Hóa hữu cơ - Hợp chất hữu cơ đa chức và đơn chức tập 2 part 4 pps

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (748.93 KB, 19 trang )

α−D-Glucose
α−D-Glucose
O
O
HO
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
CH
2
OH
CH

2
OH
O
OH
OH
O
CH
2
O
O
HO
O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
CH
2
OH
OH
OH
O
HO
HO

1
4
6
1
1
4
α−D-Glucose
α−D-Glucose
Liên kết glucosid 1,4
Liên kết glucosid 1,4
Liên kết glucosid 1,6
Cống thức cấu dạng của amylopectin
C¸c ph¶n øng chøng minh c«ng thøc cÊu t¹o cđa amylopectin:
Methyl hãa amylopectin sau ®ã ®em thđy ph©n trong m«i tr−êng acid th×
thu ®−ỵc 2,3,6-tri-O-methyl-
α-D-glucose (chiÕm 90%), 2,3,4,6-tetra-O-methyl-α-D-
glucose (chiÕm kho¶ng 5%) vµ 2,3-di-O-methyl-α-D-glucose (chiÕm kho¶ng 5%).

1
1
2
2,3,6-Tri-O-methyl- α
−
D-Glucose
(90%)

2,3,-Di-O-methyl- α

−
D-Glucose
( Khoảng 5% )
2,3,4,6-Tetra-O-methyl- α
−
D-Glucose
( Khoảng 5%)
2
6
6
4
4
3
3
6
1
4
3
1
2

OCH
3
CH
2
OH
H
H
H
H

H
O
HO
CH
3
O
OH
CH
3
O
O
H
H
H
H
H
CH
2
OCH
3
OCH
3
CH
3
O
OH
O
H
H
H

H
H
CH
2
OCH
3
HO
OCH
3
OH
CH
3
O
3.1.3. Glycogen
Lµ hỵp chÊt cã cÊu t¹o gÇn gièng víi amylopectin nh−ng ph©n tư glycogen cã
m¹ch ph©n nh¸nh nhiỊu h¬n vµ cã sè ®¬n vÞ glucose (12-18 ®¬n vÞ glucose) Ýt h¬n
amylopectin. Glycogen lµ hydrat carbon dù tr÷ cđa c¬ thĨ.
3.2. Cellulose
3.2.1. CÊu t¹o
Cellulose lµ thµnh phÇn chđ u cđa gç vµ sỵi thùc vËt. B«ng ®−ỵc xem lµ
cellulose nguyªn chÊt. Cellulose kh«ng tan trong n−íc. Cellulose kh«ng cã tÝnh
khư. Ph©n tư l−ỵng cđa cellulose rÊt lín (250.000 - 1.000.000) bao gåm trªn 1500
®¬n vÞ glucose. Cellulose cã c«ng thøc ph©n tư (C
6
H
10
O
5
)
n

. Thđy ph©n hoµn toµn
cellulose b»ng acid chØ thu ®−ỵc
β-D-(+)-glucose.
Trong ph©n tư cellulose, c¸c ph©n tư
β-D-(+)-glucose liªn kÕt víi nhau b»ng
liªn kÕt
β-[1-4]-D-glucosid.

58
O
H
O
OH
OH
CH
2
OH
H
H
H
H
O
O
H
OH
OH
CH
2
OH
H

H
H
H
O
H
H
H
H
CH
2
OH
OH
OH
H
OO
O
OH
OH
CH
2
OH
H
H
H
H
O
β−D-Glucose
β−D-Glucose
β−D-Glucose
β

−
D-Glucose
Công thức cấu tạo của cellulose dạng Haworth

O
H
O
H
H
H
CH
2
OH
OH
HO
O
H
HO
OH
CH
2
OH
H
H
HH
O
H
O
H

HO
OH
CH
2
OH
H
H
HH
O
O
O
H
O
H
H
H
CH
2
OH
OH
HO
H
Liên kết 4-β -Glucosid
Lie
â
nke
á
t4-β -Glucosid Lie
â
nke

á
t4-β -Glucosid
Cellobiose Cellobiose
Công thức cấu dạng của cellulose
2
4
1
1
1
1
4
4
4
2
2
2

Cellulose cã cÊu tróc m¹ch th¼ng, do ®ã cellulose dƠ kÐo thµnh sỵi.
3.2.2. C¸c ph¶n øng cđa cellulose
Trªn mçi m¾t xÝch D -glucose cã 3 nhãm OH tù do. ChÝnh c¸c nhãm OH nµy
tham gia c¸c ph¶n øng ester hãa vµ ph¶n øng t¹o ether
a. Nitrat cellulose
Cellulose t¸c dơng víi hçn hỵp acid nitric vµ acid sulfuric t¹o nitrat
cellulose. Nitrat cellulose nh− lµ mét ester. TÝnh chÊt vµ lÜnh vùc sư dơng cđa
nitrat cellulose tïy thc vµo møc ®é nitrat hãa. Nitrat cellulose ®−ỵc øng dơng
lµm c¸c mµng phim, lµm chÊt dỴo, chÊt keo d¸n, thc sóng kh«ng khãi
b. Acetat cellulose
Cellulose t¸c dơng víi hçn hỵp anhydrid acetic vµ acid acetic cã mét Ýt acid
sulfuric t¹o ra hçn hỵp triacetat cellulose. Acetat cellulose kÐm bỊn h¬n nitrat
cellulose. Acetat cellulose ®−ỵc sư dơng lµm phim ¶nh. Hoµ tan acetat cellulose

trong aceton sau ®ã cã thĨ kÐo thµnh sỵi gäi lµ t¬ acetat.
c. Ether cellulose
Alkyl hãa cellulose b»ng alkyl halogenid trong m«i tr−êng kiỊm t¹o ra ether
cellulose. C¸c ether methyl, benzyl cđa cellulose ®−ỵc sư dơng trong c«ng nghiƯp
dƯt, t¹o mµng máng, t¹o nguyªn liƯu chÊt dỴo. Carboxy Methyl Cellulose (CMC)
còng thc lo¹i ether cđa cellulose.

etCarboxy M hyl Cellulose
(CMC)
n
O
H
O
OCH
2
COOH
OH
CH
2
OH
H
H
H
H
O

59
d. Tơ visco và Cellophan
Cellulose tác dụng với carbor disulfid CS
2
và NaOH tạo dung dịch
Xanthogenat cellulose có độ nhớt rất cao gọi là visco. Kéo visco qua khe nhỏ và
qua bể đựng acid thu đợc sợi cellulose gọi là tơ visco.
Màng mỏng visco có chất dẻo hoá là glycerin gọi là cellophan. Cellophan
thờng đợc gọi là giấy bóng kính, dùng để gói hàng hóa.
Có thể hình dung cấu tạo của các loại polysaccharid nh hình vẽ dới đây:

Polysaccharid maùch thaỳng

Polysaccharid maùch nhaựnh

Polysaccharid maùch voứng
3.3. Pectin
Pectin có nguồn gốc từ thực vật, đợc tạo thành từ acid
-D-galacturonic và
một số methylester. Acid
-D-galacturonic liên kết với nhau tạo acid pectic. Acid
pectic là khung cơ bản của pectin.
O

OH
OH
COOH
O
O
OH
OH
COOH
O
O
OH
OH
COOH
O
O
O
OH
OH
COOH
O
O
OH
OH
COOH
O
Acid
p
ectic
Acid D - galacturonic

3.4. Acid alginic
Acid alginic có trong một số loài rong biển. Tồn tại ở dạng tự do hoặc dạng
muối calci. Thủy phân acid alginic thu đợc acid D -mannuronic.
3.5. Chitin
Chitin là một loại polysaccharid có trong vỏ tôm, cua Thủy phân chitin
thu đợc acid acetic và D -glucosamin (chitosamin, 2-aminoglucose). Thủy phân
chitin bằng enzym sẽ thu đợc N -acetylglucosamin.

60
Cấu tạo của chitin cũng giống cấu tạo của cellulose. N -methyl-L-glucosamin
là thành phần của streptomycin.

Streptomycin
N-Methyl-L-glucosamin
NH
NH
2
CNH
OH
OH
OH
H
H

H
H
H
NH C NH
NH
H
O
HO
CHO
O
HH
H
CH
3
H
O
H
H
H
H
OH
OH
O
CH
3
NH
CH
2
OH

Bài tập
Monosaccharid

1- Phân tử (-)-fructose có bao nhiêu nguyên tử carbon không đối xứng?
2- Phân tử 2-cetohexose có bao nhiêu cặp đối quang? Vẽ công thức chiếu Fischer
và công thức Haworth đối với một cặp đối quang của D -(-)-Fructose.
3- Viết phản ứng tạo osazon của các chất sau, các osazon đó có cấu hình thế nào?
a ) D-glucose; b) D-Mannose; c ) D-Fructose.
4- Có bao nhiêu aldotetrose thu đợc khi xuất phát từ D -(+)-aldehyd glyceric.
5- Viết các phơng trình phản ứng theo sơ đồ sau:

Viết công thức cấu tạo của các chất A
E.
(+)Gulose thuộc loại cấu hình nào, D hay L ?
Disaccharid
D-(+)-Glucose
Acid(+)-Saccharic
A
HNO
3

ẹ ( Lacton )
D-(+)-Glucose
- H
2
O

A vaứ B (ủeu laứ Lacton)
Na ( Hg)
- H
2
O Na ( Hg)

E ( Lacton )
(+)-Gulose
Na ( Hg)
- H
2
O Na ( Hg)
B
C ( Acid gluconic )
C ( Acid gluconic )
6- Viết phơng trình phản ứng oxy hóa, methyl hóa và thủy phân của các chất:
(+)- Lactose, (+)-Maltose, (+)-Saccharose.
7- Viết công thức cấu hình của:
(+)- Lactose, (+)-Maltose,(+)- Saccharose và (+)- Cellobiose.
8- Giải thích sự nghịch quay của (+)-saccharose.

61
Chơng 29
ACID AMIN, PEPTID Và PROTID
Mục tiêu
1. Gọi đợc tên và xác định đợc cấu hình của acid amin.
2. Trình bày đợc hóa tính của acid amin.
3. Năm đợc các kiểu cấu tạo của protid.
1. Acid amin
1.1.Định nghĩa

Acid amin là những hợp chất tạp chức, có hai nhóm định chức khác nhau là:
chức amin (NH
2
) và chức acid (COOH).
Có 2 loại acid amin:
H
2
N-R-COOH: R là gốc hydrocarbon no, cha no, vòng không thơm, dị vòng
H
2
N-Ar-COOH: Ar là gốc hydrocarbon thơm
1.2. Cấu tạo
1.2.1. Các acid amin thiên nhiên: là những
-aminoacid
Công thức chung:
H
2
NCH COOH
R

Trong đó gốc R
Alkyl (mạch hở hay nhánh)
Cycloalkyl, Ar -, gốc dị vòng
Chứa hoặc không chứa một số nhóm chức ( -SH, -OH)
(Những nhóm chức này thờng ở đầu mạch của gốc R)
Số nhóm chức của mỗi loại có thể một hoặc hai nhóm:
Acid monoamino monocarboxylic (1 nhóm NH
2
và 1 nhóm COOH)

Acid monoamino dicarboxylic (1 nhóm NH
2
và

2 nhóm COOH)
Acid diamino monocarboxylic (2 nhóm NH
2
và

1 nhóm COOH)
Acid diamino dicarboxylic (2 nhóm NH
2
và

2 nhóm COOH)
Những acid amin có số chức acid nhiều hơn chức amin thì gọi là acid amino
acid và ngợc lại thì gọi là acid amino base.

62
1.2.2. Cấu hình của acid amin
Trừ glycin, các acid amin đều có ít nhất một nguyên tử carbon không đối
xứng. Các acid amin thu đợc từ protid bằng phơng pháp thủy phân acid hoặc
base đều có tính quang hoạt. Các acid amin thiên nhiên là những
-aminoacid và
có cấu hình giống nhau thuộc dãy L so với (-)-L- aldehyd glyceric và C

* có cấu
hình (S).

L -Aldehyd glycericL -Aminoacid
COOH
R
H
2
NH
CHO
CH
2
OH
HO H
1.3. Danh pháp
1.3.1. Đọc tên và vị trí nhóm amino và tên acid tơng ứng

Tên và vị trí nhóm amino + Tên acid tơng ứng
1.3.2. Tên riêng và dùng các chữ cái đầu để ký hiệu tên acid
Ví dụ: H
2
N-CH
2
-COOH H
2
N-CH
2
-CH
2
-COOH 2-H
2

N-C
6
H
4
-COOH
Aminoetanoic 3-Aminopropanoic 2-Aminobenzoic.
Acid aminoacetic
Acid
-Aminopropionic
Acid o-aminobenzoic
Glycin, Glycocol, Gly
-Alanin, Ala
Acid Anthranilic
Bảng 29.1: 20 acid amin phổ biến
Công thức cấu tạo Danh pháp Ký hiệu pK
1
pK
2
Pk
3

H

_
CH

COOH
NH
2

Glycin

Gly

2.35 9.78 -
CH
3

_
CH

COOH
NH
2

L (+)-Alanin

Ala 2.35 9.87 -
CH
3
NH
2
CH
3
CH
_
CH

COOH

L (+)-Valin

Val 2.29 9.72 -

L (-)-Leucin

Leu 2.33 9.74 -
CH
2
CH
_
CH

COOH
CH
3
NH
2
CH
3

L (+)-Isoleucin

Ile 2.32 9.76 -
SCH
2
CH
2

_

CH

COOH
NH
2
CH
3

L (-)-Methionin

Met 2.17 9.72 -
NH
_
COOH

L (-)-Prolin

Pro 1.95 10.6 -
CH
3
NH
2
CH
3
CHCH
2

_
CH

COOH

63
CH
2

_
CH

COOH
NH
2
_

L(-)-Phenylalanin

Phe 2.58 9.24 -
CH
2

_
CH

COOH
NH
2
_
N
H

L(- )-Tryptophan

Try 2.43 9.44 -
CH
2

_
CH

COOH
HO
NH
2
_

L (- )-Serin

Ser 2.19 9.44 -
CH
_
CH

COOH
NH
2
CH
3
OH

L (+ )-Threonin Thr 2.09 9.10 -

NH
2
H
S
_
CH
2

_
CH

COOH

L (- )-Cystein

Cys 1.86 8.35 10.34
CH
2

_
CH

COOH
HO
NH
2

L (- )-Tyrosin

Tyr 2.20 9.11 10.0

CH
2

_
CH

COOH
H
2
N
_
C
O
NH
2

Asparagin

Asn 2.02 8.80 -
CH
2
CH
2

_
CH

COOH
H
2

N
_
C
O NH
2

Glutamin

Gln 2.17 9.13 -
NH
2
O
HO
_
C
CH
2

_
CH

COOH

AcidL(-)- Aspartic

Asp 1.99 3.90 10.00
CH
2
CH
2

_
CH

COO
H
HO
_
C
O NH
2

AcidL(+)- Glutamic

Glu 2.13 4.32 9.95
NH
2
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2

_
CH

COOH

H
2
N

L (+)-Lysin

Lys 2.16 9.20 10.80
H
2
NC (CH
2
)
3
CH COOH
NH
2
O

Arginin

Arg 1.82 8.99 13.20
N
H
N
NH
2
CH
2

_

CH

COOH

L (-)-Histidin

His 1.81

6.05 9.15

1.4. Tính chất lý học của acid amin
Acid amin là các chất hữu cơ kết tinh không màu, nhiều chất có vị ngọt.
1.4.1. Phân tử acid amin là ion lỡng cực (muối nội phân tử)
Có nhiệt độ nóng chảy cao và bị phân hủy.
Acid amin dễ tan trong nớc, không bay hơi, khó tan trong dung môi hữu cơ.
Hằng số acid và base của nhóm acid -COOH và base -NH
2
rất nhỏ.

64
Ví dụ: Đối với glycin có K
a
= 1,6.10
-10
và K
b
= 2,5.10
-12
.
Phần lớn acid carboxylic có K

a
10
-5
và các amin không vòng có K
b
10
-4
.
Acid amin có dạng ion lỡng cực (muối nội phân tử) có công thức cấu tạo

Acid amin daùng ion lửụừng cửùc
-
+
H
3
NCH COO
R
Trong công thức trên ion amoni NH
3
+

có tính acid và ion

-COO
-
có tính base.
Hằng số K
a

của glycin chính là lực acid của ion NH
3
+
và hằng số K
b
của
glycin chính là lực base của ion -COO
-
. Giá trị K
a
và K
b
đợc tính theo phơng
trình phân ly của ion lỡng cực trong dung dịch nớc.
H
3
NCH COO
R
+
-
H
2
NCH COO
R
+
-
+H
2
O
H

3
O
+
Acid
Base
Base
Acid
[H
3
O
+
][H
2
N-CHR-COO
-
]
[H
3
N-CHR-COO
-
]
+
K
a=

H
3
NCH COO
R
+

-
H
3
NCH COOH
R
+
+ H
2
O
HO
-
Acid
Base
Base
Acid
[HO
-
][H
2
N-CHR-COOH ]
[ H
3
N-CHR-COO
-
]
+
K
b
=
+

+

Trong dung dịch nớc, lực acid và base của base liên hợp (ví dụ CH
3
COOH
và CH
3
COO
-
hoặc CH
3
NH
3
và CH
3
NH
2
) có mối liên hệ K
a
.K
b
= 10
-14

Xuất phát từ giá trị K
a
của glycin 1,6. 10
-10
, tính đợc gíá trị K

b
của chức
amin tự do NH
2
. Cũng tơng tự từ giá trị K
b
của glycin, tính đợc giá trị K
a
của
acid tự do -COOH. Khi kiềm hóa dung dịch acid amin (ion lỡng cực), ion I sẽ
chuyển thành ion II.
Một base mạnh (HO
-
) đã lấy proton khỏi ion amoni và chuyển thành một
base yếu là amin NH
2
.

II
H
3
NCH COO
R
I
+
H
2
NCH COO

R

+ H
2
O + HO
Acid rất mạnh
Base rất mạnh
Acid rất yếu Base rất yếu

Khi acid hóa dung dịch acid amin, ion I chuyển thành ion III; acid mạnh
H
3
O
+
nhờng proton cho ion carboxylat và hình thành acid carboxylic rất yếu.

+ H
2
O
H
3
NCH
R
COO
+
-
+ H
3
O

+
H
3
NCH
R
COOH
+

Base rất mạnh Acid rất mạnh Acid rất mạnh Base rất yếu B

65
Nh vậy trong những acid amin đơn giản:
COOH không phải là chức acid mà là nhóm NH
3
+

NH
2
không phải là một base mà là -COO
-

Ion II và III có chức -NH
2
và -COOH tự do tồn tại ở trạng thái cân bằng với
ion I, phản ứng của acid amin là phản ứng của chức amin -NH
2

và chức acid -
COOH.

Acid amin có tính chất lỡng tính. Tính lỡng tính của acid amin đợc biểu
diễn bằng đờng cong chuẩn độ.
Thí dụ: Trờng hợp glycin

-
-
pH
+
H
2
N CH
2
CO
2
0
0,5
1,0 1,5 2,0
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
.
.
.
H
3
N CH
2
CO

2
+
H
3
N CH
2
CO
2
H
pK
1
=
2,35
pK
=9,78
2
pH = 6,07
Lợng NaOH, mol
H
3
+
N
CH
2
COO

có:
2
P
I

2,35 + 9,78
=6=
;
1
pK = pKa)
2
(pK = pKb
,05
Đờng cong chuẩn độ NH
3
CH
2
COOH
+
1.4.2. Điểm đẳng điện của acid amin
Khi đặt dung dịch acid amin vào trong một điện trờng, có các trờng hợp sau:

Catod (cửùc aõm)
II
HO
-
HO
-
H
+
-
Anod (cửùc dửụng)

H
+
H
2
NCH COOH
R
H
3
NCH COO
R
Dung dũch acid amin
Base lieõn hụùp
Acid lieõn hụùpù
-
+
H
3
NCH COO
R
IIII
+
Nếu dung dịch là kiềm mạnh thì nồng độ ion II lớn hơn ion III, acid amin
chuyển dịch về phía anod (cực dơng của điện trờng).
Nếu dung dịch là acid mạnh thì nồng độ của ion III lớn hơn ion II, acid
amin chuyển dịch về phía catod (cực âm của điện trờng).
Nếu nồng độ của ion II và III bằng nhau thì không có sự chuyển dịch nào
về hai cực của điện trờng.
Giá trị pH (nồng độ ion H
+
) không làm chuyển dịch acid amin về các điện cực

gọi là điểm đẳng điện của acid amin. Tại giá trị này nồng độ của ion âm II bằng
nồng độ của ion dơng III và độ hòa tan vào nớc của acid amin là nhỏ nhất.

66
Ví dụ: Acid monoaminocarboxylic
-
OOC-CHR-NH
3
+
có lực acid lớn hơn một ít
so với lực base (glycin có K
a
=1,6.10
-10
và K
b
= 2,5.10
-12
). Nếu hòa tan acid vào nớc
thì nồng độ ion II (H
2
N-CHR-COO
-
) lớn hơn ion III (HOOC-CHR-NH
3
+
). Có thể
hạn chế sự ion hóa của ion amoni -NH
3
+

thành

-NH
2

bằng cách thêm vào một

ít
acid

(H
+
) để đạt đến độ đẳng điện. Nghĩa là để cho nồng độ của II và III bằng
nhau thì giá trị điểm đẳng điện lệch về phía acid. Điểm đẳng điện của glycin có
pH = 6,1.
Điểm đẳng điện đợc ký hiệu là P
I
.
Công thức tính giá trị P
I
khi biết pK
a
= -log K
a
và pK
b
= - logK
b
.

P
I
=
2
pK
a
+pK
b
Điểm đẳng điện là tính đặc trng cho mỗi acid amin.
Bảng 29-2 trình bày điểm đẳng điện và chiều quay của một số acid amin.
Bảng 29.2: Giá trị điểm đẳng điện của một số acid amin
Acid
t
C
P
I
Acid
tC
P
I

Glycin 292 6,10 L(-)-Methionin 280 5,74
L(+)-Alanin 297 6,00 L(-)-Tryptophan 289 5,89
L(+)-Valin 315 5,96 L(-)-Prolin 215 6,30
L(-)Leucin 337 6,02 L(-)-Hydroxyprolin 270 5,83
L(+)-iso-Leucin 280 5,98 L(-)-Acid Aspartic 251 2,77
L(-)-Phenylalanin 278 5,48 L(-)-Asparagin 227 -

L(-)-Tyrosin 343 5.66 L(+)-Acid Glutamic 248 3,22
L(-)-Serin 228 5,68 L(+)-Glutamin - -
L(-)-Cystein - 5,05 L(+)-Arginin 227 10,76
L(-)-Cystin 260 4,80 L(+)-Lysin 224 9,74
L(-)-Threonin 257 - L(-)-Histidin 277 7,59
1.5. Tổng hợp các acid amin
1.5.1. Từ

-halogenoacid
Perkin-Duppa (1858) đã tổng hợp glycin:
- NH
4
X
CH
2
COONa
X
CH
2
COONa
NH
2
CH
2
COOH
NH
2
+ 2 NH
3

67
1.5.2. Tæng hîp Strecker (1850)
− Tæng hîp (±)-Alanin
CH
3
CHO CH
3
CH
NH
2
CN
+ NH
3
, HCN
CH
3
CH
NH
2
COOH

− Tæng hîp (±)-Methionin

Aldehyd β -thiomethyl propionic
CH
3
S

_
CH
2
CH
2
CHO
CH
3
SH
CH
2
= CH
_
CHO
+ HCN
CH
3
SCH
2
CH
2
CH COOH
NH
2
D, L -methionin

2) 2 H
2
O
1) NH

3
CH
3
SCH
2
CH
2
CH C N
OH

− Tæng hîp acid (±)-glutamic: KÕt hîp víi tæng hîp oxo

Co(CO)
8
CO
2
,H
2
(t
o
,p)
Aldehyd cyanopropionic
O=CH
_
CH

2
CH
2
_
CN
NH
2
CN
CH
2
= CH
_
CN
HO CHCH
2
CH
2
COOHOC
NH
2
Acid D, L -glutamic
H
3
O
+
CHCH
2
CH
2
CNNC

NH
2
1.5.3. Tõ ester malonat
− Tæng hîp ester malonat

Br
2
115
o
C
CH
2

(COOEt)
2

leucin
NaOEt
i - C
4
H
9
_
Br
EtOH

(
80
-

90%)
iso-butylmalonat diethyl
HCl ñaëc
iso - C
4
H
9
CH (COOEt)
2

iso-C
4
H
9
CH
2
COOH
i - C
4
H
9
CH Br COOH
CH COOH
iso
-
C

4
H
9
NH
2
− KÕt hîp víi kali phtalimid (tæng hîp Gabriel)
+
+

EtO
-

Br
2

+
Ar- X
H
3
O
-
t
o

CCl
4
N
O
O
K

COOEt
CH
2
COOEt
COOEt
CHBr
COOEt
N
O
O
CH ( COOEt )
2
N
O
O
C ( COOEt )
2
Ar
Ar CHCOOH
NH
2

68
Kết hợp với HNO
2

COOEt
CH
COOEt
NHO
COOEt
CH
2
COOEt
COOEt
CH
COOEt
NO
H
2
,Pt
HNO
2
Ac
2
O
Ester acetamidomalonat ethyl
CH
3
C NHCH(COOEt)
2
O
Histidin
Leucin
Serin
t

o
H
2
O
NaOEt
CH
2
=O
t
o
NaOEt
NaOEt
i-C
4
H
9
Br
H
2
O
t
o
CH
3
C NHCH(COOEt)
2
O
HOCH
2
CH(COOEt)

2
HNCOCH
3
HOCH
2
CHCOO
NH
3
+
-
N
N
H
CH
2
Cl
N
N
H
CH
2
CH COO
NH
3
C
4
H
9
CH COO
NH

3
+
-
-
+

1.6. Tính chất hóa học của acid amin
Các acid amin thể hiện tính chất hóa học đặc trng của mỗi chức.
1.6.1. Tính acid base của acid amin

Tất cả các acid amin trong dung dịch đều phân ly và tạo nên cân bằng sau:

Acid amin
+
R
_
CH
_
COO
-
NH
3
ion lửụừng cửùc
R
_
CH
_
C

NH
2
O
_
H
O

Trong dung dịch H
2
O có cân bằng:
Dung dịch acid amin trong môi trờng acid thì acid liên hợp chiếm u thế.
Dung dịch acid amin trong môi trờng base thì base liên hợp chiếm u thế.
1.6.2. Phản ứng loại nớc của acid amin
Acid amin dễ tách H
2
O từ NH
2

và COOH tạo ra amid.

Sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào vị trí của NH
2
so với COOH. Ngợc lại
các amid cũng dễ thủy phân cho acid amin.
Phản ứng loại nớc -aminoacid

- amino acid (đặc biệt ester của nó) dễ tách H
2

O (tách ROH) tạo amid vòng
dicetopiperazin.
-
2H
2
O, t
o
C
C
N
C
C
N
O
R
O
R
H
H
C
C
O
O
R
N
H
H
H
C
C

R
N
O
O
H
H
H
+ 2H
2
O, xt

Dicetopiperazin

69
Phản ứng loại nớc -aminoacid
- amino acid dễ tách NH
3
tạo acid -etylenic

RCH CHCOOH
H
NH
2
- NH
3
- H
2

O
R
_
CH

= CH
_
COOH
-lactam
Acid -ethylenic
CH
2
CO
CHRNH
Với chất hút nớc cực mạnh có thể tạo vòng
-lacton (trong penicillin).
Phản ứng loại nớc các ,,-acid amin.
Các
,,-acid amin dễ tách H2O từ NH2 và COOH trong cùng 1 phân tử để
tạo

,, hay -lactam (amid nội phân tử)

-lactam (valerolactam)-aminoacid
- H
2

O
CH
2
CH
2
CCH
2
H
2
C
O
OH
N
H
H
CH
2
CH
2
N
CCH
2
H
2
C
H
O

Phản ứng loại nớc giữa các acid amin là cơ sở tạo liên kết amid trong các
polyamid hoặc liên kết peptid trong polypeptid và protein.

Lie
õ
nke
ỏ
tamid
n
+ (n-1) H
2
O
COHN
CH COOH
R
CHH
2
N
R
n H
2
N
CH
COOH
R

1.6.3. Phản ứng tạo màu của acid amin
Các acid amin có khả năng tạo màu với một số hợp chất nhất định. Dùng
phản ứng này để định tính các acid amin:
Với ninhydrin:
Đun nóng acid amin với dung dịch ninhydrin trong alcol tạo màu xanh tím.
RCHCOOH
NH

2
O
N
O
O
HO
OH
OH
O
O
RCHO+
+
+
CO
2
2 3H
2
O
+
Ninhydrin
Coự ma
ứ
uxanh

Phản ứng với một số ion kim loại và các chất hữu cơ và vô cơ khác:
+ Với Pb
2+
/ HO

cho màu đen khi acid amin chứa lu huỳnh.

+ Với Hg (NO
3
)
2

+ Hg(NO
2
)
2
, các acid amin có nhân phenol cho màu hồng.

70
+ Với HNO
3
, các acid amin chứa nhân benzen tạo màu vàng.
+ Với HOOC - CHO, các acid amin chứa nhân indol cho màu xanh tím.
+ Với acid diazobenzensulfonic, các acid amin có nhân imidazol sẽ tạo hợp
chất azo có màu anh đào.
1.6.4. Tính chất của chức COOH
Với base tạo muối
Acid amin tác dụng với base tạo muối carboxylat. Ngoài ra nó còn có thể tạo
muối nội phức với cation kim loại nặng:

+
Cu
2
+

2

NH
2
CH
2
CO
Cu
NH
2
CO
O
O

CH
2
HCH COOH
NH
2
+
2 H
+
Muoỏi noọi phửực (maứu xanh thaồm)

Glycin
Tạo ester
Acid amin tác dụng với ROH (có hơi HCl) sẽ tạo ester của acid amin (thờng
ở dạng muối clorhydrat).
C
2

H
5
OH
H
2
N
_
CH
2
_
COOH
+ H Cl
Cl
-
[ H
3
N
_
CH
2
_
COOC
2
H
5
]
+
+
- H
2

O

Muốn thu đợc ester tự do, cho sản phẩm clorhydrat phản ứng với Ag
2
O
hoặc N (C
2
H
5
)
3
:
H
2
O
+
+
Cl
-
[ H
3
N
_
CH
2
_
COOC
2
H
5

]
AgCl
H
2
N
_
CH
2
_
COOC
2
H
5
Ag
2
O
+
+

Các ester của acid amin là những chất lỏng, dễ cất ở áp suất thấp.
Fischer đã dùng phản ứng này để tách các acid amin.
Tạo clorid acid
P Cl
5
+ H
2
N
_
CH
2

_
COOH
Cl
-
[ H
3
N
_
CH
2
_
COCl]
- P OCl
3
+

Phản ứng decarboxyl (tách CO
2
):

EthylaminAlanin
+ CO
2
CH
3
CH NH
2
Men carboxylase

CH
3
CH
NH
2
COOH
1.6.5. Tính chất NH
2
Tạo muối với các acid
Acid amin tác dụng với acid vô cơ, tạo muối

71
H
2
NCHCOOH
CH
3
+ HCl
Cl
-
H
3
NCHCOOH
CH
3
+

Tác dụng với HNO
2

Tạo acid
-hydroxycarboxylic, giải phóng N
2

và H2O.
H
2
NCHCOOH
R
+ HNO
2
+ N
2
+ H
2
O
HO CH COOH
R

Van Slyke dùng phản ứng này để định lợng NH
2
trong acid amin bằng cách
đo khí N2 giải phóng ra (qua nitơ kế).
Tạo dẫn xuất N -acyl
Các acid amin phản ứng với tác nhân acyl hóa nh RCOCl, (RCO)
2
O,
carbobenzyloxyclorid (benzylcloroformiat) C
6
H

5
CH
2
OCOCl tạo dẫn xuất N -acyl.
H
2
NCHCOONa
R
+ CH
3
COCl
CH
3
COHN CH COOH
R
+ NaCl

Tác dụng với aldehyd
ở môi trờng kiềm, acid amin ngng tụ với aldehyd tạo base Schiff (liên kết
imin).
CH
2
O
+ H
2
NCH
R
COOH
HO
-

NCH
R
COOHCH
2

Aldehyd Liên kết imin
Sorensen dùng phản ứng này để định lợng nhóm -COOH tự do của acid
amin
Một số phản ứng với enzym
Khi oxy hóa, acid amin bị loại nhóm NH
2
, tạo ceto acid:
[]O++
R
_
CO
_
COOH
R
_
CH
_
COOH
NH
2
N H
3
cetoacid

hoặc có thể do enzym oxydase:

cetoacid
R
_
CH
_
COOH
NH
men
H
2
O
+
R
_
CO
_
COOH
R
_
CH
_
COOH
NH
2
N H
3

Acid này bị loại CO
2
để tạo aldehyd:

CH
3
CHO
CH
3
_
CO
_
COOH
+
CO
2

72
Nhờ các enzym đặc hiệu, có thể xảy ra phản ứng trao đổi gốc R của các acid
amin
R
CH COOH
NH
2
+
+
R'
CCOOH
O
R'
CH COOH
NH
2

R
CCOOH
O

2. Peptid

2.1. Định nghĩa
Peptid là amid đợc hình thành do các chức acid và chức amin của acid amin
tơng tác với nhau. Chức amid -NHCO- đợc gọi là liên kết peptid.
Tùy thuộc số gốc acid amin có trong phân tử ngời ta phân chia các loại
peptid: dipeptid, tripeptid , polypeptid. Các peptid có phân tử lợng đến 10.000
là polypeptid. Peptid có phân tử lợng lớn hơn là những protid.

,
,
Polypeptid
-
+
n
H
3
NCHCO (NHCHCO) NHCHCOO
R
R
R
(Gly-Ala-Ph)
(Gly-Gly)

GlycinAlaninPhenylalanin
Tripeptid
-
+
H
3
NCH
2
CONHCHCONHCHCOO
CH
3
CH
2
C
6
H
5
GlycinGlycin
Dipeptid
-
+
H
3
NCH
2
CONHCH
2
COO
2.2. Cấu tạo polypeptid
2.2.1. Cấu tạo

Các phơng pháp vật lý đã xác định chức amid (liên kết peptid) có cấu tạo
phẳng và và có cấu hình trans.
NC
NC
NC
H
H
H
R
R
R
O
O
O
Trans
Trans

Có nhiều trờng hợp acid amin có 2 nhóm acid hoặc các nhóm chức khác
(OH, SH ). Các nhóm chức này có trong gốc R là cơ sở làm cho cấu trúc của protid
có các hình dạng khác nhau.
Ví dụ: Phân tử tripeptid glutathion, nonapeptid ocytocin minh họa điều đó:

Glu-Cys-Gly
(GlutamylCysteinGlycin)
Glutathion
+
-
H

3
NCHCH
2
CH
2
CONHCHCONHCH
2
COOH
COO
CH
2
SH

73
CHNHCOCHNHCOCH
CH
3
CH
2
CH
3
CH CH
2
OH
NH
2
CO
CH
2
S

S
CH
2
CONH
2
CH
2
CH
2
CHNHCOCHCONHCHCO
CH
2
CONH
2
NH
N
CH
3
CH
3
CH
CH
2
CONHCHCONHCH
2
CONH
2
Glu Asp Cys S Pro Leu Gly(NH
2
)

S
NH
2
NH
2
CysTyrlle
Hoaởc
Ocytocin

2.2.2. Xác định cấu trúc của peptid
Có những acid amin nào trong phân tử.
Có bao nhiêu phân tử acid amin trong phân tử.
Trật tự liên kết của các acid amin trong phân tử.
a. áp dụng phơng pháp xác định các gốc cuối mạch peptid:
n
+ (n-1) H
2
O
COHN
CH COOH
R
CHH
2
N
R
n H
2
N
CH
COOH

R
N-goỏc cuoỏi maùch C-goỏc cuoỏi maùch

Nhóm N-gốc cuối mạch chứa chức amin tự do đợc xác định với thuốc thử
2,4-dinitrofluorobenzen (NO
2
)
2
C
6
H
3
F hoặc với hợp chất phenyl-
isothiocyanat C
6
H
5
NCS.
Nhóm C -gốc cuối mạch chứa chức acid tự do đợc xác định nhờ enzym
carboxypeptidase có trong ruột.
b. áp dụng phơng pháp thủy phân từng phần.
Để xác định số lợng và trật tự sắp xếp các acid amin trong phân tử.
2.3. Tổng hợp peptid
Phơng pháp trùng ngng acid amin chỉ áp dụng để điều chế các peptid đơn
giản.
Phơng pháp có hiệu quả là phơng pháp ghép lần lợt các acid amin lại với
nhau.
Có các giai đoạn để thực hiện một quá trình tổng hợp peptid nh sau:

74
2.3.1. Bảo vệ nhóm chức amin
Thực hiện phản ứng acyl hóa bằng carbobenzyloxyclorid (benzylcloroformiat)
C
2
H
5
CH
2
OCOCl và chuyển nhóm acid thành clorid acid.
+
-
+ HCl
- HCl
Q = C
6
H
5
CH
2
OCO
+ C
6
H
5
CH
2
OCOCl
HN CH COCl
R

Q
HN CH COOH
R
Q
H
3
NCHCOO
R

2.3.2. Tạo liên kết peptid
H
3
NCHCOO
R
HN CH COCl
R
Q
HN CH
CONH
R
Q
R
COOHCH
+
-
+

2.3.3. Giải phóng chức amin
HN CH
CONH

R
Q
R
COOHCH
H
3
NCH
CONH
R
R
COOCH
+
-

Nhà hóa học Du Vigneaud và cộng sự (1963) đã tổng hợp toàn phần phân tử
Insulin có 51 acid amin theo thứ tự xác định.
3. Protid
3.1. Định nghĩa
Protid là những polypeptid có phân tử lợng lớn (>10.000).
3.2. Phân loại:
Có nhiều cách phân loại protid
Protid có 2 loại, loại protid dạng sợi (không tan trong nớc) và protid
dạng hình cầu (tan đợc trong nớc, tan trong dung dịch acid, base hoặc
dung dịch muối).
Cách phân loại phổ biến: Protid đơn giản (protein) và protid phức tạp
(proteid). Protid đơn giản còn gọi là protein, khi thủy phân chỉ thu đợc
các acid amin.
Protein đơn giản tan đợc trong nớc (hoặc acid và kiềm), bị đông vón khi có
tác dụng của nhiệt thì và bị kết tủa khi bão hòa bằng dung dịch nhôm sulfat.
Thuộc loại này có: albumin, globulin, prolamin, glutelin, các chất giống

albumin (albuminoid, scleroprotein) nh keratin, collagen
Protid phức tạp (conjugated protein) là những protein chứa các nhóm không
phải protein nh: Acid nucleic, chromoprotein, glycoprotein, phosphoprotein,
lipoprotein và protein chứa kim loại nặng.

75
3.3. Cấu tạo của protid
:
Có 3 kiểu cấu tạo:
3.3.1. Cấu trúc bậc một
Chỉ số lợng, thành phần và thứ tự nối tiếp của các acid amin thành mạch
polypeptid. Các acid amin liên kết với nhau thành một mạch đơn.
Ví dụ: NH
2
-A-CO-NH-B-COOH. hay HOOC-A-NH-CO-B-NH
2
3.3.2. Cấu trúc bậc hai
Mạch polypeptid có dạng xoắn ốc hay gấp khúc do liên kết hydro giữa các
nhóm chức C =O, NH
2
, NH
3
+
,
COOH và COO
- của hai liên kết amid khác nhau.