Chuyên đề 1: Peptit - Phương pháp mới giải bài toán peptit

Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit<br /> <br /> Peptit là chuyên đề khá mới ở bậc phổ thông, đặc biệt là đề thi tuyển sinh những năm gần đây liên tục xuất<br /> hiện các câu hỏi của peptit rất hay, khó và mới lạ. Nếu không hiểu sâu sắc về bản chất và vận dụng linh hoạt<br /> các phương pháp với nhau thì rất khó để giải quyết được.<br /> Chuyên đề về “Peptit – phương pháp mới giải bài toán peptit” sẽ giúp các bạn khắc phục được các khó khăn<br /> trên và tự tin khi xử lí các câu hỏi liên quan đến peptit.<br /> <br /> A. PEPTIT:<br /> I. NỘI DUNG LÝ THUYẾT:<br /> 1. Khái niệm, phân loại:<br /> a) Khái niệm:<br /> - Liên kết của nhóm –CO– với nhóm –NH– giữa hai đơn vị  - amino axit được gọi là liên kết peptit.<br /> <br /> - Vậy peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc  - amino axit liên kết với nhau bằng liên kết peptit.<br /> - Peptit có vai trò quan trọng trong sự sống : Một số peptit là hocmon điều hòa nội tiết, một số peptit là<br /> kháng sinh của vi sinh vật, polipeptit là cơ sở tạo nên protein.<br /> b) Phân loại: Các peptit được chia làm 2 loại :<br /> - Oligopeptit gồm các peptit có từ 2 đến 10 gốc  - amino axit và được gọi tương ứng là đipeptit, tripeptit,...<br /> đecapeptit.<br /> - Polipeptit gồm các peptit có từ 11 đến 50 gốc  - amino axit. Popipeptit là cơ sở tạo nên protein.<br /> 2. Cấu tạo, đồng phân, danh pháp:<br /> a) Cấu tạo:<br /> - Phân tử peptit hợp thành từ các gốc  - amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất<br /> định : amino axit đầu N còn nhóm –NH2, amino axit đầu C còn nhóm –COOH.<br /> <br /> b) Đồng phân, danh pháp:<br /> - Mỗi phân tử peptit gồm một số xác định các gốc  - amino axit liên kết với nhau theo một trật tự nghiêm<br /> ngặt. Việc thay đổi trật tự đó sẽ dẫn tới các peptit đồng phân.<br /> - Nếu phân tử peptit chứa n gốc  - amino axit khác nhau thì số đồng phân loại peptit sẽ là n !<br /> - Tên của các peptit được hình thành bằng cách ghép tên gốc axyl của các  - amino axit bắt đầu từ đầu N,<br /> rồi kết thúc bằng tên của axit đầu C (được giữ nguyên).<br /> <br /> Trang 1<br /> <br /> Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit<br /> <br /> 3. Tính chất hóa học:<br /> a) Tính chất vật lí: Các peptit thường ở thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao và dễ tan trong nước.<br /> b) Tính chất hóa học: Do peptit có chứa các liên kết peptit nên nó có hai phản ứng điển hình là phản ứng<br /> thủy phân và phản ứng màu biure.<br />  Phản ứng màu biure:<br /> - Phản ứng với Cu(OH)2 : tạo phức màu tím<br /> - Đipeptit chỉ có một liên kết peptit nên không có phản ứng này. Vì vậy có thể phân biệt giữa đipeptit với<br /> peptit có 2 liên kết trở lên.<br />  Phản ứng thủy phân:<br /> - Khi đun nóng dung dịch peptit với axit hoặc kiềm, sẽ thu được dung dịch không còn phản ứng màu biure<br /> là do peptit đã bị thủy phân thành hỗn hợp các - amino axit .<br /> <br /> II. CÁC DẠNG TOÁN TRỌNG TÂM:<br /> ■ Dạng 1: Xác định loại peptit dựa vào phân tử khối<br /> - Khi hình thành một liên kết peptit giữa 2 phân tử -amino axit thì sẽ có 1 phân tử nước bị tách bỏ. Giả sử<br /> peptit Xn mạch hở được tạo thành từ n gốc -amino axit, ta có phương trình tổng quát sau:<br />  Xn + (n – 1)H2O (phản ứng trùng ngưng)<br /> n -aminoaxit <br /> <br /> + Ví dụ như phản ứng tạo tripeptit có chứa 3 gốc -amino axit: 3-aminoaxit <br />  X3 + 2H2O<br /> - Từ phương trình tổng quát trên ta thiết lập được hệ thức liên quan đến khối lượng phân tử của peptit:<br /> n.M a.a  M X n  (n –1).18 (áp dụng bảo toàn khối lượng)<br /> <br /> - Ngoài ra việc ghi nhớ tên gọi, công thức và phân tử khối của các -amino axit là rất quan trọng trong quá<br /> trình tính toán.<br /> Tên<br /> Kí<br /> Công thức<br /> Tên thay thế<br /> Tên bán hệ thống<br /> PTK<br /> thường<br /> hiệu<br /> H2N–CH2 –COOH<br /> Axit aminoetanoic<br /> Glyxin<br /> Gly<br /> 75<br /> Axit - aminoaxetic<br /> H2N–CH–COOH<br /> Axit<br /> Axit<br /> Alanin<br /> Ala<br /> 89<br /> CH3<br /> 2 - aminopropanoic<br /> - aminopropionic<br /> CH3–CH–CH–COOH<br /> Axit - 2 amino -3 Axit  Valin<br /> Val<br /> 117<br /> CH3 NH2<br /> metylbutanoic<br /> aminoisovaleric<br /> Axit  - amino -<br /> CH2 CH COOH<br /> HO<br /> Axit - 2 - amino -3(4 Tyrosin<br /> Tyr<br /> 181<br /> (p<br /> - hiđroxiphenyl)<br /> NH2<br /> hiđroxiphenyl)propanoic<br /> propionic<br /> HOOC–(CH2)2–CH–COOH<br /> Axit<br /> Axit<br /> Axit<br /> Glu<br /> 147<br /> NH2<br /> 2 - aminopentanđioic<br /> - aminopentanđioic glutamic<br /> H2N–(CH2)4–CH–COOH<br /> Axit<br /> Axit<br /> Lysin<br /> Lys<br /> 146<br /> NH2<br /> 2,6 - điaminohexanoic<br /> ,  - điaminocaproic<br /> Trang 2<br /> <br /> Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit<br /> <br />  Các ví dụ minh họa:<br /> Ví dụ 1: Tính phân tử khối của các peptit mạch hở sau:<br /> a. Gly-Gly<br /> b. Ala-Ala-Gly-Ala<br /> c. Val-Glu-Gly<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Áp dụng công thức: M X  n.M a.a  (n –1).18 vào bài ví dụ này như sau:<br /> a. Đipeptit được tạo từ 2 gốc Gly có: M  2.75  (2  1).18  132<br /> b. Tetrapeptit được tạo từ 1 gốc Gly và 3 gốc Ala có: M  1.75  3.89  (4 1).18  288<br /> c. Tripeptit được tạo từ 1 gốc Val, 3 gốc Glu và 1 gốc Gly có: M  1.117  1.147  1.75  (3 1).18  303<br /> Ví dụ 2: Cho một X peptit được tạo nên bởi n gốc glyxin có khối lượng phân tử là 189 đvC. Peptit X thuộc<br /> loại<br /> A. tripetit.<br /> B. đipetit.<br /> C. tetrapeptit.<br /> D. pentapepit.<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Phương trình phản ứng:<br /> nGly <br />  X + (n – 1)H2O<br /> - Ta có: n.M Gly  M X n  (n –1).18  75n  189  (n  1).18  n  3 . Vậy X thuộc loại tripeptit .<br /> Ví dụ 3: Cho một (X) peptit được tạo nên bởi x gốc alanin và y gốc glyxin có khối lượng phân tử là 345<br /> đvC. Peptit X thuộc loại<br /> A. tripetit.<br /> B. đipeptit.<br /> C. tetrapeptit.<br /> D. pentapepit<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Phương trình phản ứng:<br /> xGly + yAla <br />  X + (x + y – 1)H2O<br /> - Ta có: x.M Ala  y.M Gly  M X  (x + y –1).18  71x  57y  327 . Biện luận cặp giá trị của x và y:<br /> x<br /> y<br /> <br /> 1<br /> 4,5<br /> <br /> 2<br /> 3,2<br /> <br /> 3<br /> 2<br /> <br /> 4<br /> 0,8<br /> <br /> Vậy chỉ có 1 trường hợp thỏa mãn là x = 3; y = 2 với (x + y) = 5  X thuộc loại pentapeptit .<br /> ■ Dạng 2.1: Thủy phân hoàn toàn peptit<br /> Xn + (n – 1)H2O <br />  n -aminoaxit<br /> n<br /> n<br /> - Từ phương trình trên ta rút ra được: a.a <br />  (n  1).n a.a  n.n H 2O<br /> n H 2O n  1<br /> - Phương trình tổng quát:<br /> <br /> và áp dụng bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  ma.a<br /> <br />  Các ví dụ minh họa:<br /> Ví dụ 1: Khi thủy phân hoàn toàn 55,95 gam một peptit X thu được 66,75 gam alanin (amino axit duy nhất).<br /> X là<br /> A. tripeptit.<br /> B. tetrapeptit.<br /> C. pentapeptit.<br /> D. đipeptit.<br /> Hướng dẫn giải<br /> 66, 75<br />  0, 75 mol . Phương trình thủy phân: Xn + (n – 1)H2O <br />  nAla<br /> - Ta có: n Ala <br /> 89<br /> - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  ma.a  55,95  m H 2O  66, 75  n H 2O  0, 6 mol<br /> Trang 3<br /> <br /> Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit<br /> Mà (n  1).n Ala  n.n H 2O  (n  1).0, 75  0, 6.n  n  5 . Vậy X là pentapeptit .<br /> Ví dụ 2: Khi thủy phân hoàn toàn 65 gam một peptit X thu được 22,25 gam alanin và 56,25 gam glyxin. X<br /> là :<br /> A. tripeptit.<br /> B. tetrapeptit.<br /> C. pentapeptit.<br /> D. đipeptit.<br /> Hướng dẫn giải<br /> 56, 25<br /> 22, 25<br />  0, 75 mol và n Ala <br />  0, 25 mol<br /> - Tính số mol: n Gly <br /> 75<br /> 89<br /> - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m X  m H 2O  m Ala  m Gly  m H 2O  13,5 gam  n H 2O  0, 75 mol<br /> 65<br /> <br /> 22,25<br /> <br /> 56,25<br /> <br /> - Phương trình thủy phân: X + (n + m – 1)H2O <br />  nAla + mGly<br /> mol:<br /> 0,75<br /> 0,25 0,75<br /> (n Ala  n Gly )<br /> nm<br /> - Ta có: <br /> <br />  n  m  4 . Vậy X là tetrapeptit .<br /> n H 2O<br /> n  m 1<br /> Ví dụ 3: Thuỷ phân hoàn toàn 500 gam một oligopeptit X (chứa từ 2 đến 10 gốc α-amino axit) thu được 178<br /> gam amino axit Y và 412 gam amino axit Z. Biết phân tử khối của Y là 89. Phân tử khối của Z là :<br /> A. 103.<br /> B. 75.<br /> C. 117.<br /> D. 147.<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Phân tử của Y là 89  Y là Alanin với n Y  2 mol .<br /> - Áp dụng bảo toàn khối lượng: m X  m H 2O  m Y  m Z  m H 2O  90 gam  n H 2O  5 mol<br /> 500<br /> <br /> 178<br /> <br /> 412<br /> <br /> - Phương trình thủy phân: X + (n + m – 1)H2O <br />  nY + mZ<br /> mol:<br /> 5<br /> 2<br />  (n  m  1).n Y  n.n H 2O  n  m  1  2,5n (1) . Vì X là oligopeptit nên: m  n  10  m  n  1  9 (2)<br /> - Thay (1) vào (2) ta có: 2,5n  9  n  3,6 . Khi đó n = 2 suy ra m = 4 với n Z <br /> Vậy M Z <br /> <br /> m<br /> n Y  4 mol<br /> n<br /> <br /> 412<br />  103 . Công thức của Z là: H2NC3H6COOH.<br /> 4<br /> <br /> ■ Dạng 2.2: Thủy phân không hoàn toàn peptit<br /> - Khi phân không hoàn toàn peptit thì thu được hỗn hợp các peptit có mạch ngắn hơn và các -amino axit.<br />  Gly + Gly-Gly<br /> + Ví dụ: (1) Gly-Gly-Gly + H2O <br />  Ala-Val-Ala + Val-Ala-Val + Ala-Val + Val-Ala + Ala + Val<br /> (2) Ala-Val-Ala-Val + H2O <br /> - Để giải nhanh dạng bài toán này, ta nên sử dụng phương pháp bảo toàn các gốc -amino axit.<br /> + Ví dụ: Phương trình (1) ta bào toàn gốc Gly như sau: 3n (Gly)3  2n (Gly) 2  n Gly<br /> BT: Ala<br /> <br />  2n (Ala) 2 (Val) 2  2n (Ala) 2 Val  n (Val) 2 Ala  n AlaVal  n ValAla  n Ala<br />  <br /> Phương trình (2): <br /> BT: Val<br />  2n (Ala) 2 (Val) 2  n (Ala) 2 Val  2n (Val) 2 Ala  n AlaVal  n ValAla  n Val<br /> <br />  <br /> - Áp dụng phương pháp bảo toàn khối lượng: m peptit  m H 2O  mhỗn hợp sản phẩm<br /> <br />  Các ví dụ minh họa:<br /> Trang 4<br /> <br /> Chuyên đề: Peptit – Phương pháp mới giải bài toán peptit<br /> Ví dụ 4: Thủy phân hết m gam tetrapeptit Gly-Gly-Gly-Gly (mạch hở) thu được hỗn hợp gồm 30 gam Gly;<br /> 21,12 gam Gly-Gly và 15,12 gam Gly-Gly-Gly. Giá trị của m là<br /> A. 66,24.<br /> B. 59,04.<br /> C. 66,06.<br /> D. 66,44.<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Tính số mol: n Gly  0, 4 mol ; n (Gly) 2  0,16 mol ; n (Gly)3  0, 08 mol<br /> - Phản ứng thủy phân: (Gly)4 + H2O <br />  (Gly)3 + (Gly)2 + Gly<br /> - Bảo toàn gốc Gly: 4n (Gly) 4  3n (Gly)3  2n (Gly) 2  n Gly  n (Gly) 4  0, 24 mol  m (Gly) 4  59, 04 gam<br /> Ví dụ 5: Thủy phân một tetrapeptit X (mạch hở) chỉ thu được 14,6 gam Ala-Gly; 7,3 gam Gly-Ala; 6,125<br /> gam Gly-Ala-Val; 1,875 gam Gly; 8,775 gam Val; m gam hỗn hợp gồm Ala-Val và Ala. Giá trị của m<br /> A. 29,006.<br /> B. 38,675.<br /> C. 34,375.<br /> D. 29,925.<br /> Hướng dẫn giải<br /> - Theo giả thiết hỗn hợp sản phẩm sau khi thủy phân  Tetrapeptit X là Ala-Gly-Ala-Val<br /> - Sơ đồ phản ứng thủy phân:<br /> m gam<br /> H O<br /> <br /> 2<br /> A  G  A  V <br /> A G  G  A  G  A  V <br /> <br /> X<br /> <br /> 0,1 mol<br /> <br /> 0,05 mol<br /> <br /> 0,025 mol<br /> <br /> G<br /> 0,025 mol<br /> <br /> <br /> <br /> V<br /> 0,075 mol<br /> <br /> AV A<br /> x mol<br /> <br /> y mol<br /> <br /> - Bảo toàn gốc Gly: n X  n A G  n G A  n G A V  n G  0, 2 mol<br /> - Bảo toàn gốc Val: n X  n G A V  n V  x  x  0,1 mol<br /> - Bảo toàn gốc Ala: 2n X  n A G  n G A  n G A V  x  y  y  0,125 mol<br /> Vậy m  m Ala Val  m Ala  0,1.188  0,125.89  29,925 gam<br /> Ví dụ 6: Tripeptit M và tetrapeptit Q được tạo ra từ một amino axit X mạch hở (amino axit chỉ chứa 1 nhóm<br /> –COOH và 1 nhóm –NH2). Phần trăm khối lượng nitơ trong X bằng 18,667%. Thủy phân không hoàn toàn<br /> m gam hỗn hợp M, Q (có tỉ lệ số mol 1:1) thu được 0,945 gam M; 4,62 gam đipeptit và 3,75 gam X. Giá trị<br /> của m là :<br /> A. 4,1945 gam.<br /> B. 8,389 gam.<br /> C. 12,58 gam.<br /> D. 25,167 gam.<br /> Hướng dẫn giải<br /> 14<br />  18, 667%  M X  75  X là Glyxin : H2NCH2COOH.<br /> - Ta có: %N <br /> MX<br /> - Tripeptit M, tetrapeptit Q được tạo ra từ Gly nên cấu tạo của M là Gly-Gly-Gly và Q là Gly-Gly-Gly-Gly.<br /> - Đặt a là số mol của M và Q. Sơ đồ phản ứng thủy phân:<br /> M : (Gly) 3 : a mol  H 2O<br />  (Gly) 3  (Gly) 2  Gly<br /> Q : (Gly) 4 : a mol<br /> 0,005 mol<br /> <br /> 0,035 mol<br /> <br /> 0,05 mol<br /> <br /> - Bảo toàn gốc Gly ta có : 3n M  4n Q  3n (Gly)3  2n (Gly) 2  n Gly  a <br /> 7a<br /> <br /> 0,135<br /> <br /> 0,135<br /> mol<br /> 7<br /> <br /> Vậy m  m M  m Q  3, 645  4, 744  8,389 gam<br /> ■ Dạng 3: Đốt cháy peptit<br /> - Lập công thức tổng quát của peptit tạo ra từ k gốc -amino axit.<br /> + Công thức của aminoaxit no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+1O2N (n > 1)<br /> Trang 5<br /> <br />