axit:
C

6
H
5
NH
2
+ HCl
→
C
6
H
5
NH
3
+
Cl
-
(CH
3
)
2
NH + HNO
3
→
(CH
3
)
2
NH
2
+

.NO
3
-
C
6
H
5
N(CH
3
)
2
+ RCOOH
→
C
6
H
5
NH
+
(CH
3
)
2
.RCOO
-

Các ion amoni có khả năng tan tốt trong nước hơn là amin:
2
NH
2

)(
+

Chuyờn bi dng HSG Húa hu c
CH
3
(CH
2
)
9
NH
2
+ HCl

CH
3
(CH
2
)
9
NH
3
+
NH
3
+
Cl
-
( khụng tan) (tan tt)
3.Phn ng ca hirụ ca N-H

3.1. Phn ng ankyl húa
Hiro ớnh vi N cú th b th bi gc hirocacbon khi amin tng tỏc vi halogenua ankyl
bc 1, 2, 3 hay thm. Nu ankyl húa hon ton thỡ thu c mui amoni bc 4:
RX RX RX
RNH
2


RRNH

RR
2
N

[RR
3
N]
+
X
-
Mui amoni bc 4 l hp cht inoic, cú nhit núng chy cao v d tan trong nc
Chỳ ý: Cỏc dn xuỏt thn ch tham gia phn ng khi cú nhúm hỳt electron v trớ ortho v
pa ra, thớ d nh 2, 4-(NO
2
)C
6
H
3
F
3.2. Phn ng axyl húa

Amin bc nht v amin bc hai phn ng vi halogenua axit hay anhirit axit to thnh amit:
2CH
3
NH
2
+ CH
3
COCl

CH
3
NH-CO-CH
3
+ CH
3
NH
3
+
Cl
-
CH
3
NH
2
+ (CH
3
CO)
2
O

CH
2
NH-COCH
3
+ CH
3
COOH
Tng quỏt: R - NH
2
+ Cl - CO - R

+ taùch cọỹng
R - NH - COR + HCl
R - NH
2
+ RCOO - CO - R

+ taùch cọỹng
R - NH - COR + RCOOH
Nu dựng clorua axit thỡ cn 1 lng tng ng trung hũa axit clohiric to thnh.
ng dng: bo v nhúm -NH
2
trong tng hp hu c
Nh phn ng axetyl hoỏ (dựng axetyl clorua hoc anhirit axetic ngi ta bo v nhúm amino
trong tng hp hu c ).
bo v nhúm amino ca aminoaxit v peptit trong qua trỡnh tng hp peptit, khụng dựng
phn ng axetyl hoỏ c, vỡ khi mun gii phúng nhúm -NH
2
ra khi -NHCOCH
3

phi thu
phõn, do ú lm t luụn c liờn kt peptit - CO - NH Tt hn ht nờn dựng C
6
H
5
CH
2
OCOCl
(benzyl oxicacbonyl clorua) vỡ khi cn gii phúng nhúm - NH
2
cú th dựng phn ng kh bng
H
2
/Pd (khụng nh hng ti liờn kt peptit). Thớ d tng hp ipeptit Ala-Gly theo s :
C
6
H
5
CH
2
OCOCl
H
2
NCH(CH
3
)-COOH
C
6
H
5

CH
2
OCO
HNCH(CH
3
)-COOH
H
2
NCH
2
COOCH
2
C
6
H
5
DDC
C
6
H
5
CH
2
OCO HNCH(CH
3
)-CO
HNCH
2
COOCH
2

C
6
H
5
H
2
/Pd/C
C
6
H
5
CH
3
CO
2
H
2
NCH(CH
3
)-CO
HNCH
2
COOCH
2
C
6
H
5
+
2

+
+
(DCC: ixiclohexylcacboiimit).
3.3. Phn ng vi axit nitr:
Axit nitr HONO gn nh khụng tỏc dng vi amin bc 3, tr phn ng nitroso hoỏ nhõn
thm.
Axit nitr tỏc dng vi amin bc hai sinh ra nitrosoamin(N - nitrosoamin) cú mu vng, nh
vy cú th phõn bit amin bc hai vi amin cỏc bc khỏ. Thớ d:
(C
2
H
5
)
2
NH + HONO

+)(
H
(C
2
H
5
)
2
N N = O + H
2
O
(Cht lng mu vng)
Amin bc mt tỏc dng HONO sinh ra mui iazoni RN
)(+

NX
(-)
(t RNH
2
) hoc
ArN
)(+

NX
(-)
(t ArNH
2
). C ch phn ng ca amin bc mt tng t trng hp amin bc
hai ch lỳc u cng to ra hp cht nitroso, sau ú phn ng tip nh sau:

R - N = NOH
2
N
R- NH - N = O
H
R- NH = NOH
+
H
-
+
R - N = NOH
H
+
+

R - N
ỏng chỳ ý l mui iazoni dóy bộo RN N khụng bn nờn chuyn hoỏ ngay thnh ancol gii
phong khớ nit. Trong khi y, mui iazoni dóy thm li bn nhit thp v ch phõn hu
thnh phenol ng thi gii phúng N
2
khi un núng. Thớ d:
3
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ

C
2
H
5
- NH
2
NaNO
2
C
2
H
5
- N
NCl

OH
2
N
2
C
2

H
5
OH
HCl, 0
0
C
+
-
+
+
HCl

C
6
H
5
- NH
2
NaNO
2
OH
2
N
2
C
6
H
5
OH
C

6
H
5
- N
NCl
HCl, 0
0
C
+
-
+
+
HCl
®un
Muối điazoni thơm ArN
2
(+)
X
(-)
được dùng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ.
3.4. Phản ứng thế ở nhân thơm:
Các nhóm -NH
2
, -NHR và - NR
2
(R = ankyl) đều hoạt hoá nhân thơm và định hướng ortho -
para.
a, Halogen hoá
Nước brom dễ dàng phản ứng với anilin cho 2, 4, 6 - tribromoannilin (kết tủa trắng), với p -
toluidin p - CH

3
C
6
H
4
NH
2
cho 2,6 - đibrom - 4 - metylanilin.
Brom lỏng tác dụng vào vị trí para của N - axetylanilin (hay axetanilit) C
6
H
5
NH -
COCH
3
; thuỷ phân sản phẩm sinh ra sẽ được p - bromanilin.
Iot trong hỗn hợp với NaHCO
3
(để trung hoà HI sinh ra trong phản ứng) tác dụng với anilin
cho ta p - Iotanilin.
b, Nitro hoá
Không thể trực tiếp nitro hoá anilin bằng HNO
3
, vì khi ấy amin bị proton hoá trở thành muối
amoni; nhóm -
3
)(
HN
+
sinh ra sẽ phản hoạt hoá rất mạnh và định hướng thế vào vị trí meta, muốn

mononitro hoá anilin phải bảo vệ nhóm - NH
2
rồi mới nitro hoá, sau đó giải phóng - NH
2
.
NH
2
NHCOCH
3
NHCOCH
3
NO
2
NH
2
NO
2
(CH
3
CO)
2
O
HNO
3
, H
2
SO
4
H
3

O+
OH-
1)
2)

Nếu muốn đưa nhóm nitrơ vào vị trí ortho phải “khoá” vị trí para rồi mới nitro hoá:
NH
2
NHCOCH
3
NHCOCH
3
SO
3
H
(CH
3
CO)
2
O
H
2
SO
4
HNO
3
, H
2
SO
4

NHCOCH
3
SO
3
H
HNO
3
, H
2
SO
4
NHCOCH
3
SO
3
H
NO
2
H
2
SO
4
OH
2
NHCOCH
3
NO
2
Bài: MUỐI ĐIAZONI
I.CẤU TRÚC CỦA CATION ĐIAZONI

4
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Ion điazoni có nhóm N
2
hay N≡N mang điện tích dương phân bố trên cả hai nitơ nhưng tập
trung ở N đính với phân tử benzen nhiều hơn:


N
N
N
N

(Ar-N
2
)
hay
+
+
+
trong hệ liên hợp, một liên kết
π
liên hợp được với hệ của nhân benzen còn một liên kết
π
nằm
thẳng gốc với mặt phẳng này
II.TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Muối điazoni thơm ArN
2
(+)

X
(-)
có thể đóng vai trò là chất phản ứng trong các phản ứng
thay thế nhóm - N
2
(+)
, mặt khác có thể là tác nhân electrophin tham gia phản ứng thế electrophin ở
nhân thơm, đó là phản ứng ghép.
1. Phản ứng thế nhóm -N
2
(+)
1.1. Thế -N
2
(+)
bằng -OH và bằng -I

Ar - N
N
-N
2
Ar - Y
+
Ar
+
Y
-
Khi đun nóng dung dịch ArN
2
(+)
, H

2
SO
4
(-)
trong nước sẽ sinh ra ArOH theo cơ chế nêu trên
(H
2
SO
4
(-)
có tính nucleophin kém H
2
O). Phản ứng này được dùng để tổng hợp phenol từ amin
thơm. Thí dụ:
m - NO
2
C
6
H
4
NH
2
NaNO
2
, H
2
SO
4
, H
2

O
m - NO
2
C
6
H
4
N
2
HSO
4
OH
2
m - NO
2
C
6
H
4
OH
N
2
+
-
t
0
+
Khác với H
2
SO

4
(-)
có tính nucleophin kém nước, anion I
(-)
óc tính nucleophin cao hơn nước
nhiều, nên dễ tác dụng với muối điazoni sinh ra ArI. Thí dụ:

C
6
H
5
NH
2
NaNO
2
, HCl
C
6
H
5
N
2
Cl
KI
C
6
H
5
I
0 - 5

0
C
25
0
C
+
-
1.2.Thế -N
2
(+)
bằng - Cl, -Br và -CN (phản ứng Sandmeyer)
Nhỏ từng giọt huyền phù của Cu
2
X
2
(X = Cl, Br hoặc CN) vào dung dịch ArN
2
(+)
X
(-)
ở lạnh sẽ
xảy ra phản ứng thế -N
2
(+)
bằng -X. Thí dụ:

C
6
H
5

NH
2
NaNO
2
, HCl
C
6
H
5
N
2
Cl
KI
C
6
H
5
I
0 - 5
0
C
25
0
C
+
-

o-ClC
6
H

4
NH
2
NaNO
2
, HBr
o-ClC
6
H
4
N
2
Br
Cu
2
Cl
2
o-ClC
6
H
4
Br
0 - 5
0
C
+
-

p-CH
3

C
6
H
4
NH
2
NaNO
2
, HCl
p-CH
3
C
6
H
4
N
2
Cl
Cu(CN)
2
p-CH
3
C
6
H
4
CN
0 - 5
0
C

+
-
-
1.3. Thế -N
2
(+)
bằg -F và -NO
2
Sau khi điều chế muói arenđiazoni tetrafluoroborat ArN
2
(+)
BF
4
(-)
đem nhiệt phân sẽ được ArF
hoặc cho tác dụng với NaNO
2
/Cu sẽ được ArNO
2
. Thí dụ:
5
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ

p-NO
2
C
6
H
4
NH

2
NaNO
2
HBF
4
p-NO
2
C
6
H
4
N
2
BF
4
-N
2
, -BF
3
NaNO
2
/Cu
p-NO
2
C
6
H
4
F
p-(NO

2
)
2
C
6
H
4
+
-
t
o
1.4. Thế -N
2
(+)
bằng -H. Phản ứng khử:
Dùng axit hipophotphorơ(H
3
PO
2
) hoặc etanol có thể khử được muối điazoni ArN
2
(+)
thành ArH:

ArNH
2
NaNO
2
, H
ArN

2
H
3
PO
2
C
2
H
5
OH
+
0 - 5
0
C
+
hoÆc
ArH
Nhờ phản ứng này người ta có thể loại bỏ nhóm amino trong vòng thơm và do đó tổng hợp
được những dẫn xuất thế không thể điều chế bằng phản ứng thế trực tiếp. Thí dụ từ toluen tổng
hợp m - bromotoluen:

CH
3
NHCOCH
3
Br
CH
3
CH
3

NH
2
Br
CH
3
N
2
(+)Cl-
Br
CH
3
Br
CH
3
NO
2
CH
3
NH
2
CH
3
NHCOCH
3
HNO
3
Sn, HCl
(CH
3
CO)

2
O
Br
2
H
3
PO
2
-H
3
PO
3
NaNO
2
OH
2
xt
HCl

2. Phản ứng ghép:
Ion arenddiazoni ArN
2
(+)
là những tác nhân electrophin không mạnh, thường chỉ tác dụng với
những chất thơm giàu mật độ electron như amin, phenol, theo cơ chế electronphinin:

R - N
N
Y
H

Y
R-N=N
S
+
+
E
2
Cấu tử điazo Cấu tử azo Hợp chất azo
2.1.Phenol và dẫn xuất
Nếu cấu tử azo là phenol, phản ứng ghép xảy ra ở vị trí para và ở pH tối ưu là 9 - 10 để
chuyển -OH thành -O
(-)
có hiệu ứng +C mạnh hơn. Ở pH cao hơn ArN
)(+
≡
N sẽ chuyển thành ArN
= NOH và Ar - N = N-O
(-)
không còn tính electrophin. Thí dụ:

C
6
H
5
- N
N
O
C
6
H

5
-N=N
S
O
+
+
E
2
(-)
(-)
2.2.Amin thơm
6
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Nếu cấu tử azo là amin thơm bậc 3 như C
6
H
5
- NR
2
pH thuận lợi là 5-9, phản ứng cũng xảy
ra ở vị trí para. Thí dụ:

C
6
H
4
-N
N
N(CH
3

)
2
N(CH
3
)
2
C
6
H
5
-N=N
+
+
Phản ứng muối điazoni với amin thơm bậc một xảy ra ở nguyên tử nitơ. Thí dụ:

C
6
H
5
- N
N
C
6
H
5
-N=N - NH - C
6
H
5
H

2
N - C
6
H
5
+
+
Đối với amin thơm bậc hai như C
6
H
5
NHCH
3
phản ứng xảy ra cả ở nitơ lẫn vị trí para của
vòng thơm. Thí dụ:
C
6
H
5
- N
N
NHCH
3
C
6
H
5
- N=N
NHCH
3

C
6
H
5
- N=N - N(CH
3
)
2
+
+
7
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ

CHƯƠNG II: AMINOAXIT - PROTIT
Bài: AMINOAXIT
I. ĐỊNH NGHĨA-CẤU TRÚC - DANH PHÁP
1.Định nghĩa: Aminoaxit là các HCHC tạp chức, phân tử có chứa đồng thời
nhóm chức -NH
2
(amino) và -COOH (-cacboxyl)
2.Công thức tổng quát:
• CT chung: (NH
2
)
x
R (COOH)
y
x = y hoặc x > y hoặc y > x
• Khi x=1, y= 1, R: no, mạch hở thì CT là
NH

2
- C
n
H
2n
- COOH
VD: C
3
H
7
O
2
N → Đồng phân aa?(2 đ p)
3.Cấu trúc: Đa số các aa thiên nhiên là các
α
, dãy L
trạng thái rắn tồn tại ion lưỡng cực, trong dung dịch tồn tại ở dạng cân bằng
Ví dụ 1: Cấu hình R/S và D/L của hầu hết các amino axit là gì ? (b) Viết cấu hình tuyệt đối của (i) L-
cystein và (ii) L-serin.
(a) S và L
(b) (i)
COO
CH
2
SH
HH
3
N
(ii)
COO

CH
2
OH
HH
3
N
Ví dụ: (a) Viết tất cả các đồng phân lập thể của threonin (dạng công thức Fischer).
(b) Xác định L-threonin và cho biết danh pháp R/S của nó.
(a)
COO
-
CH
3
H
OH
H
3
N
+
H
COO
-
CH
3
+
NH
3
H
H
HO

COO
-
CH
3
H
H
H
3
N
+
HO
COO
-
CH
3
+
NH
3
OH
H
H
racemat-1 (threo) racemat-2 (erythro)
(b) Các cấu hình tương ứng với racemat-1 là L- và D-threonin, với racemat-2 là L- và D-
allothreonin, L- được xác định theo cấu hình của C
α
. Nếu có một C bất đối trong nhóm R, cấu
hình của nó không liên quan đến kí hiệu D,L hay R,S của amino axit. L-threonin là (2S,3R). Đồng
phân lập thể dia - (2S,3S)-threonin- được gọi là L-allothreonin
4.Danh pháp:
a,Tên thường:

Axit +Kí hiệu vị trí (-NH
2
) [α(β,γ,δ,ε )]+ amino + tên thông thường của axit tương ứng
b,Tên quốc tế:
Axit+vị trí nhóm -NH
2
+amino+tên quốc tế của axit HC.

5.Tính axit , bazơ của aa
8
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Tên Kí hiệu Công thức
9
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Monoaminomonocacboxylic
Glixin Gly H
3
N
+
CH
2
COO
-
Alanin Ala H
3
N
+
CH(CH
3
)COO

-
Valin
*
Val H
3
N
+
CH(i-Pr)COO
-
Leuxin
*
Leu H
3
N
+
CH(i-Bu)COO
-
Isoleuxin
*
ILeu H
3
N
+
CH(s-Bu)COO
-
Serin Ser H
3
N
+
CH(CH

2
OH)COO
-
Threonin
*
Thr H
3
N
+
CH(CHOHCH
3
)COO
-
Monoaminodicacboxylic và dẫn xuất amit
Axit aspatic Asp HOOC-CH
2
-CH(
+
NH
3
)COO
-
Asparagin Asp(NH
2
) H
2
NOC-CH
2
-CH(
+

NH
3
)COO
-
Axit glutamic Glu HOOC-(CH
2
)
2
-CH(
+
NH
3
)COO
-
Glutamin Glu(NH
2
) H
2
NOC-(CH
2
)
2
-CH(
+
NH
3
)COO
-
Diaminomonocacboxylic
Lysin

*
Lys H
3
N
+
-(CH
2
)
4
-CH(NH
2
)COO
-
Hydroxylizin Hylys H
3
N
+
-CH
2
-CHOH-CH
2
-CH
2
-CH(NH
2
)COO
-
Arginin
*
Arg H

2
N
+
=C(NH
2
)-NH-(CH
2
)
3
-CH(NH
2
)COO
-
Aminoaxit chứa lưu huỳnh
Systein CySH H
3
N
+
CH(CH
2
SH)COO
-
Cystin CySSCy
-
OOC-CH(
+
NH
3
)CH
2

S-SCH
2
CH(
+
NH
3
)COO
-
Methionin
*
Met CH
3
SCH
2
CH
2
CH(
+
NH
3
)COO
-
Aminoaxit thơm
Phenylalanin
*
Phe PhCH
2
CH(
+
NH

3
)COO
-
Tyrosin Tyr p-C
6
H
4
CH
2
CH(
+
NH
3
)COO
-
Aminoaxit dị vòng
Histidin
*
His
N
HN
CH
2
CH
+
NH
3
COO
-
Prolin Pro

N
H
H
H
COO
-
Hydroxyprolin Hypro
N
H
H
H
COO
-
H
HO
Tryptophan
*
Try
N
H
CH
2
CH
+NH
3
COO
-
II. Tính chất vật lý:
10
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ

Chất rắn, không màu, đa số tan tốt, có nhiệt độ nước tương đối cao.
III. Tính chất hoá học:
1. Tính chất axit-bazơ: Điểm đẳng điện
Tính lưỡng tính
 ←
baztÝnh
 →
axittÝnh
OH
-
+ H
3
N
+
CHRCOOH  H
3
N
+
CHRCOO
-
+
H
2
O
 H
2
NCHRCOO
-
+ H
3

O
+
cation A ion lưỡng tính B anion C
(+1) (0) (-1)
Giá trị pH mà tại đó phân tử aminoaxit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực (I) cân bằng về điện tích
và không di chuyển về một điện cực nào cả được gọi là điểm đẳng điện và kí hiệu là pH
1
.
Giá trị về điểm đẳng điện của các aminoaxit thiên nhiên được giới thiệu ở bảng 17.1.
Điểm đẳng điện của các axit monoaminomonocacboxylic tính được theo biểu thức:

2
21
1
aa
pKpK
pH
+
=

Giá trị pK
a1
ứng với nhóm -COOH, pK
a2
ứng với nhóm
.
3
HN
+
−

Ví dụ đối với glyxin, pK
a1
= 9,6
tính được pH
1
= (2,34 + 9,6) : 2 = 5,97.
Các aminoaxit có giá trị pH
1
khác nhau nên ở một giá trị pH xác định các aminoaxit sẽ dịch
chuyển về catot hoặc anot với những vận tốc khác nhau. Dựa vào đặc tính này người ta đã xây
dựng phương pháp điện di để phân tách aminoaxit từ hỗn hợp của chúng.
2. Tính chất của nhóm cacboxyl:
a, Phản ứng este hoá:
Tương tự axit cacboxylic, aminoaxit phản ứng với ancol có axit vô cơ xúc tác cho este (ở dạnh
muỗi). Ví dụ:

H
3
N - CH(R) - COO
C
2
H
5
OH
H
3
N - CH(R) - COOC
2
H
5

OH
2
Cl
+
bão hòa khí HCl
+
+
-
+
Rửa sản phẩm bằng dung dịch NH
3
sẽ thu được este:
H
2
N

- CH(R) - COOC
2
H
5
.
b, Phản ứng đecacbolxyl hoá:
Phản ứng tách CO
2
từ nhóm cacboxyl xảy ra trong cơ thể nhờ enzim đecacboxyllaza:
H
2
N - CH(R) - COOH
 →

zadecaboxyla
R - CH
2
- NH
2
+ CO
2
3. Tính chất của nhóm amino:
a, Phản ứng với axit nitrơ HNO
2
Tương tự các amin bậc một, aminoaxit phảnu ứng với axit nitrơ giải phóng ra N
2
và tạo thành
hiđroxiaxxit:

OHNCOOHRCHHOHONOOCORCHNH
223
)()( ++−−→+−−
−+
Dựa vào thể tích N
2
thoát ra có thể tính được lượng aminoaxit trong dung dịch.
b, Phản ứng đeamino hoá (tách nhóm amino)
Phản ứng xảy ra trong cơ thể nhờ enzim, aminoaxit chuyển thành xetoaxit và NH
3
. Ví dụ:
CH
3
- CH(NH
2

) - COOH
[ ]
 →
enzimO ,
CH
3
- C - COOH + NH
3

O
Alamin Axit

piruvic
c, Phản ứng ankyl hoá hoặc aryl hoá
Nhóm amino của aminoaxit được ankyl hoá hoặc aryl hoá bằng dẫn xuất halogen tạo ra dẫn
xuất N-ankyl hoặc N - aryl tương ứng. Ví dụ :
11
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ

CH
3
I
H
3
N - CH
2
- COO
N
H
H

CH
3
CH
2
-COO
+
+
HI
-
+
+
-
F
O
2
N
NO
2
H
3
N - CH
2
- COO
O
2
N
NO
2
NH-CH
2

-COOH
-
+
+
+ HF
N-(2,4-dinitrophenyl) glyxin

d, Phản ứng axyl hoá:
Nhóm amino của phân tử aminoaxit được axyl hoá để dàng bởi halogenua axit trong môi
trương kiềm. Vídụ:

O
C
6
H
5
- C - Cl
H
3
N - CH(R) - COO
OH /H
2
O
H
O
C
6
H
5
- C - NH(R) - COOH + HCl

-
+
+
1)
-
2)
+
Cũng có thể axyl hóa bằng anhiđrit axetic:
Cũng có thể axyl hóa bằng anhiđrit axetic:

O
(CH
3
- CO)
2
O
H
3
N - CH(R) - COO
O
CH
3
- C - NH(R) - COOH + CH
3
COOH
+
-
+
t
0

e, Phản ứng ngưng tụ với anđehit fomic (Phản ứng sorenxen)
Aminoaxit phản ứng dễ dàng với anđehit fomic tạo thành dẫn xuất chứa nhóm metylenamino:

OHCOOHRCHNCHOHCHOCORCHNH
223
)()( +−−=→=+−−
−+
Do nhóm amino đã bị khoá nên có thể chuẩn độ nhóm cacboxyl bằng kiềm. Đây là phản
ứng quan trọng dùng để định lượng aminoaxit và để đánh giá mức độ thuỷ phân protein.
4. Tính chất của cả phân tử:
a, Tác dụng của nhiệt
Các
α
-aminoaxit (hoặc este củachúng) khi đun nóng tạo thành điamitvòng 6 cạnh được gọi là
đixetopiperazin, do hai phân tử aminoaxit bị tách hai phân tử nước (hoặc hai phân tử ancol). Ví
dụ:

O
CH
2
NH
NH
CH
2
O
OH
2
NH
3

CH
2
O
C
O
H
3
N-CH
2
C = O
O
Dixetpiperazin
+
t
0
+
+
-
-
+
NH
2
R - C
OC
2
H
5
C
O
H

2
N-CH - R
C = O
C
2
H
5
O
O
R-CH
NH
NH
CH-R
O
C
2
H
5
OH
+
+
+
t
0
Diankyldixetopiperazin
12
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Tương tự các amit, các đi xetopiperazin bị phân huỷ trong môi trường axit hoặc bazơ, trước
hết mở vòng tao thành hai phân tử aminoaxit:

O
CH
2
NH
NH
CH
2
O
H
2
O, H
O
H
3
N CH
2
- C - NH - CH
2
- COOH
H
2
O, H
H
3
N - CH
2
- COO
+
+
(nhóm peptit) Dipeptit

+
-
+
2
Khi đun nóng, đipeptit lại khép vòng tạo thành đixetopiperazin.
Các
β
-aminoaxit bị tách NH
3
bởi nhiệt tạo thành axit
α
,
β
-không no:

H
3
N - CH
2
- CH
2
- COO
CH
2
=CH-COOH +NH
3
-
+
t
0

Các
εδγ
vaì, −
-aminoaxit dưới tác dụng cuat nhiệt bị tách nước tạo thành amit vòng, thường
gọi là lactam:

CH
2
- CH
2
- CH
2
C = O
O
NH
3
C=O
C
H
2
C
H
2
CH
2
NH
OH
2
-
+

t
o
+
Butirolactam
b, Phản ứng tạo hợp chất phức
Các
α
-aminoaxit phản ứng được với một số ion kim loại nặng cho hợp chất phức khó tan,
thường có màu đặc trưng. Ví dụ hợp chất phức của glyxin với Cu
2+
:

OH
2
Cu
OC
1
CH
2
NH
2
O
O C
1
CH
2
NH
2
O
CH

2
- COO
NH
3
Cu(OH)
2
+
-
+
2
+
KÕt tña mµu xanh
2
5. Phản ứng màu của aminoaxit:
a, Phản ứng với ninhiđrin
Các
α
-aminoaxit phản ứng với ninhiđrin (còn gọi là trixeto hiđrinđen hiđrat) cho sản phẩm
màu tím xanh tan trong nước (riêng prolin cho sản phẩm màu vàng):

OH
OH
O
O
R - CH - COOH
NH
2
OH
H
O

O
NH
3
CO
2
RCH=O
O
O
N
O
O
NH
3
+
+
+
+
tím xanh
+ Ninhidrin
+
13
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Phản ứng rất nhạy, có thể phát hiện đến microgam
α
-aminoaxit, vì vậy phản ứng này được
dùng để phân tích định tính và đinh lượng các
α
-aminoaxit. Để định lượng
α
-aminoaxit có thể

dùng phương pháp so màu đo cường độ màu dung dịch phản ứng, hoặc dùng phương pháp đo thể
tích CO
2
.
b, Phản ứng xangtoproteic
Các aminoaxit có gốc hiđrocacbon thơm (Phe, Tyr, Trp ) phản ứng với HNO
3
đặc nóng cho
sản phẩm màu vàng.
c, Phản ứng với thuốc thử Milon
Các aminoaxit có gốc phenol (Tyr ) phản ứng với thuốc thử Milon (hỗn hợp Hg(NO
3
)
2
và
HNO
3
đặc) khi đun nóng cho sản phẩm màu đỏ.
d, Phản ứng Pauli
Phản ứng Pauli đặc trưng cho tryptophan. Tryptophan phản ứng với axit điazobenzensunfonic
trong dung dịch kiềm cho sản phẩm có màu đỏ anh đào.
e, Phản ứng Ađamkevic và Hopkin
Phản ứng đặc trưng cho aminoaxit chứa vòng inđol như tryptophan. Tryptophan phản ứng với
axit gloxilic (O=CH-COOH) có mặt H
2
SO
4
đặc cho sản phẩm có màu tím.
g, Phản ứng Sacaguchi
Phản ứng đặc cho arginin. Arginin phản ứng với hỗn hợp natri

α
-naphtolat và natri hipobromat
cho sản phẩm màu đỏ.
IV-ĐIỀU CHẾ AMINOAXIT
1. Thuỷ phân protein
Thuỷ phân protein nhờ xúc tác axit, hoặc kiềm hay enzim thu được hỗn hợp các L-aminoaxit:

H
2
N-CH
R
CO NH
-CH CO -
R'
HN-CH
R"
CO -
H
2
O/H
H
2
N-CH
R
COOH
H
2
N-CH
R'
CO

HN-CH
R"
COOH
+
+
Nhờ các phương pháp thích hợp (sắc, kí, điện li ) có thể tách riêng rẽ từng aminoaxit.
2. Amin hoá axit α-halogencacboxylic (phưong pháp Peckin)
Cho axit
α
-halogencacbõylic tác dụng với dung dịch amoniac đặc ở nhiệt độ phòng thu được
α
-aminoaxit.

H
2
N-CH
X
COOH
NH
3
H
2
N-CH
NH
3
COO
-
NH
4
Br

+
2
+
+
3. Ankyl hoá các este của axit aminomalonic N-thế
Este của axit aminomolonic N-thế (III) được điều chế từ đietyl monobrommalonat (I) và kali
phtalimiđat (II):

O
O
N
-
BrCH(COOC
2
H
5
)
2
O
O
N
CH(COOC
2
H
5
)
2
K
+
+

-KBr
DietylN-phtalimitmalonat
(I)
(II)
(III)

Đietyl N-phtalimit malonat (III) được ankyl hoá bởi ankyl halogenua hoặc hợp chất caconyl
α
,
14
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
β
-không no, sau đó đun nóng sản phẩm ankyl hoá trong môi trường axit xảy ra qua quá trình
thuỷ phân este và đecacboxyl hoá thu được
α
-aminoaxit:

O
O
N
CH(COOC
2
H
5
)
2
O
O
N
CR(COOC

2
H
5
)
2
H
3
O+
-CO
2
R-CH - COO
NH
3
COOH
COOH
C
2
H
5
OH
(III)
1)Bazo
RX
2)
(III)
-
+
+
+
Phương pháp này được dùng để điều chế nhiều a-aminoaxit, ví dụ methionin, axit glutanic :

O
O
N
CH(COOC
2
H
5
)
2
C
2
H
5
ONa
C
2
H
5
ONa
CH
3
SCH
2
CH
2
Cl
CH
2
=CH-COOC

2
H
5
H
2
O/H+
H
2
O/H+
CH
3
SCH
2
CH
2
-CH - COO
NH
3
HOOCCH
2
CH
2
-CH - COO
NH
3
(III)
1)
2)
2)
1)

t
o
t
o
-
+
+
-
Me thionin
Axit glutamic
4. Tổng hợp Streckơ (Strecker)
Các
α
-aminoaxit cũng được tổng hợp bằng cách thuỷ phân các
α
-aminnonitrin theo sơ đồ
phản ứng:

RCH=O +NH
3
+ HCN
R-CH-N
N
NH
2
H
2
O/H
R-CH
NH

3
COO
-
+
+
+
5. Điều chế ε và ω-aminoaxit
Axit ε - aminocaproic và axit ω - aminoenantoic (đều không có trong thiên nhiên) là nguyên
liệu quan trọng để sản xuất tơ capron và tơ enang.
Axit ε - aminocaproic được điều chế từ oxim của xiclohexanon. Khi đun nóng oxim này với
H
2
SO
4
đặc thu được caprolactam, sau đó thuỷ phân thành axit ε-aminocaproic:

O
H
2
N-OH
OH
2
N-OH
H
2
SO
4
C
H
2

C
H
2
C=O
CH
2
NH
C
H
2
C
H
2
H
2
O/H
H
2
N-(CH
2
)
5
-COOH
Oxim cña xiclohexanon
®Æc
+
Axit ω-aminoenantoicđược điều chế từ etilen và cacbon tetraclorua nhờ phản ứng telome hoá
tạo thành 1, 1, 1, 7 - tetraclohepan, sau đó thuỷ phân và amin hoá:

CH

2
=CH
2
CCl
4
ClCH
2
-(CH
2
)
5
-CCl
3
H
2
O/H
2
SO
4
ClCH
2
-(CH
2
)
5
-COOH
NH
3
NH
2

CH
2
-(CH
2
)
5
-COOH
3

15
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Bài: PEPTIT
I - Trạng thái thiên nhiên:
Một số chất peptit có trong cơ thể người. Ví dụ như trong mô cơ có cacnozin và anserin (đều là
đipeptit), ở gan và não có glutation (tripeptit). Glutation còn có trong mầm lúa mì và một số loại
nấm. Một số peptit là hormon trong cơ thể sinh vật như insulin, oxytoxin
II - Cấu trúc và danh pháp:
1. Cấu trúc
Peptit thiên nhiên là hợp chất polime của các
oaxita min−
α
, gồm từ 2 đến khoảng 50 đơn vị
oaxita min
−
α
kết hợp với nhau nhờ các liên kết peptit.
Liên kết peptit

- HN-CH
R

CO NH
-CH
R1
CO -


Liªn kÕt peptit
Nhãm peptit
Nhóm peptit
Tuỳ thuộc vào số đơn vị (2, 3, 4, , n) aminoaxit trong phân tử người ta phân chia thành
đipeptit, tripeptit, tetrapeptit polipeptit. Theo quy ước một peptit có phân tử khối trên 10000
được gọi là polipeptit; những peptit có phân tử khối thấp hơn được gọi là oligopeptit.
Trong phân tử peptit, đầu mạch chứa đơn vị aminoaxit còn nhóm -NH
2
(
+
NH
3
) được gọi là “đầu
N”, còn đầu mạch kia chứa đơn vị aminoaxit còn nhóm -COOH (hay COO

) được gọi là “đuôi
C”. Theo quy ước, đầu mạch có nhóm -NH
2
được viết ở phía bên trái, còn đầu có nhóm -COOH
được viết ở phía bên phải:

-CH
R
CO

NH
H
2
N-CH
R
CO
NH
- CH
R
COOH
Aminoaxit ®Çu N Aminoaxit ®Çu C
Nhóm peptit -CO -NH- có cấu trúc phẳng, nguyên tử H của nhóm -NH- nằm ở vị trí anti đối
nguyên tử O của nhóm cacbonyl. Liên kết peptit C-N mang một phần đặc điểm của liên kết đôi
C=N
Do vậy liên kết peptit khó quay tự do xung quanh trục C-N, trong khi đó khả năng quay tự do
của các liên kết đơn giữa C
α
với nhóm peptit là rất lớn. Đó là nguyên nhân dẫn đến cấu trúc
xoắn của mạch polipeptit (xem bài protein).
Tương tự aminoxit, phân tử peptit cũng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, peptit là hợp chất
lưỡng tính.
*Tính axit và bazơ
Ví dụ: Có một hỗn hợp protit gồm pepsin (pH
I
= 1,1), hemoglobin (pH
I
= 6,8) và prolamin
(pH
I
= 12,0). Khi tiến hành điện di dung dịch protit nêu trên ở pH = 7,0 thi được ba vết chất (xem

hình)
XuÊt ph¸t
Cùc (+) Cùc (-)
A
B C
Cho biết mỗi vết chất đặc trưng cho protit nào ? Giải thích.
Bài giải :Vết A là pepsin, vết B là hemoglobin và vết C là prolamin.
Giải thích : Pepsin là protit có tính axit mạnh (pH
I
= 1,1) nên tồn tại ở dạng anion khi pH =7,
dưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển về cực dương (anot). Hemoglobin (pH
I
= 6,8) hầu
như tồn tại ở lưỡng cực với điện tích bằng không khi pH = 7, do đó gần như không chuyển
16
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
dịch. Prolamin là protit có tính bazơ mạnh (pH
I
= 12,0) nên tồn tại ở dạng cation khi pH =7,
dưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển về cực âm (catot).
2. Danh pháp
Tên của các peptit được gọi theo quy tắc sau:
- Ghép tên các aminoaxit tạo nên phântử peptit theo trật tự sắp xếp của chúng trong mạch.
- Những aminoaxit có nhóm cacboxyl tham gia tạo liên kết peptit được gọi tên bằng cách đổi
đuôi in thành đuôi yl (xem bài 17.1), aminoaxit đứng cuối mạch còn nhóm cacboxyl (đuôi C)
được giữ nguyên tên. Ví dụ:
H
2
N – CH
2

– CO – NH – CH(CH
3
) – COOH Glyxylalanin (Gly – Ala)
H
2
N – CH(CH
3
) – CO – NH – CH
2
– COOH Alanyl glyxin (Ala – Gly)
H
2
N – CH
2
– CO – NH – CH – CO – NH – CH
2
– COOH Glyxyl phenylalanylglyxin
C
6
H
5
– CH
2
(Gly-Phe-Gly)
III- Tính chất:
1. Tính chất vật lí:
Những peptit có phân tử khối thấp là những chất kết tinh tan tốt trong nước. Các peptit có phân
tử khối lớn là những chất vô định hình, tạo thành dung dịch keo với nước.
2. Tính chất hoá học:
a, Phản ứng thuỷ phân:

Các peptit bị thuỷ phân hoàn toàn trong dung dịch axit nóng hoặc dung dịch kiềm nóng cho sản
phẩm cuối cùng là hỗn hợp các aminoaxit. Thường thuỷ phân bằng dung dịch HCl 2N ở 110
0
C
trong khoảng 24 - 72 giờ. Ví dụ: H
+
, t
0


H
2
N-CH
R
CO NH
-CH CO -
R'
HN-CH
R"
CO -
nH
2
O
H
2
N-CH
R
COOH
H
2

N-CH
R'
COOH
H
2
N-CH
R"
COOH
+
+ +
+
Các peptit có thể được thuỷ phân không hoàn toàn những đoạn peptit ngắn hơn nhờ các enzim
đặc hiệu:
- Aminoaxit N -đầu mạch được tách ra khỏi mạch nhờ enzim aminopeptiđaza. Ví dụ:
aminopeptiđaza

H
2
N-CH
R
CO NH
-CH CO -
R'
HN-CH
R"
CO -
nH
2
O
H

2
N-CH
R
COOH
H
2
N-CH
R'
CO
HN-CH
R"
COOH
+
+
+
- Aminoaxit C-đầu mạch được tách ra khỏi mạch nhờ enzim cacboxipeptiđaza.
cacboxipeptiđaza
- HN-CH
R
CO NH
-CH CO -
R'
HN-CH
R"
COOH
nH
2
O
- HN-CH
R

CO
HN-CH
R'
COOH
H
2
N-CH
R"
COOH
+
+
+
17
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
- Để phân cách một số liên kết peptit xác định trong phân tử peptit (hoặc protein) có thể dùng
các enzim proteaza như tripsin, chimotri-psin, pepsin . Trípin xúc tác cho sự phân cắt liên kết
peptit ở sau gốc lysin hoặc arginin. Chimotripsin xúc tác cho sự phân cắt lien kết peptit ở sau các
gốc phenylalanin, tryptophan, tyrosin, leuxin, axit aspactic hoặc axit glu tamic. Ví dụ:

NHCHCO
NHCHCO
R
NHCHCOO
R
-
H
3
NCHCO
R
1

enzim
R
1
+
+

Enzim Aminoaxit đầu N
Tripsin Lys, Arg
Chi motripsin Phe, Trp, Tyr
Pepsin Phe, Trp, Tyr, Leu, Asp, Glu
b, Phản ứng với 2,4 - đinitroflobenzen:
Tương tự aminoaxit, nhóm -NH
2
của đơn vị aminoaxit N-đầu mạch phản ứng được với
2,4-đinitroflobenzen cho dẫn xuất 2,4-đinitro-phenyl (DNP) màu vàng :

O
2
N
F
NO
2
H
2
NCH-CONH-CH-CO-
O
2
N
NO
2

NHCHCONH-CHCO-
R
R
R
R
+HF
+
Phản ứng này được dùng để xác định trật tự sắp xếp các đơn vị aminoixit trong phân tử peptit
(Phương pháp Sanger).
c, Phản ứng màu biure
Phản ứng màu biure đặc trưng cho liên kết peptit, tất cả cá peptit có từ hai liên kết peptit trở lên
đều phản ứng với dung dịch CuSO
4
loãng trong môi trường kiềm cho dung dịch hợp chất phức có
màu tím hoặc tím đỏ.
Phản ứng biure được dùng để phântích định tính (nhận biết) và phân tích định lượng peptit và
prrotein.
IV - Tổng hợp peptit:
Khác với nhiều loại hợp chất hữu cơ khác, các phản ứng tổng hợp (điều chế) peptit rất phức tạp.
Không thể tổng hợp được peptit mong muốn nhờ phản ứng trùng ngưng các phân tử aminoaxit
khác nhau, vì sẽ tạo ra hỗn hợp các peptit. Ví dụ trường hợp đơn giản nhất là ngưng tụ hai phân tử
aminoaxit khác nhau sẽ tạo ra 4 đipeptit:

Glixin + Alanin
-H
2
O
Gly-Gly
Ala-Ala
Gly-Ala

Ala-Gly
Do vậy để tổng hợp một peptit có trật tự xác định các đơn vị aminoaxit trong phân tử cần phải
“bảo vệ” nhóm amino hay nhóm cacboxyl nào đó khi không cần chngs tham gia phản ứng tạo ra
liên kết peptit. Nhóm bảo vệ cần thoả mãn một số tiêu chuẩn sau:
- Dễ gắn vào phân tử aminoaxit.
- Bảo vệ được nhóm chức trong điều kiện hình thành các liên kết peptit.
- Dễ loại ra mà không ảnh hưởng đến sự tồn tại của các liên kết peptit.
1. Bảo vệ nhóm amino:
18
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Nhóm amino thường được bảo vệ bởi nhóm benzyloxicacbonyl (C
6
H
5
- CH
2
O - C -, còn gọi là
O
cacbobenzonxi và được kí hiệu là C
bz
) bằng cách cho aminoaxit phản ứng với benzyl clofomiat
(C
6
H
5
-CH
2
-O-CO-Cl, cacbonbenzoxi clorua) trong dung dịch. Ví dụ:

C

6
H
5
CH
2
OCOCl H
3
NCH
2
COO
-
C
6
H
5
CH
2
OCONHCH
2
COO
H
3
O
C
6
H
5
CH
2
OCONHCH

2
COOH
+
+
-
dd NaOH
5
o
C
30
phót
-
+
Benzyloxicacbonylglyxyl

Sau khi tổng hợp được peptit nhóm bảo vệ sẽ được loại ra khỏi phân tử peptit nhờ phản ứng
hiđro phân:
NHCHCO
C
6
H
5
CH
2
-OCONHCHCO
R
H
2
/Pd
C

6
H
5
CH
3
NHCHCO
HOCONHCHCO
R
CO
2
NHCHCO
H
2
NCHCO
R
R
1
+
R
1
+
R
1
2. Bảo vệ nhóm cacboxyl:
Nhóm cacbonxyl thường được bảo về bằng cách chuyển thành metyl hay etyl hoặc benzyl este.
Nhóm este dễ thuỷ phân hơn nhóm peptit nên được loại ra khỏi phân tử peptit bằng cách thuỷ
phân bởi dung dịch kiềm:

C
6

H
5
CH
3
NHCHCO
HOCONHCHCO
R
CO
2
NHCHCO
H
2
NCHCO
R
C-NHCH(R)-COOCH
3
O
OH/H
2
O
H
3
O+
C-NHCH(R
1
)-COOH
O
CH
3
OH

+
R
1
+
R
1
-
+

Riêng nhóm benzyloxi (C
6
H
5
CH
2
O-) còn được loại nhờ phản ứng hiđro phân:

C-NHCH-CO(R)OCH
2
C
6
H
5
O
H
2
/Pd
C-NH(R)CH-COOH
O
C

6
H
5
CH
3
+
3. Ngưng tụ các aminoaxit đã được bảo vệ
Thực hiện phản ứng ngưng tụ các aminoaxit có nhóm chức đã được bảo vệ sẽ thu được peptit
mong muốn. Ví dụ tổng hợp đi peptitthreonylalanin:

C
6
H
5
CH
2
OCONHCH-COOH
H
2
NCHCOOCH
2
C
6
H
5
DDC
-H
2
O
CH

3
CHOH CH
3
C
6
H
5
OCONHCH-CO
CH
3
CHOH
HNCHCOOCH
2
C
6
H
5
CH
3
-NH
2
DDC
-H
2
O
-CH
2
C
6
H

5
H
2
/Pd/C
CH
3
COOH
H
3
NCH-CO
CH
3
CHOH
HNCHCOO
CH
3
C
6
H
5
CH
3
CO
2
+
Alanin ®· b¶o vÖ -COOH
Cbz-Thr-Ala-
+
_
2

+
+
Threonin ®· b¶o vÖ

V – XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
19
Ph
C=S
NH
CHR
C=O
NH
CHR'
C=O
NH
CHR''
C=O
Ph
N=C=S
NH
2
CHR
C=O
NH
CHR'
C=O
NH
CHR''
C=O
phenyl iso thioxyanat

+
CHR'
C=O
NH
CHR''
C=O
N
O=C
CH
C=S
NH
R
Ph
NH
2
phenyl thiohydantoin
+
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Để xác định cấu trúc của peptit thường thực hiện các bước cơ bản sau:
1. Xác định thành phần các aminoaxit trong phân tử peptit:
Thuỷ phân hoàn toàn peptit thành hỗn hợp các aminoaxit (thường thuỷ phân bằng dung dịch
HCl 6N ở 110
0
C trong khoảng 24-72 giờ). Sau khi làm sạch dung dịch thuỷ phân, tách riêng từng
aminoaxit nhờ phương pháp sắc kí. Để nhận biết từng aminoaxit cần tiến hành sắc kí thêm một
dung dịch chuẩn chứa hỗn hợp các aminoaxit đã biết và có nồng đồ xác định. So sánh các sắc kí
đồ của dung dịch chuẩn sẽ biết được thành phần và tỉ lệ từng aminoaxit trong phân tử peptit.
2. Xác định trình tự sắp xếp các đơn vị aminoaxit trong phân tử peptit:
2.1. Xác định aminoaxit “đầu N”
- Phương pháp Sanger

Cho peptit phản ứng với 2,4-đinitro-flobenzen thu được dẫn xuất 2,4-đinitrophenyl của peptit.
Thuỷ phân dẫn xuất này trong môi trường axit thu được hỗn hợp các aminoaxit và 2,4-
đinitrophenyl của aminoaxit “đầu N”, dẫn xuất DNP của aminoaxit có thể nhận biết được bằng
các phương pháp sắc kí, từ đó suy ra đơn vị aminoaxit “đầu N”:
O
2
N
F
NO
2
O
2
N
NO
2
NHCHCONH-CHCO-
O
2
N
NHCHCOOH
NO
2
H
3
N CH-COO
H
2
NCH-CONH-CH-CO-
R
R

R
R
+
R
R
+
2,4-dinitroflobenzen
HCl, t
o
+
-
N-(2,4-đinitrophenyl) aminoaxit
- Phương pháp Edman
Cho peptit tác dụng với phenylosothioxionat C
6
H
5
N=C=S, nhóm NH
2
của đơn vị aminoaxit
“đầu N” phản ứng tạo ra dẫn xuất penylisothicacbamonyl peptit (dẫn xuất phenyl thioure của
peptit), sau đó cho dẫn xuất thu được tác dụng với HCl trong mitrometan sẽ xảy ra sự phân cắt
liên kết peptit ở gốc aminoaxit “đầu N”, tạo thành peptit ngắn hơn và phenylthiohiđantoin:


HCl
H
2
O

peptit phenylthiocacbamoylpeptit peptit ngắn hơn
20
N
CH
CH
2
CH
2
SCH
3
H
N
H
C
CH
R
O
O
C
N
H
CH
2
CH
2
O
CO
CH
CH

R
CO
NH
2
CH
3
SCN
+
+
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Sản phẩm phenylthiohiđantoin được nhận biết nhờ phương pháp sắc kí, trên cơ sở so sánh với
chất chuẩn đã biết có thể suy ra aminoaxit “đầu N”, peptit ngắn hơn được tinh chế và lại tiếp tục
thực hiện phương pháp Edman để nhận ra đơn vị aminoaxit “đầu N” của nó
2.2. Xác định aminoaxit “đầu C”
Thuỷ phân peptit nhờ enzim cacboxipeptiđaza
-NH-CHR
3
-CO-NH-CHR
2
-CO-CHR
1
-COO
-

 →
tidâzcacboxypep
-NH-CHR
3
-CO-NH-CHR
2

-COO
-
+-NH
3
+

CHR
1
-COO
-

Aminoaxit xuất hiện đầu tiên trong dung dịch chính là aminoaxit “đầu C”. Hạn chế của phương
pháp này là enzim cacboxipeptidata không tách được các aminoaxit “đuôi C” là prolin hoặc
hiđroxiprolin ra khỏi mạch peptit.
2.3. Thuỷ phân từng phần mạch peptit
Thuỷ phân peptit nhờ các enzim proteaza (tripsin, chimotripsin, pepsin ) để thu được hỗn hợp
các peptit có mạch ngắn hơn; các peptit này được tách riêng nhờ phương pháp sắc kí, tinh chế
sạch rồ xác định trình tự sắp xếp các đơn vị aminoaxit trong phân tử của chúng theo các phương
pháp đã nêu trên.
Để phân cắt peptit thành các peptit có mạch ngắn hơn còn dùng các tác nhân xian bromua
BrCN. Tác nhân này chỉ phân cắt mạch peptit ở sau gốc methiomin:

BrCN
homoserin lacton
Đối với một mạch peptit, nếu dùng các xúc tác phân cắt mạch khác nhau sẽ thu được những phân
đoạn khác nhau. Chẳng hạn phân cắt đoạn mạch sau:
Phân cắt bằng trypsin
Ala – Leu – Gly – Met – Lys – Trp – Phe – Arg – Ala – Ala – Ser – Met – Ala – Phe – Lys
Phân cắt bằng BrCN
21

Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ HỢP CHẤT CỦA NITƠ
Câu 1: (Đề thi HSG quốc gia năm 2000-2001)
Xuất phát từ Brombenzen chứa
14
C ở vị trí 1 và các hóa chất vô cơ cần thiết không chứa
14
C,
hãy điều chế các hợp chất thơm chứa
14
C ở vị trí 3:
a) anilin b) Iotbenzen c) Axit benzoic
Câu 2: So sánh tính bazơ của các hợp chất sau đây: R
3
N, R
2
NH, RNH
2
Giải thích vì sao có sự sắp xếp đó?
Câu 3: (Chọn đội HSG Tỉnh 2006- 2007)
Một pentapeptit (A) khi thuỷ phân hoàn toàn cho 2 mol Gly, 1 mol Ala, 1 mol Val và
1mol Phe. Trong sự thuỷ phân từng phần (A) thấy có Ala-Gly, Gly-Ala. A tác dụng với HNO
2

không thấy giải phóng N
2
. Xác định công thức cấu tạo của A.
Câu 4:
Muối C
6

H
5
N
2
+
Cl
-

(phenylđiazoni clorua) được sinh ra khi cho C
6
H
5
-NH
2

(anilin) tác
dụng
với NaNO
2

trong dung dịch HCl ở nhiệt độ thấp (0-5
o
C). Để điều chế được 14,05 gam
C
6
H
5
N
2
+

Cl
-
(với hiệu suất 100%), lượng C
6
H
5
-NH
2

và NaNO
2

cần dùng vừa đủ là
A. 0,1 mol và 0,4 mol. B.0,1 mol và 0,2 mol. C.0,1 mol và 0,1 mol. D.0,1 mol và 0,3 mol.
Câu 5: Cho 8,9 gam một hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C
3
H
7
O
2
N phản ứng với
100 ml dung dịch NaOH 1,5M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được
11,7 gam chất rắn. Công thức cấu tạo thu gọn của X là
A. HCOOH
3
NCH=CH
2
. B. H
2
NCH

2
CH
2
COOH.
C. CH
2
=CHCOONH
4
. D. H
2
NCH
2
COOCH
3
.
(Đề thi ĐH 2008)
Câu 6: Có các dung dịch riêng biệt sau đây:
C
6
HH
5
NH
3
Cl(phenylamoniclorua, H
2
N-CH
2
-CH
2
-CH(NH

2
)-COOH, ClH
3
N-CH
2
-COOH,
HOOC-CH
2
-CH
2
-CH(NH
2
)-COOH, H
2
N-CH
2
-COONa.
Số lượng các dung dịch có pH <7 là:
A.2 B.5 C.4 D.3
(Đề thi ĐH 2008)
Câu 7: Cho hỗn hợp X gồm hai chất hữu cơ có cùng công thức phân tử C
2
H
7
NO
2

tác dụng vừa
đủ với dung dịch NaOH và đun nóng, thu được dung dịch Y và 4,48 lít hỗn hợp Z (ở đktc) gồm
hai khí (đều làm xanh giấy quỳ ẩm). Tỉ khối hơi của Z đối với H

2

bằng 13,75. Cô cạn dung dịch
Y thu được khối lượng muối khan là (cho H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23)
A. 16,5 gam. B. 14,3 gam. C. 8,9 gam. D. 15,7 gam.
(Đề thi ĐH 2007)
Câu 8: Biết axit glutamic[ HOOC-CH
2
-CH
2
-

CH(NH
2
)-COOH ] có các giá trị pK
a
(4,3; 9,7; 2,2)
1. Viết phương trình điện ly của axit glutamic và tính điểm đẳng điện của nó.
2. Viết tên IUPAC và công thức Fisơ ở pH
I
và trên công thức đó hãy ghi ( trong ngoặc) giá
trị pK
a
bên cạnh nhóm chức thích hợp và giải thích vì sao.
Câu 9: Tổng hợp các aminoaxit chứa đồng vị trong nghiên cứu sinh học có nguồn
14
C từ Ba
14
CO
3

và Na
14
CN và tác nhân đetri hoá là D
2
O, LiAlD
4
hay D
2
.
(Cho phép dùng một số chất khác như: SOCl
2
, N-phtalimidomalonic este, axetamidomalonic
este, C
2
H
5
ONa )

+
NH
3

+
NH
3

1. CH
3
-

14
CH COO
-
2. CH
2
CDCOO
-


+
NH
3

+
NH
3
3. (CD
3
)
2
CHCHCOO
-
4. HOO
14
CCH
2
CHCOO
-

Hãy viết sơ đồ điều chế các chất trên

22
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Câu 10: (Đề thi HSG quốc gia - 1997)
Khi thủy phân hoàn toàn 1 mol polipeptit X thu được 2 mol CH
3
CH(NH
2
)COOH (Alanin
hay viết tắt là Ala), 1 mol HOOC(CH
2
)
2
CH(NH
2
)COOH (Axit glutamic hay Glu), 1 mol
H
2
N(CH
2
)
4
CH(NH
2
)CO OH (Lysin hay Lys) và 1 mol (Histidin hay
His)
Nếu cho X phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen (kí hiệu ArF) rồi mới thủy phân thì thu được Ala,
Glu, Lys và hợp chất :
Mặt khác nếu thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptidaza thì thu được Lys và một tetrapeptit.
Ngoài ra khi thủy phân không hoàn toàn X cho ta các dipeptit Ala-Glu, Ala-Ala và His-Ala.
1.Xác định công thức cấu tạo và tên của polipeptit X.

2.Sắp xếp các amino axit trên theo trật tự tăng dần pH
I
, biết các giá trị pH
I
là 3,22; 6,00;
7,59 và 9,74.
3.Viết công thức cấu tạo dạng chủ yếu của mỗi aminoaxit trên ở các pH bằng 1 và 13.
4.Dưới tác dụng của enzim thích hợp aminoaxit có thể bị decacboxyl hóa (tách nhóm
cacboxyl). Viết công thức cấu tạo các sản phẩm decacboxyl hóa Ala và His. So sánh tính bazơ
của các nguyên tử N trong phân tử giữa hai sản phẩm đó. Giải thích.
Câu 11: (Đề thi HSG quốc gia - 2000)
Đốt cháy 0,2 mol hợp chất A thuộc loại tạp chức thu được 26,2 gam khí CO
2
; 12,6 gam hơi
H
2
O và 2,24 lít khí N
2
(đktc). Nếu đốt cháy 1 mol A cần 3,75 mol O
2
.
1.Xác định công thức phân tử của A .
2.Xác định công thức cấu tạo và tên A. Biết rằng 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 công thức
C
5
H
11
O
2

N. Khi đun nóng A chuyển thành hợp chất vòng có công thức C
6
H
10
N
2
O
2
. Hãy viết đầy
đủ các phương trình phản ứng xảy ra và ghi điều kiện (nếu có). A có đồng phân loại gì?
Câu 12: (Đề thi HSG quốc gia - 2001)
1.Có một hỗn hợp protit gồm pepsin (pH
I
= 1,1), hemoglobin (pH
I
= 6,8) và prolamin (pH
I
= 12,0). Khi tiến hành điện di dung dịch protit nêu trên ở pH = 7,0 thi được ba vết chất (xem hình)
XuÊt ph¸t
Cùc (+) Cùc (-)
A
B C
Cho biết mỗi vết chất đặc trưng cho protit nào ? Giải thích.
2.Khi thủy phân hoàn toàn 1 mol tripeptit X thu được 2 mol axit glutamic
(HOOC(CH
2
)
2
CH(NH
2

)COOH), 1 mol alanin (CH
3
CH(NH
2
)COOH) và 1 mol NH
3
. X không
phản ứng với 2,4-dinitroflobenzen và X chỉ có một nhóm cacboxyl tự do. Thủy phân X nhờ enzim
cacboxipeptidaza thu được alanin và một dipeptit Y. Viết công thức cấu tạo của X, Y và gọi tên
chúng.
Câu 13: (Đề thi HSG quốc gia - 2002)
Thuỷ phân một protein (protit) thu được một số aminoaxit có công thức và pK
a
như sau:
Ala : CH
3
CH(NH
2
)COOH (2,34; 9,69; Ser : HOCH
2
CH(NH
2
)COOH (2,21; 9,15)
Asp : HOOCCH
2
CH(NH
2
)COOH (1,88; 3,65;9,60)
Orn : H
2

N[CH
2
]
3
CH(NH
2
)COOH (2,10; 8,90; 10,50)
Arg : H
2
NC(=NH)NH[CH
2
]
3
CH(NH
2
)COOH (2,17; 9,04; 12,48)
23
N
N
H
CH
2
CH COOH
NH-Ar
N
N
H
CH
2
CH COOH

NH
2
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
Pro
N
H
COOH
(1,99; 10,60)
1.Viết tên IUPAC và công thức Fisher ở pH
I
của Arg, Asp, Orn. Trên mỗi công thức đó
hãy ghi (trong ngoặc) giá trị pK
a
bên cạnh nhóm chức thích hợp. Biết nhóm -NHC(=NH)NH
2
có
tên là guanidino.
2.Ala và Asp có trong thành phần cấu tạo của aspactam (một chất có độ ngọt cao hơn
saccarozơ tới 160 lần). Thuỷ phân hoàn toàn aspactam thu được Ala, Asp và CH
3
OH. Cho
aspactam tác dụng với 2,4-dinitroflobenzen rồi thuỷ phân thì được dẫn xuất 2,4-dinitrophenyl của
Asp và một sản phẩm có công thức C
4
H
9
NO
2
. Viết công thức Fisher và tên đầy đủ của aspactam,
biết rằng nhóm α-COOH của Asp không còn tự do.

3.Arg, Pro và Ser có trong thành phần cấu tạo của nonapeptit bradikinin. Thuỷ phân
bradikinin sinh ra Pro-Pro-Gly ; Ser-Pro-Phe ; Gly-Phe-Ser ; Pro-Phe-Arg ; Arg-Pro-Pro ; Pro-
Gly-Phe ; Phe-Ser-Pro. (a) Dùng kí hiệu 3 chữ cái (Arg, Pro, Gly, ), cho biết trình tự các
aminoaxit trong phân tử bradikinin. (b) Viết công thức Fisher và cho biết nonapeptit này có giá
trị pH
I
trong khoảng nào ? (≈ 6; <6; << 6; > 6; >> 6).
Câu 14: (Đề thi HSG quốc gia - 2003)
1.Hợp chất A (C
5
H
11
O
2
N) là một chất lỏng quang hoạt. Khử A bằng H
2
có xúc tác Ni sẽ
được B (C
5
H
13
N) quang hoạt. Cho B tác dụng với axit HNO
2
thu được hỗn hợp gồm ancol C
quang hoạt và ancol tert-amylic (2- metyl-2-butanol).
Xác định công thức cấu tạo của A. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình các phản
ứng tạo thành B, C và ancol tert-amylic từ A.
2.Hợp chất A (C
5
H

9
OBr) khi tác dụng với dung dịch iốt trong kiềm tạo kết tủa màu vàng.
A tác dụng với dung dịch NaOH tạo ra 2 xeton B và C cùng có công thức phân tử C
5
H
8
O. B, C
đều không làm mất màu dung dịch kalipemanganat ở lạnh, chỉ có B tạo kết tủa màu vàng với
dung dịch iốt trong kiềm. Cho B tác dụng với CH
3
MgBr rồi với H
2
O thì được D (C
6
H
12
O). D tác
dụng với HBr tạo ra hai đồng phân cấu tạo E và F có công thức phân tử C
6
H
11
Br trong đó chỉ có
E làm mất màu dung dịch kalipemanganat ở lạnh.
Dùng công thức cấu tạo, viết sơ đồ phản ứng từ A tạo thành B, C, D, E, F. Viết tên A và
D theo danh pháp IUPAC.
Câu 15: (Đề thi HSG quốc gia - 2005)
L-Prolin hay axit (S)-piroliđin-2-cacboxylic có pK
1
= 1,99 và pK
2

= 10,60. Piroliđin
(C
4
H
9
N) là amin vòng no năm cạnh.
1. Viết công thức Fisơ và công thức phối cảnh của L-prolin. Tính pH
I
của hợp chất này.
2. Tính gần đúng tỉ lệ dạng proton hoá H
2
A
+
và dạng trung hoà HA của prolin ở
pH = 2,50.
3. Tính gần đúng tỉ lệ dạng đeproton hoá A
−
và dạng trung hoà HA của prolin ở
pH = 9,70.
4. Từ metylamin và các hoá chất cần thiết khác (benzen, etyl acrilat, natri etylat và các
chất vô cơ), hãy viết sơ đồ điều chế N-metyl-4-phenylpiperiđin.
Bài 16: (Đề thi HSG quốc gia, Việt Nam - 2007)
1. Thủy phân hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr. Các
peptit E (chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số các sản phẩm thủy
phân không hoàn toàn M. Dùng 2,4-dinitroflobenzen xác định được amino axit Ala. Thủy phân M
nhờ tripsin thu được tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B.
a. Xác định thứ tự liên kết của các amino axit trong M.
b. Amino axit nào có pH
I
lớn nhất và amino axit nào có pH

I
nhỏ nhất?
Biết cấu tạo chung của các amino axit là H
2
N-CHR-COOH
AA’: Ala Arg Gly Ile Phe Tyr
R : CH
3
(CH
2
)
3
NHC(=NH)NH
2
H CH(CH
3
)C
2
H
5
CH
2
C
6
H
5
p-HOC
6
H
4

CH
2
24
Chuyên đề bồi dưỡng HSG – Hóa hữu cơ
2. Isoleuxin được điều chế theo dãy các phản ứng sau (A, B, C, D là kí hiệu các chất cần
tìm):

A B C D
→
3
NH
Isoleuxin
C
2
H
5
ONa 2. HCl
Hãy cho biết công thức của các chất A, B, C, D và Isoleuxin.
Câu 17: (Đề chon đội tuyển QT 2006)
Ala, Val, Leu là chữ viết tắt tên các aminoaxit thiên nhiên, công thức lần lượt là
CH
3
CH(NH
2
)COOH, (CH
3
)
2
CHCH(NH
2

)COOH, (CH
3
)
2
CHCH
2
CH(NH
2
)COOH.
1. Viết các phương trình phản ứng tổng hợp tripeptit Leu-Ala-Val từ các chất:
Ala, Val, Leu, photpho pentaclorua, BOC-Cl (tert-butyloxicacbonyl clorua), ancol
benzylic, DCC (đixiclohexylcacbođiimit), axit trifloaxetic, axit axetic, hiđro, palađi và cacbon.
2. Có bao nhiêu tripeptit được tạo thành mà mỗi tripeptit có đủ 3 aminoaxit trên, nếu
không sử dụng nhóm bảo vệ.
3. Biểu diễn công thức phối cảnh của tripeptit Leu-Ala-Val.
4. Ghi giá trị pK
a
vào nhóm tương ứng và tính pH
I
của tripeptit này, biết rằng pK
a1
= =
3,42; pK
a2
= 7,94.
25
CH
Br
CH
3

CH
2
CH
3
 →
2252
CHOOC)H(C
 →
KOH .1
→
2
Br
→
0
t