CHUYÊN ĐỀ ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN

LÝ THUYẾT ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN
1/ Điểm

đẳng điện

Ở một pH trung gian nào đó có sự ngang bằng giữa dạng anion và dạng cation, bấy giờ amino
axit tồn tại chủ yếu ở dạng lưỡng cực; pH đó được gọi là điểm đẳng điện kí hiệu là pHI hoặc pI
(chữ I xuất phát từ Isoelectric).

Dạng anion
Ion lưỡng cực
Dạng cation
pH thấp
pH I
pH cao
Điểm đẳng điện của các amino axit trung hòa (số nhóm amino bằng số nhóm cacboxyl) ứng với
giá trị 5,0 đến 6,3. Còn điểm đẳng điện của các amino axit có tính axit (số nhóm cacboxyl nhiều
hơn số nhóm amino), ứng với giá trị 2,8 đến 3,2; còn của các amino axit có tính bazơ (số nhóm
amino nhiều hơn số nhóm cacboxyl) só giá trị trong khoảng 7,6 đến 10,8.

2/Cách xác định Điểm đẳng điện: Điểm đẳng điện của các amino axit có thể tính theo biểu thức:
pHI =
pKa1 là hằng số phân li của nhóm (−COOH).
+

pKa2 là hằng số phân li của nhóm (− NH 3 ).
Thí dụ: Alanin có pKa1 của nhóm (−COOH) là 2,35 và pKa2 của nhóm (− NH 3+ ) là 9,79.

-Đối với các axit monoamino monocacboxylic, tính axit thường lớn hơn tính bazơ, nghĩa là khi
hòa tan tinh thể amino axit đó vào dung dịch, lượng ion (II) lớn hơn lượng ion (I). Sự ion hóa nhóm
NH2 trong (I) có thể biểu thị bằng sự cộng thêm axit, nghĩa là (I) + H + = ion lưỡng cực, do đó điểm

đẳng điện của các axit monoamino monocacboxylic đều nhỏ hơn 7.
-Đối với các axit điamino monocacboxylic hoặc monoamino đicacboxylic có ion lưỡng cực
nằm giữa hai dạng cân bằng điện tích lẻ và điểm đẳng điện là trung bình cộng của hai pK a của hai
cân bằng giữa hai dạng điện tích lẻ với ion lưỡng cực.
-Điểm đẳng điện có thể xác định trên đường cong chuẩn độ của amino axit với natri hiđroxit.
Phương pháp này chỉ dùng cho những amino axit trung tính.


-Nếu biết được giá trị pKa của một amino axit nào đó, ta có thể tính được nồng độ phần trăm
của các dạng proton hóa, dạng trung hòa và dạng đeproton hóa ở một giá trị pH xác định của
amino axit đó theo phương trình Henderson – Hasselbalch.

pKa = −lg
= −lg [H3O+] – lg
Phương trình Henderson – Hasselbalch:

= pH − lg

pH = pKa + lg
Điểm đẳng điện của các axit monoamino monocacboxylic có giá trị pH I< 7, của các axit
điamino monocacboxylic pHI > 7, còn các axit monoamino đicacboxylic có pHI << 7.
Thí dụ: pHI của glyxin = 6,07 ; pHI của alanin = 6,11.
pHI của lysin = 9,74 ; pHI của arginin = 10,76.
pHI của axit aspartic = 2,98 ; pHI của axit glutamic = 3,08.
Dưới đây là bảng hằng số phân li và điểm đẳng điện của các amino axit :
Bảng: Hằng số phân li và điểm đẳng điện của các amino axit
Mạch nhánh trung hòa
Amino axit
pK*a 1
pK*a 2

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
Mạch nhánh ion
Amino axit
pK**a 1
pKa 2
pKa 3
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 cả các amino axit pKa1 ứng với sự điện li của nhóm cacboxyl và pKa2 ứng với sự điện li của
nhóm amoni
** Trong tất cả các amino axit pKa1 ứng với sự điện li của nhóm cacboxyl trong RCH(+NH3)COOH


Sự kết tủa đẳng điện và phương pháp điện di
Sự kết tinh một amino axit từ dung dịch được thực hiện khi pH của dung dịch được điều chỉnh
tới điểm đẳng điện của nó, sau đó tách kết tủa, lọc và thu lại.
Quá trình này được gọi là sự kết tủa đẳng điện.
Các amino axit có giá trị pH khác nhau, nên ở một pH xác định chúng sẽ dịch chuyển về phía
anot hoặc catot với những vận tốc khác nhau, đó là sự điện di.
VD: Dùng phương pháp điện di để tách hỗn hợp các amino axit gồm glyxin, lysin và axit
aspartic, biết rằng pHI của glyxin là 5,97 ; của lysin là 9,74 và của axit aspartic là 2,98.

Ở pH = 5,97 phân tử glyxin không dịch chuyển, axit aspartic dịch chuyển về phía anot và lysine
dịch chuyển về phía catot.


BÀI TẬP ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN
Bài 1. Dưới tác dụng của điện trường, aminoaxit di chuyển về phía điện cực nào khi
pH < pI, (b) pH > pI và pH = pI ? Giải thích.
Giải
pH < pI: cation A chiếm ưu thế, nên di chuyển về phía catot, (b) pH > pI : anion C chiếm ưu thế nên di
chuyển về phía anot và (c) khi pH = pI điện tích cân bằng nên amino axit không chuyển dịch.
Bài 2. Viết cân bằng điện ly của lysin (một bazơ) và tính điểm đẳng điện của nó.
Xem giá tri pKa trong bảng

Giải
COO

COOH
CHNH3

CHNH3

OH

(CH2)3

H

(CH2)3

COO

OH
H

CH2NH3

CH2NH3

CHNH2
(CH2)3

COO

OH
H

CH2NH3

CHNH2
(CH2)3
CH2NH2

(+2)
(+1)
(0)
(-1)
Điện tích tổng cộng của mỗi dạng được ghi trong ngoặc đơn ở trên, dạng có điện tích bằng không tồn tại
giữa hai dạng có pKa tương ứng là 8,95 và 10,53. Như vậy pI = (8,95+10,53)/2 = 9,74.
Bài 3. Viết cân bằng điện ly của axit aspatic và tính điểm đẳng điện của nó.
Giải
COOH
CHNH3
CH2

COO

OH
H

COOH

CHNH3
CH2

COOH

COO

OH
H

CHNH3
CH2
COO

COO

OH
H

CHNH2
CH2
COO

(+1)
(0)
(-1)
(-2)
Dạng có điện tích bằng không tồn tại giữa hai dạng có pKa tương ứng là 1,88 và 3,65.
Như vậy pI = (1,88 + 3,65)/2 = 2,77.
Bài 4.
a) Serin có điểm đẳng điện là pHI = 5,68, pKa1 = 2,21, pKa2 = 9,15. Hãy viết công thức cấu tạo dạnh chủ yếu của
serin trong dung dịch có pH = 2,0; 6,0; 10,0
b) Tiến hành điện di hỗn hợp gồm 3 amino axit: Lysin (pHI =9,74) , axit aspactic (pHI = 2,77), và glyxin (pHI =

5,97) trong môi trường đệm có pH = 7,0.
Hãy cho biết amino axit nào di chuyển về phía catot, amino axit nào di chuyển về phía anot? Giải thích kết quả thu
được.
c) Để tách riêng từng amino axit từ hỗn hợp 3 amino axit cho ở mục b thì cần tiến hành điện di ở pH bao nhiệu?
giải thích vì sao?
Giải


a)
+

H3N – CH- COOH

+

H3N – CH- COO-

CH2OH
pH = 2,0;

H2N – CH- COO-

CH2OH
pH = 6,0

CH2OH
pH = 10,0

b) Lysin , axit aspactic di chuyển về cực dương (anot), glyxin di chuyển về cực âm (catot).
c) Ở pH = 5,97 là thích hợp nhất vì glyxin không di chuyển trong khi 2 amino axit còn lại di chuyển về 2 hướng

ngược nhau.
Bài 5.
Hãy chỉ rõ hướng dịch chuyển của từng amino axit trong hỗn hợp cho dưới đây khi tiến hành điện di;
a) Glyxin, phenylalanin và serin, pH = 6,0.
b) Valin, axit glutamic và histidin, pH=7,0
c) Alanin, lysin và tritophan, pH=7,0
Biết rằng pHI của các amino axit là: Gly 6,0; Phe 5,5; ser 5,7; val 6,0; Glu 3,2; his 7,6; Ala 6,0; Lys 9,8;

Try 5,9
Để tách riêng lẻ từng amino axit trong hỗn hợp trên thì cần tiến hành điện di ở pH tương ứng bao nhiêu?
Giải
a) Ở pH = 6,0
phenylalanin và serin dịch chuyển về phía anot(-) do pH > pI , còn glyxin không dịch chuyển do pH = pI
b) Ở pH=7,0
histidin dịch chuyển về phía canot(+) do pH < pI , Valin và axit glutamic dịch chuyển về phía anot(-) do pH >

pI
c) Ở pH=7,0
lysin dịch chuyển về phía canot(+) do pH < pI , Alanin và tritophan dịch chuyển về phía anot(-) do pH > pI
_ Để tách riêng lẻ từng amino axit trong hỗn hợp trên thì cần tiến hành điện di ở pH :
a) pH=5,7 b) pH=6,0 c) pH=6,0
Bài 6.
Aspactam là một loại đường không dinh dưỡng ( tên thương phẩm là Nutra-Sweet), có công thức cấu tạo vắn tắt là
Asp-Phe-OCH3, có pHI =5,9. Hãy viết CTCT đầy đủ của aspactam trong dd có pH= 2,0; 6,0; 8,0
Giải
+

H3N – CH- CONH – CH – COOCH3

+

H3N – CH- CONH – CH – COOCH3

CH2COOH CH2C6H5
CH2COOCH2C6H5
pH=2,0
pH=6,0
H2N – CH- CONH – CH – COOCH3
CH2COO- CH2C6H5
pH=8,0
Bài 7.
Hãy giải thích vì sao tritophan có điểm đẳng điện thấp hơn so với histidin mặc dù trong công thức CT cùa cà 2
amino axit này đều có dị vòng thơm 5 cạnh chứa nito. Trong số 2 nguyên tử nito dị vòng của histidin, nguyên
tử nito nào có tính bazo cao hơn. Giải thích


Tritophan

Histidin

Giải
_Hệ dị vòng inđol của tritophan giống như pirole (cặp e của nito tham gia vào hệ 6 electron π liên hợp) nên N
không có tính bazo, pHI của tritophan nằm ở vùng trung tính.
_Nguyên tử nito không mang nối đôi trong cấu trúc dị vòng của histidin cũng giống như nito của pirole nên không
có tính bazo, nguyên tử nito còn lại có tính bazo vì còn đôi e (obitan lai hóa sp2) nằm trong mặt phẳng vòng thơm
(như của nito trong CTCT piridin), vì vậy histidin có tính kiềm yếu và có giá trị pHI lớn hơn của trytophan


BÀI TẬP HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2002:

Thuỷ phân một protein (protit) thu được một số aminoaxit có công thức và pKa như 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);
Pro
N
H

COOH

(1,99; 10,60)
1. Viết tên IUPAC và công thức Fisơ ở pHI của Arg, Asp, Orn. Trên mỗi công thức đó hãy ghi (trong ngoặc) giá trị
pKa bên cạnh nhóm chức thích hợp. Biết nhóm -NHC(=NH)NH2 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 3OH. 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 4H9NO2. Viết công thức Fisơ 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-ProGly ; Ser-Pro-Phe ; Gly-Phe-Ser ; Pro-Phe-Arg ; Arg-Pro-Pro ; Pro-Gly-Phe ; Phe-Ser-Pro.
Dừng kí hiệu 3 chữ cái (Arg, Pro, Gly,...), cho biết trình tự các aminoaxit trong phân tử bradikinin.
BÀI GIẢI:
1. Aminoaxit sinh ra từ protein đều có cấu hình L
COO-(2.17)
+
(9.04) H2N
H
[CH2]3

-

N
H

C

COO-(2.17)
+
(9.60) H3N

Axit (S)-2-amino-butandioic

(12.48)
Axit (S)-2-amino-5guanidinopentanoic

COO-(2.10)
(8.90) H2N

H
[CH2]3 NH3+(10.50)

Axit (S)-2,5-diamino
pentanoic
2. Aspactam H2N-CH(CH2COOH)− CO− NH − CH(CH3)-COOCH3
COOCH3
O
H2N

C

H

NH
H

CH2COOH

CH3

H
CH2COOH (3.65)

NH2

NH2

(1.88)


Metyl N-(L-α-aspactyl) L-alaninat
3. Bradikinin
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2003)
TRF là tên viết tắt một homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp. Thủy phân hoàn toàn 1 mol TRF thu được
1 mol mỗi chất sau:
N
CH2-CH-COOH
NH3 ;
; HOOC-CH 2-CH2-CH-COOH ;
NH2

COOH
NH2
N
N
(Pro)
(His)
(Glu)
H
H
Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có dipeptit His-Pro. Phổ khối lượng cho biết phân tử
khối của TRF là 362 đvC. Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh.
1. Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF.
2. Đối với His người ta cho pKa1 = 1,8 ; pKa2 = 6,0 ; pKa3 = 9,2. Hãy viết các cân bằng điện ly và ghi cho mỗi cân
bằng đó một giá trị pKa thích hợp. Cho 3 biểu thức:
pHI = (pKa1+pKa2+pKa3) : 3 ; pHI = (pKa1+pKa2) : 2 ; pHI = (pKa2+pKa3) : 2 ;
biểu thức nào đúng với His, vì sao?
3. Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit (D, L) – glutamic từ hidrocacbon chứa không
quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử.
BÀI GIẢI:
1. *Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu-His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1 nhóm
–CO – NH2)
* Từ M = 362 đvC suy ra có tạo ra amit vòng (loại H2O)
* Từ dữ kiện vòng ≤ 5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh, còn Pro là aminoaxit đầu C và tạo
nhóm – CO – NH2.
Vậy cấu tạo của TRF:
HN CH CO-NH CH CO N CH CO-NH2

CH2

O

N

NH

Công thức Fisơ:

NH2

CO
N

CO
NH

CO
NH
O

H

H
CH2

N
NH

H


2. Cân bằng điện ly của His:

COOH
+

H

H3 N
CH2

COO
+

+

-H

(1)

+

HN

+

H

H3 N

-H

CH2

H

H3 N

+

+

N

NH
1,8

CH2

(3)

N

NH

H

H2N

+

-H

CH2

(2)

HN
(+2)

COO

COO

NH

NH

(+1)

6,0

(-1)

(0)

(hoặc viết 3 cân bằng riêng rẽ; không cần công thức Fisơ)
* pHI = (pKa2 + pKa3) : 2 là đúng,
vì phân tử His trung hòa điện (điện tích = 0) nằm giữa 2 cân bằng (2) và (3)
3. Tổng hợp axit (D,L)-glutamic
HC ≡ CH

HCN


→

N

C

NC – CH = CH2

CH2 CH2 CH

CO, H 2

→
xt, t 0

C N

HCN, NH3
NC – CH2– CH2– CH=O 
→

1) H2O, OH
+

2) H3O

HOOC CH2 CH2 CH

NH2

COOH

NH2

(KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2004 (Bảng A))
1. Các aminoaxit phản ứng với nhau tạo thành
polipeptit. Hãy cho biết cấu trúc của các dipeptit tạo N
CH2
thành từ leuxin (CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH và
N
histidin (hình bên).

NH2
CH

COOH

Histidin

H

2. Gọi A, B là các α-aminoaxit ở môi trường axit, bazơ tương ứng với X là ion lưỡng cực.
a) Xác định tỉ số nồng độ của A và B ở điểm đẳng điện.
b) Vết alanin chuyển về cực nào khi pH < 5 và pH > 8?
c) Xác định hàm lượng tương đối của ion lưỡng cực X của alanin ở điểm đẳng điện, biết rằng hằng số axit của
alanin: pK1 = 2,35 đối với cân bằng A
X + H+
pK2 = 9,69 đối với cân bằng X
B + H+ .

BÀI GIẢI:
1. Cấu trúc của các dipeptit :
( CH3)2CH - CH2 - CH(NH2) - CO - NH - CH - CH2
H - Leu - His - OH

COOH

N
HN

CH2 - CH(NH2) - CO - NH - CH - CH2 - CH(CH3)2

N
NH

H - His - Leu - OH

COOH

O
CH2

N
NH

H
N
N
H

CH2 CH CH3
CH3
O
His-Leu


Leu - Leu ( CH3)2CH - CH2 - CH - CO - NH - CH - CH2 - CH(CH3)2
N
His - His

COOH

NH2

CH2 - CH - CO - NH - CH - H2C
N
H

COOH

NH2

N
HN

2.

a) Vết của aminoaxit ở điểm đẳng điện không dịch chuyển về phía catot cũng như anot nên
nồng độ các ion trái dấu phải bằng nhau :
[A] = 1

[A] = [B] nên tỉ số bằng đơn vị;
(1)
[B]

b) Lập biểu thức tính các hằng số axit
K1 =

pHI =

[ X ][ H + ]
[ A]

pK1 + pK 2
2

; [H+] =

K1[ A]
[ X ] (2)

[H+]2 =

K1K 2 [ A][ X ]
[ X ][ B ]

;

K2 =

[ B ][ H + ]

[X]

; [H+] =

K2[ X ]
[ B]

(3)

từ (1) , (2) , (3) có [H+] = (K1K2)1/2

Đối với alanin: pHI =

2,35 + 9,69
= 6,02
2

Vì điểm đẳng điện của alanin là 6,02 nên vết di chuyển về phía cực âm khi pH < 5, và
theo hướng cực dương khi pH > 8
c) Từ (2):

[ X] =
[ A]

K1
10 −2,35
=
= 4680
K2
10 −9,69

Như vậy nồng độ tương đối của [X] là:

[X]
1
=
= 0,9996
[ A] + [ B ] + [ X ] 2 [ A] + 1
[X]

~1

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999-Thái Lan
a) Xystin (C6H12N2O4S2) là một axit diamino – dicacboxylic, là sản phẩm nhị hợp của L – xystein. Sản phẩm
nhị hợp này có thể được tách đôi khi xử lý với một thiol như mercaptoetanol (HOCH2CH2SH) để cho L –
xystein (C3H7NO2S).
(i)
Viết công thức cấu tạo của xystin với cấu hình tuyệt đối
(ii)
Vai trò của mercaptoetanol trong phản ứng này là gì?
1 mol xystin có thể được tách đôi nhờ xử lý với axit pefomic HCOO2H tạo thành 2 mol axit xysteic
C3H7NO5S là một axit mạnh.
(iii)
Viết cấu tạo của axit xysteic tại điểm đẳng điện
(iii)
Khi một peptit gồm 2 mạch A và B liên kết nhờ một liên kết đơn disunfua giữa hai gốc xystein trong
mỗi mạch được xử lý với axit pefomic thu được hai peptit mới A’ và B’ tại pH 7,0 với điện tích tổng
cộng theo thứ tự bằng +5 và -3. Hãy tính điện tích tổng cộng của peptit ban đầu tại cùng pH.

b) Khi peptit C (M = 465) được thuỷ phân hoàn toàn bằng dung dịch HCl trong nước thì trong dung dịch sau
thủy phân thu được các lượng có số mol bằng nhau của glyxin (Gly), phenylalanin (Phe); axit aspactic
(Asp), axit Glutamic (Glu) và một đương lượng amoniac (NH3).
Khi xử lý C với enzym cacboxipeptidaza thu được axit glutamic và một tripeptit. Thuỷ phân một phần
tripeptit trong axit cho một hỗn hợp sản phẩm, trong đó có hai chất được xác định là axit glyxilaspactic
(Gly – Asp) và aspactilphanylalanin (Asp – Phe).
(i)
Từ các thong tin trên hãy suy ra trật tự của toàn bộ peptit C.
(ii)
Điểm đẳng điện gần đúng của peptit C (pH < 7; pH ≈ 7; pH > 7) là bao nhiêu?
BÀI GIẢI:
a) (i)
NH3+
CO2-

S
-

O2C

S
NH3+

(ii) tác nhân khử
(iii)
Công thức cấu tạo
NH3+
SO3HO2C

(iv)

+4
b) (i) Gly – Asp – Phe – Glu.
(iii)
pH < 7

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999:
a) Tính bazơ của một số hợp chất chứa nitơ có cấu tạo tương quan được nêu như sau:
Hợp chất
Cấu tạo
pKa
Hợp chất
Cấu tạo
NH2
Piridin
5,17
Anilin

pKa
4,58

Pirol

N
H
N

0,40

Xiclohexylamin

NH2

10,64

Pirolidin

H
N

11,20

p-Aminopiridin

NH2

9,11

NH2

6,03

N

Morpholin

O

NH

8,33

m-Aminopiridin
N

Piperidin

NH

11,11

So sánh và giải thích sự khác biệt trong tính bazơ của mỗi cặp sau:
(i)
Piperiđin / piridin
(ii)
Piridin / pirol
(iii)
Anilin / xiclohexylamin
(iv)
p – aminopiridin / piridin
(v)
morpholin / piperidin


b) Sự khác biệt trong tính chất vật lý của hỗn hợp triệt quang (raxemic) axit cis – 2 – aminoxiclohexan – 1 –
cacboxylic và axit 2 – aminobenzoic được nêu trong bảng
Axit cis-2-aminoxiclohexan-1Axit – 2 - aminobenzoic
cacboxylic
Điểm nóng chảy (oC)
240
146 – 147

Tính tan trong: nước (pH = 7)
tan
Không tan
HCl 0,1M
rất dễ tan
Không tan
rất dễ tan
Không tan
Không tan
rất dễ tan
Dải hấp thụ IR (thể rắn, cm-1)
1610 - 1550
1690
pKa1
3,56
2,41
pKa2
10,21
4,85
(i)
Đề nghị các cấu tạo hợp lý của axit cis – 2 – aminoxiclohexan -1 – cacboxylic và axit 2 aminobenzoictại các pH axit, trung tính và bazơ.
(ii)
Nếu điểm đẳng điện được định nghĩa là pH mà tại đó phân tử có điện tích tổng cộng bằng 0 thì hãy tính
điểm đẳng điện gần đúng của axit – 2 – aminoxiclohexan – 1 – cacboxylic.
BÀI GIẢI:
a)
(i) Piridin có tính bazơ yếu hơn piperidin vì đôi electron gây tính bazơ của piridin thuộc obitan sp2; nó bị giữ
chặt và không sẵn sang để cho cặp electron như trường hợp piperidin với obitan sp3.
(ii) Piridin có đôi electron (thuộc obitan sp2) sẵn sang để dùng chung với axit; trong khi pirol chỉ có thể kết hợp
với proton khi đánh đổi tính thơm của vòng.

(iii)
Có hai lý do. Thứ nhất, nguyên tử nitơ trong anilin liên kết với nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp2 của
vòng thơm, nguyên tử cacbon này có độ âm điện mạnh hơn nguyên tử cacbon ở trạng thái lai sp3 của
xiclohexylamin. Thứ hai, các electron không liên kết có thể được phân tán trên vòng thơm. Các công
thức cộng hưởng chỉ ra rằng có sự giảm mật độ electron tại nitơ. Vì vậy xiclohexylamin có tính bazơ
mạnh hơn anilin:
NH2

NH2

(iv)

(v)

NH2

Có thể xảy ra sự phân tán các electron không liên kết của nhóm –NH2 vào nhân. Hệ qủa là có sự tăng
mật độ electron trên nguyên tử nitơ của dị vòng, do đó có sự tăng tính bazơ ở vị trí này.
NH2

NH2
N

NH2

NH2

N

NH2

N

N

Piperidin có tính bazơ mạnh hơn morpholin. Nguyên tử oxy trong morpholin có độ âm điện lớn hơn
nhóm metylen (ở cùng vị trí) của piperidin, vì thế mật độ electron trên nguyên tử nitơ của morpholin sẽ
nhỏ hơn so với piperidin.

b)
(i)
CO2H
NH3+

Tính axit

CO2NH3

trung tính

+

CO2NH2

tính bazơ

(ii)
CO2H
NH3+

Tính axit

CO2-

trung tính

NH3

+

CO2-

tính bazơ

NH2


(ii)

Điểm đẳng điện = (pKa1 + pKa2)/2 = 6,88

OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2002:
Protein hiện diện trong hầu hết các tế bào sống và đóng một vai trò quan trọng trong hóa học của sự sống.
Nó được tạo thành từ các đơn vị cấu trúc là các axit - α - aminocacboxylic. Peptit là cac protein “thu nhỏ” với một
vài aminoaxit. Liên kết peptit là các liên kết amit được hình thành từ sự ngưng tụ của nhóm amin của aminoaxit
này với nhóm cacboxyl của aminoaxit kế cận.
1. Peptit nào nhận được từ phenylalanine F và alanin A? Chỉ ra cấu trúc của chúng.
Ph
H2 N

F

CH3
H 2N

COOH

A

COOH

H 2N

G

COOH

H 2N

L

COOH

Trong phương pháp phân tích cấu trúc peptit thì việc nhận diện aminoaxit đầu N và đuôi C đóng vai trò cực
kỳ quan trọng. Phương pháp Sanger giúp ta nhận diện được aminoaxit đầu N bằng cách xử lý aminoaxit với 2,4dinitroflobenzen trong môi trường kiềm yếu, sau đó là thuỷ phân toàn bộ chuỗi peptit với xúc tác axit. Aminoaxit
đầu N sẽ tạo ra kết tủa màu vàng và dễ dàng được nhận diện bằng phương pháp sắc ký giấy. Sanger đã được trao
giải thưởng Nobel năm 1958 và 1980.
2. Viết phản ứng xảy ra khi ta sử dụng tác nhân Sanger (để cho gọn ta viết aminoaxit đầu N có công thức là
H2NR) để nhận diện aminoaxit đầu N.
Với aminoaxit đuôi C, chứa nhóm chức –COOH tự do trong peptit được phân lập bằng cách sử dụng enzym

cacboxipeptidaza để thủy phân, enzym này chỉ thủy phân aminoaxit ở cuối mạch. Đối với một tetrapeptit chứa cac
aminoaxit F, A, glyxin G và leuxin L thì phương pháp thủy phân bằng enzym cacboxipeptidaza thì aminoaxit đuôi
C được nhận diện là F. phương pháp Sanger cho biết aminoaxit đầu N được nhận diện là G.
3. Đề nghị công thức cấu tạo của peptit. Hãy viết các công thức cấu tạo của chúng.
BÀI GIẢI:
1. Công thức của các peptit nhận được:
Ph
H
N

H2 N

O
OH

H
N

H 2N
O
AF

O
FA

Ph

O
OH

H
N

H 2N
O
FF

Ph

O
OH
Ph

2. Phản ứng xảy ra:
F

O
OH

O
AA

NO 2

NO 2
O 2N

H 2N

H

N

+

2H 2NR

O 2N

NHR +

RNH 3+F-

3. Không thể biết được thứ tự hai aminoaxit giữa là AL hay LA nên peptit ban đầu có có thể có cấu tạo như
sau: GALF hoặc GLAF.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2003:
Peptit là các polyamit mạch thẳng sinh ra bằng các liên kết “đuôi nối với đuôi” của các aminoaxit có cấu
hình L (tức S).
1) Các dipeptit nào có thể được tạo thành bằng cách ngưng tụ L – alanin và L – phenylalanin? Sử dụng các công
thức lập thể trong câu trả lời.
2) Sự kéo dài từng phần mạch peptit hầu hết luôn bắt đầu từ nguyên tử C của các aminoaxit bậc ba (sử dụng ở
dạng este) liên kết với mỗi đơn vị aminoaxit kế tiếp (sử dụng ở dạng dẫn xuất thế ở Nitơ) dẫn đến sự thay thế
nguyên tử N - thế trước khi đơn vị kế tiếp được gắn vào. Dẫn xuất thế thường được sử dụng là các nhóm
ankoxy cacbonyl ROCO – và dẫn xuất cacbamat của nó.
Hãy giải thích lý do tại sao sự hiện diện của nhóm thế (nhóm bảo vệ) của nguyên tử nitơ amin làm trở ngại
việc tạo liên kết amit với nhóm cacboxyl.
a) Vì nitơ bây giờ chỉ còn có 1H
b) Vì nhóm bảo vệ có mật độ electron ít hơn nguyên tử nitơ.


c) Vì nhóm bảo vệ chắn sự tấn công của nhóm cacbonyl

d) Vì sự kháng tĩnh điện
e) Vì nó vốn đã là một amit.
3) Vẽ các công thức cộng hưởng của một nửa nhóm amit. Sử dụng các ký hiệu lập thể và các mũi tên để chỉ rõ sự
chuyển dịch electron.
4) Tác nhân nào dưới đây sẽ được sử dụng để gắn nhóm benzylcacbamat vào một amin (nhóm Bergmann –
Zervas). Viết phản ứng.
a. C6H5CH2OCONH2, b. C6H5CH2OCO2CH3, c. C6H5CH2OCO2C(CH3)3,
d. C6H5CH2OCOCl, e. C6H5OCOCl
5) Việc loại nhóm bảo vệ ankoxycacbonyl thường kèm theo phản ứng cắt mạch dưới tác dụng của các axit theo sơ
đồ:

Xếp khả năng tăng dần tính hoạt động của các cacbamat sau đây dưới tác dụng của axit:

BÀI GIẢI:
1. Công thức cấu tạo các peptit có thể có:

Các dipeptit vòng (dixeto piperazin) cũng được chấp nhận:

2. Câu trả lời tốt nhất là 5 và 2
3.


2. Tác nhân e (benzylclofomiat) sẽ phản ứng với amin theo sơ đồ sau:
3. Nếu chúng ta giả thiết trạng thái chuyển tiếp có tạo thành ion cacboni thì chất nào tạo thành ion cacboni dễ
dàng nhất thì tính bền cũng tỉ lệ thuận với khả năng đó. Trong chất D thì có sự giải toả electron mạnh nhất:

và khó nhất ở A:

Giải thích tương tự ta thấy cation tạo thành từ B bền hơn C. Như vậy thứ tự sẽ là: D>B>C>A
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999:

Peptit A có khối lượng phân tử 1007. Thuỷ phân hoàn toàn bằng axit cho các aminoaxit sau với số mol
bằng nhau: Asp, Cystin, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro và Tyr. Oxy hóa A với HCO2OH chỉ cho B chứa hai gốc axit
cysteic (ký hiệu là Cya), là một dẫn xuất của cystein với nhóm thiol bị oxy hóa thành axit sunfonic.
1) Có bao nhiêu nhóm chứa axit sunfonic được tạo thành từ sự oxy hóa một liên kết disunfua?
Thuỷ phân không hoàn toàn B cho một số di và tri-peptit (B1 – B6). Trật tự của mỗi sản phẩm thuỷ phân
được xác định trong những cách sau.
Aminoaxit có N cuối được xác định bằng cách xử lý peptit với 2,4 – dinitroflobenzen (DNFB) để cho DNP
– peptit. Sau khi thuỷ phân hoàn toàn DNP – peptit bằng axit, thu được một DNP – aminoaxit, chất này có thể
được xác định dễ dàng bằng cách so sánh với các DNP – aminoaxit chuẩn.
2) Khi xử lý B1 với DNFB rồi thuỷ phân kế tiểp bằng axit tạo thành một sản phẩm là DNP – Asp. Điều này
cho thấy B1 có axit aspartic tại N cuối. Hãy viết cấu tạo đầy đủ của DNP – Asp tại điểm đẳng điện của nó
(không cần hóa học lập thể).
Kế đó, aminoaxit có C cuối được xác định bằng cách đun nóng peptit tại 100 oC với hydrazin, chất này bẻ
gãy tất cả các liên kết peptit và chuyển tất cả trừ aminoaxit C cuối thành hydrazit của aminoaxit, còn nhóm
cacboxyl ở C cuối còn nguyên vẹn.
Theo cách này, các aminoaxit N- và C- cuối được xác định thứ tự toàn bộ của B1 – B6 như sau:
B1: Asp – Cya
B4: Ile – Glu
B2: Cya – Tyr
B5: Cya – Pro – Leu
B3: Leu – Gly
B6: Tyr – Ile - Glu.
Thuỷ phân B với một enzym từ Bacillus subtilis cho B7 - B9 với thành phần như sau:
B7: Gly – NH2 (glyxinnamit)
B8: Cya, Glu, Ile, Tyr
B9: Asp, Cya, Leu, Pro
3) Viết trình tự của B8 nếu thu được DNP – Cya khi xử lý B8 với DNFB rồi thuỷ phân hoàn toàn sau đó bằng
axit.
4) Nếu các aminoaxit N- và C- cuối của B9 được xác định theo thứ tự là Asp và Leu, viết trình tự của B9.
5) Viết cấu tạo đầy đủ của A và chỉ rõ vị trí của liên kết disunfua.

Tuy nhiên khối lượng phân tử của A tính được thì lớn hơn gía trị thực nghiệm hai đơn vị. Quan sát kỹ
lưỡng hỗn hợp thu được từ sự thủy phân hoàn toàn bằng axit của A ngoài các aminoaxit tìm được lúc đầu còn có 3
đương lượng mol amoniac cũng được tạo thành.
6) Đề nghị cấu tạo điều chỉnh của A và khoanh tròn (một hay nhiều vị trí) trên cấu tạo này để cho thấy tất cả
các nguồn tạo amoniac có thể có.
BÀI GIẢI:
1) 2
2) Công thức cấu tạo:


O
O2N
OH
OH
N
H
NO2

O

3) Trình tự của B8 là: Cya – Tyr – Ile – Glu.
4) Trình tự của B9 là: Asp – Cya – Pro – Leu.
5) Cấu tạo đầy đủ của A là: Cys – Tyr – Ile – Glu – Asp – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2
6) Cấu tạo điều chỉnh của A:
Cys – Tyr – Ile – Gln – Asn – Cys – Pro – Leu – Gly – NH2
Các vị trí gạch chân là các vị trí tạo amoniac.