Đâu là hợp chất hữu cơ tạp chức trong các chất sau đây?
A. B. C. D. Tương tự: Hữu cơ,Chất hữu cơ Hợp chất hữu cơ (hay organic compound), là một lớp lớn của các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng có chứa cacbon. Các hợp chất hữu cơ có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do các phản ứng nhân tạo. Phân loạiDựa vào thành phần các nguyên tố, hợp chất hữu cơ được phân thành 2 loại
Dựa theo mạch cacbon của phân tử, hợp chất hữu cơ được phân thành:
Dựa vào các nhóm chức có trong phân tử, các hợp chất là dẫn xuất của hidrocacbon được phân thành 3 loại:
Đặc điểm chung của chất hữu cơĐặc điểm cấu tạo:
Hợp chất hữu cơ tạp chức là hợp chất mà trong phân tử có từ 2 nhóm chức khác nhau trở lên.
VD: RCOOR' là este thuần chức. RCOO(OH)R' là este tạp chức. Hoặc aminoaxit cũng là hợp chất tạp chức.
Cách viết thì đoán số nhóm chức sẽ tạo thành. VD số nguyên tử O trong CTPT là 3 thì có 1 chức este và 1 chức ancol,...
Câu hỏi kết quả số #2 Giá trị của m gần nhấtX, Y, Z là ba axit cacboxylic đơn chức cùng dãy đồng đẳng (MX < MY < MZ ), T là este tạo bởi X, Y, Z với một ancol no, ba chức, mạch hở E. Đốt cháy hoàn toàn 26,6 gam hỗn hợp M gồm X, Y, Z, T (trong đó Y và Z có cùng số mol) bằng lượng vừa đủ khí O2, thu được 22,4 lít CO2 (đktc) và 16,2 gam H2O. Mặt khác, đun nóng 26,6 gam M với lượng dư dung dịch AgNO3/NH3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 21,6 gam Ag. Mặt khác, cho 13,3 gam M phản ứng hết với 400 ml dung dịch NaOH 1M và đun nóng, thu được dịch N. Cô cạn dung dịch N thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m gần nhất với Ôn Thi Đại Học Nâng cao Câu A. 38,04. Câu B. 24,74. Câu C. 16,74 Câu D. 25,10.
Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 130Chương 7: HỢP CHẤT HỮU CƠ TẠP CHỨC 7.1. Hiđroxiaxit Hợp chất tạp chức: Trong phân tử có nhiều nhóm chức khác nhau. Ví dụ: các aminoaxit H2N - R - COOH, HO - CH2 - CH2 - CHO,… Các hiđroxiaxit được chia làm hai nhóm lớn: các hợp chất có chứa nhóm hiđroxi nối với mạch không vòng hay với mạch nhánh của vòng thơm và các hợp chất có chứa nhóm hiđroxi nối trực tiếp với vòng thơm (hay axit phenolcacboxylic) 7.1.1. Hiđroxiaxit dãy béo Nhiều hiđroxiaxit có trong thiên nhiên và được gọi theo tên thông thường. Axit glicolic có trong thành phần nước ép cây mía. Axit lactic lần đầu tiên được phân lập từ sữa chua. Nhiều hiđroxiaxit quan trọng là axit đicacboxylic, như axit malic có trong nước ép trái cây, axit tactric có trong cặn rượu vang. CH2 COOHOHCH3 CH COOHOHaxit glicolicaxit lactic HOOC CH2 CH COOHOHaxit malicaxit tactricHOOC CH CH COOHOHOH Đa số các hiđroxiaxit đều có C* trong phân tử, nên tồn tại đồng phân quang học. a) Tính chất hoá học Tuỳ thuộ vào vị trí của nhóm OH, các hiđroxiaxit dễ dàng mất nước, tạo thành hợp chất hoàn toàn khác nhau: Khi đun nóng, hai phân tử α-hiđroxiaxit dễ dàng mất nước tạo thành este vòng được gọi là lactit:COOHCH3 CH CH CH3lactitaxit lacticOHHOOCHOCO OCH3 CH CH CH3O CO+ 2H2O Lactit là chất rắn kết tinh, đun sôi với nước và có mặt của axit hay kiềm nó bị xà phòng hóa và tạo thành hiđroxiaxit ban đầu. b) Phương pháp điều chế Các α-hiđroxiaxit thường được điều ché bằng cách thuỷ phân α-halogenaxit hoặc thuỷ phân hợp chất xianhiđrin. Thí dụ: OHClCH3 CH2 COOH CH3 CH COOH CH3 CH COOH + Cl2+NaOH Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 131 OH100oCOHC6H5 CHO C6H5 CH CN C6H5 CH COOH +HCN+HCl 7.1.2. Hiđroxiaxit dãy thơm Hiđroxit dãy thơm tiêu biểu và quan trọng nhất là axit salixylic (axit 2-hiđroxi benzoic). Nó tồn tại trong thiên nhiên dưới dạng este trong thành phần của một số tinh dầu. Điều chế: từ natri phenolat và CO2 ở nhiệt độ 120 – 1400C theo phản ứng: ONaOHCOONa+ CO2+HClOHCOOHaxit salixylic Axit salixilic có nhiều ứng dụng, dùng làm điều chế chất thơm, làm chất khử trùng trong y học, dưới dạng natri salixylat làm chất bảo quản thực phẩm. Dẫn xuất axetyl của axit salixylic được gọi là aspirin, là một loại thuốc giảm sốt và giảm đau thần kinh tốt: CH3COClOO+ HClOHCOOHaxit salixylicO C CH3COOHaxit axetylsalixylic (Aspirin) 7.2. Gluxit Gluxit (saccarit) là các polihiđroxiandehit và polihiđroxixeton. Gluxit là tên gọi một loại hợp chất hữu cơ rất phổ biến trong cơ thể sinh vật Công thức phân tử Cn(H2O)m. Các chất gluxit được phân làm 3 loại. Gluxit disaccaritmonosaccaritpolisaccaritglucozôfructozôsaccarozômantozôtinh boätxenlulozô - Monosaccarrit là những gluxit đơn giản nhất, không bị thuỷ phân thành những gluxit đơn giản hơn. Ví dụ: glucozơ, fructozơ (C6H12O6), ribozơ (C5H10O5) - Oligosaccarit là những sản phẩm ngưng tụ từ 2 đến 10 phân tử monosaccarit với sự tách bớt nước. Quan trọng nhất là các đisaccarit hay điozơ có công thức chung C12H22O11. Các đisaccarit này bị thuỷ phân tạo thành 2 phân tử monosaccarit. Ví dụ thuỷ phân saccarozơ. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 132C12H22O11 + H2O ⎯→⎯+H C6H12O6 + C6H12O6 - Polisaccarit là những hợp chất cao phân tử. Khi bị thủy phân, polisaccarit tạo thành một số lớn phân tử monosaccarit. (C6H10O5)n + nH2O ⎯→⎯+H nC6H12O6 Ví dụ: Tinh bột, xenlulozơ, glicogen đều có công thức chung là (C6H10O5)n. 7.2.1. Monosaccarit a) Khái niệm, phân loại và cấu trúc Monosaccarit là những gluxit không thể thuỷ phân được. Tuỳ thuộc vào nhóm C=O nằm ở dưới dạng andehit hay xeton, các monosaccarit được phân chia thành andozơ (có nhóm andehit) và xetozơ (có nhóm xeton) Công thức phân tử: C6H12O6 Công thức cấu tạo: CH2 - CH - CH - CH - CH - C - HOH OH OH OH OH OCH2 - CH - CH - CH - C - CH2 OH OH OH OH O OHandozô Xetozô Tuỳ theo số nguyên tử cacbon trong phân tử, monosaccarit (anđozơ và xetozơ) được gọi là triozơ (3C), tetrozơ (4C), pentozơ (5C), hexozơ (6C), heptozơ (7C). Những monosaccarit quan trọng đều là hexozơ và sau đó là pentozơ. Ví dụ: glucozơ, frutozơ,… Ngoài đồng phân cấu tạo (anđozơ và xetozơ), monossaccarit còn có đồng phân không gian gọi là đồng phân quang học, mỗi đồng phân không gian lại có tên riêng. ♦ Cấu tạo dạng mạch hở của glucozơ. - Glucozơ tham gia phản ứng tráng bạc và khử được Cu2+, do vậy phân tử phải có nhóm chức anđehit (-CH = O). - Glucozơ tác dụng với (CH3CO)2O sinh ra pentaeste C6H7O(OCOCH3)5, chứng tỏ trong phân tử có 5 nhóm -OH; các nhóm -OH đó có thể tạo phức chất màu xanh lam khi tác dụng với Cu(OH)2 (tương tự như glixerin). - Từ các kết quả thực nghiệm, người ta thấy rằng glucozơ là một pentahiđroxi anđehit có mạch thẳng không phân nhánh. CH2 - CH - CH - CH - CH - C - HOH OH OH OH OH O123456 Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 133 Do sự phân bố khác nhau của các nhóm -OH trong không gian, glucozơ có nhiều đồng phân không gian. Glucozơ thiên nhiên, được gọi là D-glucozơ (có nhóm -OH tại C5 ở bên phải) để phân biệt với một đồng phân điều chế trong phòng thí nghiệm là L-glucozơ (nhóm -O đó ở bên trái). Công thức cấu trúc như sau: CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHD-GlucozoL -GlucozoCHOHHOOHHHHOHOHCH2OH ♦ Cấu trúc dạng mạch vòng của glucozơ Ngoài dạng mạch hở, glucozơ còn có các dạng mạch vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh. Glucozơ vòng 6 cạnh được gọi là glucopiranozơ vì vòng này có dạng của dị vòng piran, còn vòng 5 cạnh được gọi là glucofuranozơ vì có dạng dị vòng furan. OCH2OHHOHH HHOHOHOHHGlucopiranozoOOHHOHHHOHHO HCH2OHHGlucofuranozo Glucopiranozơ bền hơn rất nhiều so với glucofuranzơ. ♦ Cấu trúc phân tử fructozơ Fructozơ trong thiên nhiên được gọi là D-fructozơ, có công thức cấu trúc. CH2 CH CH CH C CH2OH OH OH O OHOH b) Tính chất vật lý - trạng thái tự nhiên Monosaccarit là những chất không màu, có vị ngọt, dễ tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ, có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải và hoặc sang trái. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 134Trong thiên nhiên, glucozơ có trong hầu hết các bộ phận cơ thể thực vật: rễ, lá, hoa… và nhất là trong quả chính. Glucozơ cũng có trong cơ thể người, động vật. Fructozơ ở trạng thái tự do trong quả cây, mật ong. Vị ngọt của mật ong chủ yếu do fructozơ. c) Tính chất hoá học ♦ Phản ứng của nhóm anđehit - CH = O Phản ứng oxi hoá nhóm chức anđehit thành nhóm chức axit. Khi đó glucozơ trở thành axit gluconic. + Phản ứng tráng gương. axit gluconicglucozôCH2 - CH - CHO + Ag2OOH4OHCH2 - CH - COOH + 2AgOH4OHAgNO3 NH3to + Phản ứng với Cu(OH)2 (trong môi trường kiềm) CH2 - CH - CHO + Cu(OH)2OH4OHCH2 - CH - COOH + 2H2O + Cu2OOH4OHtoaxit gluconicglucozô (màu đỏ gạch) + Phản ứng oxi hoá trong môi trường trung tính và axit, ví dụ bằng HOBr: CH2OH – (CHOH)4 – CHO + HOBr → CH2OH – (CHOH)4 – COOH + HBr + Phản ứng khử nhóm -CHO tạo ra rượu 6 lần rượu. sobitglucozôCH2 - CH - CHO + Ag2OOH4OHCH2 - CH - CH2OH4OHtoOHNi ♦ Phản ứng của các nhóm -OH - Phản ứng với Cu(OH)2 cho dung dịch màu xanh lam. CH2 - OHCH - OHCH - OHCH - OHCH - OHCHO+ Cu(OH)2CH2 - OHCH - OHCH - OHCH - OCH - OCHOHO - CH2HO - CHHO - CH O - CH O - CH CHOCuHH2+ 2H2O Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 135 - Tạo este có chứa 5 gốc axit một lần axit. Ví dụ glucozơ phản ứng với axit axetic CH3COOH tạo thành pentaaxetyl glucozơ : CH2 - OHCH - OHCH - OHCH - OHCH - OHCHO+ 5CH3COOHCH2 - OCOCH3CH - OCOCH3CH - OCOCH3CH - OCOCH3CH - OCOCH3CHO+ 5H2OH+to ♦ Phản ứng của glucozơ dạng vòng: Nhóm OH ở nguyên tr C1 trong phân tử glucozơ dạng vòng linh động hơn các nhóm OH khác nên dễ dàng tạo ete với các phân tử rượu khác (ví dụ với CH3OH) tạo thành glucozit: OCH2OHHHO H + HO R HHOHOHOHHOCH2OHHOHO R HHOHOHOHH+ H2OHCl ♦ Phản ứng lên men Dưới tác dụng của các chất xúc tác men do vi sinh vật tiết ra, chất đường bị phân tích thành các sản phẩm khác. Các chất men khác nhau gây ra những quá trình lên men khác nhau. Ví dụ: - Lên men etylic tạo thành rượu etylic. C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2LM röôïu - Lên men butyric tạo thành axit butyric: C6H12O6 ⎯⎯⎯→⎯butylric:LM CH3 – CH2 – CH2 – COOH + 2H2 + 2CO2 - Lên men lactic tạo thành axit lactic: C6H12O6 2CH3 - CH - COOHLM lacticOHaxit lacticglucozô d) Điều chế Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 136- Quá trình quang hợp của cây xanh dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, tạo thành glucozơ và các monosaccarit khác: 6CO2 + 6H2O ⎯→⎯qh C6H12O6 + 6O2 - Thuỷ phân đi, polisaccarit có trong thiên nhiên (như saccarozơ, tinh bột, xenlulozơ…) dưới tác dụng của axit vô cơ hay men. C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6Glucozô fructozôAxit, toC (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 GlucozôAxit, toC - Trùng hợp anđehit fomic 6HCHO ⎯⎯⎯→⎯2)OH(Ca C6H12O6 7.2.2. Đisaccarit Đisaccarit là loại gluxit phức tạp hơn, khi thuỷ phân cho hai phân tử monosaccarit. Những monosaccarit tiêu biểu và quan trọng là saccarozơ, mantozơ, lactozơ đều có công thức phân tử C12H22O11. a) Tính chất vật lý Tất cả các đisaccarit đèu là những chất không màu, kết tinh được và tan tốt trong nước. b) Tính chất hóa học ♦ Phản ứng thuỷ phân C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6Glucozô fructozôAxit, toC C12H22O11 + H2O 2C6H12O6 Glucozô Axit, toMantozô ♦ Phản ứng của nhóm anđehit - Saccarozơ không có nhóm chức anđehit nên không tham gia phản ứng tráng gương và phản ứng với Cu(OH)2. - Mantozơ và lactozơ khi hoà tan trong dung dịch chuyển một phần sang dạng tautome có nhóm chức anđehit nên có phản ứng tráng gương và phản ứng với Cu(OH)2. ♦ Phản ứng với hiđroxit kim loại (tác dụng với Cu(OH)2) và tham gia phản ứng tạo ete và este (phản ứng của rượu nhiều lần rượu). c) Điều chế Các đisaccarit được điều chế từ các nguồn nguyên liệu thiên nhiên. Ví dụ Saccarozơ lấy từ mía, củ cải đường. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 137 Saccarozơ trong mía tác dụng với sữa vôi tạo thành dung dịch canxi saccarat trong suốt. Khi sục CO2 vào dung dịch canxi saccarat lại tạo thành saccarozơ: C12H22O11 + Ca(OH)2 + H2O C12H22O11.CaO.2H2OCanxi saccarat CO2 + C12H22O11.CaO.2H2O C12H22O11 + CaCO3 + 2H2O Mantozơ là chất đường chủ yếu trong mạch nha (đường mạch nha). Nó là sản phẩm của sự thuỷ phân tinh bột. Lactozơ có trong sữa người, động vật (vì vậy còn có tên là đường sữa). Ngoài ra cũng tìm thấy có lactozơ trong thực vật. 7.2.3. Polisaccarit Polisaccarit là những gluxit được cấu thành bởi nhiều đơn vị monosaccarit nối với nhau bằng những liên kết glicozit. Những polisaccarit thường gặp: tinh bột, xenlulozơ,… 7.2.3.1. Tinh bột (C6H10O5)n a) Cấu tạo: Tinh bột là hỗn hợp các polisaccarit (C6H10O5)n, khác nhau về số n và cấu trúc của chuỗi polime. Tinh bột có trong củ và hạt nhiều loại cây. Các phân tử tinh bột gồm 2 loại: - Loại amilozơ cấu tạo từ chuỗi polime không phân nhánh gồm các mắt xích a- glucozơ mạch vòng với n vào khoảng 200¸ 400 và có khi tới 1000. Giữa 2 mắt xích là một cầu oxi nối nguyên tử C1 của gốc thứ 1 với nguyên tử C4 của gốc thứ 2. Cầu oxi này được gọi là liên kết a-1, 4 glicozit. OCH2OHHOHHOHOHHOOCH2OHHOHHHOHOHHO. . .O. . . - Loại amilopectin: Chuỗi polime có sự phân nhánh, hệ số n từ 600 - 6000. Sự hình thành mạch nhánh là do liên kết a - 1,6 glicozit, được biểu diễn như sau: Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 138 OCH2OHHOHHOHOHHOOCH2HOHHHOHOHHO. . .O. . .O. . . Tỷ lệ amilozơ và amilopectin thay đổi tuỳ theo từng loại tinh bột, amilozơ thường chiếm 20% và amilopectin chiếm khoảng 80%. b) Tính chất vật lý Tinh bột cấu tạo từ những hạt nhỏ có hình dạng và kích thước khác nhau, phần ngoài của hạt tinh bột cấu tạo từ amilopectin, phần bên trong cấu tạo từ amilozơ. Các hạt tinh bột không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng hạt bị phồng lên rồi vỡ thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. c) Tính chất hoá học - Hồ tinh bột + dung dịch iot ® dung dịch màu xanh. - Tinh bột không tham gia các phản ứng khử (phản ứng tráng gương và với Cu2+) vì trong phân tử không có chức anđehit. - Phản ứng thuỷ phân tinh bột thành glucozơ xảy ra khi đun nóng với xúc tác axit vô cơ loãng hoặc nhờ các enzim, phương trình tổng quát: (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 GlucozôAxit, toC d) Sự tạo thành tinh bột từ CO2 và H2O Năng lượng mặt trời được lá cây hấp thụ, chuyển qua các sắc tố: clorofin (màu xanh lục), carotin (màu da cam), xantofin (màu vàng) và dùng để thực hiện quá trình quang hợp. e) Ứng dụng của tinh bột - Làm lương thực cho người và động vật. - Điều chế glucozơ. - Điều chế mạch nha. - Điều chế rượu etylic Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 139 - Hồ vải. 7.2.3.2. Xenlulozơ (C6H10O5)n a) Cấu tạo phân tử Khác với tinh bột, cấu tạo phân tử của xenlulozơ có những đặc điểm sau: - n rất lớn ( từ 6000 ® 12000 ). - Chuỗi polime của xenlulozơ là mạch thẳng không phân nhán, vì vậy nó tạo thành sợi (sợi bông, sợi gai, sợi đay…) trong đó các chuỗi polime được xếp theo cùng một phương và xuất hiện lực tương tác giữa các chuỗi đó. - Mỗi mắt xích (1 mắt xích glucozơ) có 3 nhóm OH, trong đó 1 nhóm chức rượu bậc 1 và 2 nhóm chức rượu bậc 2. Để nhấn mạnh đặc điểm này, người ta thường viết công thức phân tử của xenlulozơ như sau: C6H7O2(OH)3n b) Tính chất vật lý Xenlulozơ là chất rắn, không mùi, không có vị, có dạng sợi, có tính thấm nước. Xenlulozơ không tan trong nước, ete, rượu nhưng tan trong một số dung môi đặc biệt như dung dịch Sveze gồm Cu(OH)2 trong NH3 đặc, dung dịch H2SO4 đặc. c) Tính chất hoá học - Bền hơn tinh bột (không tạo màu xanh với iot) - Tạo thành este Xenlulozô trinitrat (Piroxylin)C7H6O2(OH)3n + 3nHNO3C6H7O2(NO2)3n + 3nH2OH2SO4, ñto Trinitroxenlulozơ là chất nổ mạnh, được dùng làm thuốc súng không khói. Khi este hoá không hoàn toàn sẽ thu được mono, đinitroxenlulozơ dùng để chế sơn, làm phim, keo dán,… - Phản ứng tạo thành xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat. Các chất trên được điều chế bằng phản ứng giữa xenlulozơ và anhiđrit axetic có H2SO4 xúc tác: Xenlulozơ axetat không dễ cháy như xenlulozơ nitrat, được dùng để chế tơ nhân tạo, đồ nhựa, sơn. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 140 - Khi chế hoá với kiềm đặc (NaOH) xenlulozơ bị phồng lên thành xenlulozơ kiềm là sản phẩm thế không hoàn toàn. Xenlulozơ kiềm khi chế hoá với CS2 tạo thành xenlulozơ xantogenat Xenlulozơ xantogenat hoà tan trong dung dịch kiềm loãng thành dung dịch rất nhớt gọi là visco. Khi ép để visco chảy qua lỗ nhỏ vào dung dịch axit sẽ thu được sợi xenlulozơ hiđrat, đó là tơ visco. - Phản ứng thuỷ phân xenlulozơ. Xenlulozơ khó bị thuỷ phân hơn tinh bột. Phải đun nóng lâu với axit vô cơ loãng ở áp suất cao, xenlulozơ thuỷ phân hoàn toàn thu được glucozơ: (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 GlucozôAxit, toC d) Xenlulozơ trong tự nhiên - Ứng dụng - Xenlulozơ có nhiều trong sợi bông (98%), sợi đay, gai…Trong gỗ cớ khoảng 50% xenlulozơ. - Xenlulozơ được dùng để làm giấy, làm vải, sợi, tơ nhân tạo (ví dụ tơ visco), thuốc súng không khói, chất dẻo (xenluloit), sơn, sản xuất rượu etylic. 7.3. Aminoaxit 7.3.1. Khái niệm về aminoaxit Aminoaxit là hợp chất hữu cơ tạp chức, có chứa cả nhóm -NH2 (bazơ) và nhóm -COOH (axit) trong phân tử. Công thức tổng quát : (NH2)x - R - (COOH)y Có thể coi aminoaxit là dẫn xuất thế NH2 vào nguyên tử H ở gốc R của axit cacboxylic, khi đó nhóm NH2 có thể đính vào những vị trí khác nhau (α, β, γ,…) trên mạch C. COOHCCCαβγ−−− Các aminoaxit có trong các chất anbumin tự nhiên đều là α-aminoaxit. Có những aminoaxit trong đó số nhóm NH2 và số nhóm COOH không bằng nhau. Tính axit - bazơ của aminoaxit tuỳ thuộc vào số nhóm của mỗi loại. 7.3.2. Tính chất vật lý Các aminoaxit đều là những chất tinh thể, nóng chảy ở nhiệt độ tương đối cao đồng thời bị phân huỷ. Phần lớn đều tan trong nước, ít tan trong dung môi hữu cơ. 7.3.3. Tính chất hoá học a) Vừa có tính axit, vừa có tính bazơ - Trong dung dịch tự ion hoá thành lưỡng cực: Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 141 H2N R COOH H3N R COO(-)(+) - Tạo muối với cả axit và kiềm: NH2 - CH2 - COOH + NaOH NH2 - CH2 - COONa + H2O H2N R COOH + HCl H3N R COOH(+)Cl(-) - Phản ứng este hoá với rượu. NH2-CH2-COOH + C2H5OH NH2-CH2-COOC2H5+ H2OH+ b) Phản ứng trùng ngưng tạo polipeptit - Trùng ngưng giữa 2 phân tử tạo đipeptit. HO2H2N R COOH H2O + H2N CH2 C N CH2 COOHLK peptit - Trùng ngưng tạo ra polipeptit nNH2 - CH2 - COOH- NH - CH2 - C -On + nH2O Các polipeptit thường gặp trong thiên nhiên (protein) 7.3.4. Điều chế a) Thuỷ phân các chất protein thiên nhiên Protein + H2O ⎯→⎯0t Các aminoaxit b) Tổng hợp - Từ dẫn xuất halogen của axit. NH2BrCH3 R COOH + 2NH3 CH3 R COOH + NH4Br - Tổng hợp nhờ vi sinh vật. 7.4. Protein 7.4.1. Thành phần - cấu tạo - Thành phần nguyên tố của protein gồm có: C, H, O, N, S và cả P, Fe, I, Cu. - Protein là những polime thiên nhiên cấu tạo từ các phân tử aminoaxit trùng ngưng với nhau. - Sự tạo thành protein từ các aminoaxit xảy ra theo 3 giai đoạn. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 142 + Giai đoạn 1: Tạo thành chuỗi polipeptit nhờ sự hình thành các liên kết peptit. + Giai đoạn 2: Hình thành cấu trúc không gian dạng xoắn (như lò xo) của chuỗi polipeptit nhờ các liên kết hiđro giữa nhóm C=O của vòng này với nhóm - NH - của vòng tiếp theo. C O H N. . . ở dạng xoắn, gốc R hướng ra phía ngoài. + Giai đoạn 3 các chuỗi polipeptit ở dạng xoắn cuộn lại thành cuộn nhờ sự hình thành liên kết hoá học giữa các nhóm chức còn lại trong gốc aminoaxit của chuỗi polipeptit. Với cách cấu tạo như vậy từ hơn 20 aminoaxit đã tạo thành hàng ngàn chất protein khác nhau về thành phần, cấu tạo trong mỗi cơ thể sinh vật. Mỗi phân tử protein với cấu hình không gian xác định, với nhóm chức bên ngoài hình xoắn mang những hoạt tính sinh học khác nhau và thực hiện những chức năng khác nhau trong hoạt động sống của cơ thể. 7.4.2. Tính chất a) Các protein khác nhau tạo thành những cuộn khác nhau: Có 2 dạng chính. - Hình sợi: như tơ tằm, lông, tóc. - Hình cầu: Như anbumin của lòng trắng trứng, huyết thanh, sữa. b) Tính tan: rất khác nhau - Có chất hoàn toàn không tan trong nước (như protein của da, sừng, tóc…) - Có protein tan được trong nước tạo dung dịch keo hoặc tan trong dung dịch muối loãng. Tính tan của một số protein có tính thuận nghịch: nếu tăng nồng độ muối thì protein kết tủa, nếu giảm nồng độ muối protein tan. c) Hiện tượng biến tính của protein Khi bị đun nóng hay do tác dụng của muối kim loại nặng hoặc của axit (HNO3, CH3COOH), protein bị kết tủa (đông tụ) kèm theo hiện tượng biến tính. Khi đó, các liên kết hiđro, liên kết muối amoni, liên kết đisunfua, liên kết este bị phá huỷ và làm mất hoạt tính sinh học đặc trưng của protein. d) Tính lưỡng tính của protein Vì trong phân tử protein còn có nhóm - NH2 và - COOH tự do nên có tính bazơ và tính axit tuỳ thuộc vào số lượng nhóm nào chiếm ưu thế. Trong dung dịch, protein có thể biến thành ion lưỡng cực +H3N - R - COO-. Khi tổng số điện tích dương và điện tích âm của ion lưỡng cực bằng không thì protein được gọi là ở trạng thái đẳng điện. e) Thuỷ phân protein Protein ⎯⎯⎯→⎯++ H,OH2 các poli peptit ⎯⎯⎯→⎯++ H,OH2các peptit ⎯⎯→⎯+ OH2 các aminoaxit f) Phản ứng có màu của protein Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 143 Tương tự peptit và aminoaxit, protein tham gia phản ứng cho màu. - Phản ứng biure: Cho protein tác dụng với muối đồng (CuSO4) trong môi trường kiềm cho màu tím do sự tạo thành phức chất của đồng (II) với hai nhóm peptit. - Phản ứng xantoproteinic: Cho HNO3 đậm đặc vào protein sẽ xuất hiện màu vàng. Nguyên nhân do phản ứng nitro hoá vòng benzen ở các gốc aminoaxit tạo thành các hợp chất nitro dạng thơm có màu vàng. 7.4.3. Phân loại protein Gồm 2 nhóm chính: a) Protein đơn giản: chỉ cấu tạo từ các aminoaxit, khi thuỷ phân hầu như không tạo thành các sản phẩm khác. Các protein đơn giản lại được chia thành nhiều nhóm nhỏ. Ví dụ: - Anbumin: Gồm một số protein tan trong nước, không kết tủa bởi dung dịch NaCl bão hoà nhưng kết tủa bởi (NH4)2SO4 bão hoà. Đông tụ khi đun nóng. Có trong lòng trắng trứng, sữa. - Globulin: Không tan trong nước, tan trong dung dịch muối loãng, đông tụ khi đun nóng. Có trong sữa, trứng. - Prolamin: Không tan trong nước, không đông tụ khi đun sôi. Có trong lúa mì,ngô. - Gluein: Protein thực vật tan trong dung dịch kiềm loãng. Có trong thóc gạo. - Histon: Tan trong nước và dung dịch axit loãng. - Protamin: Là protein đơn giản nhất. Tan trong nước, axit loãng và kiềm. Không đông tụ khi đun nóng. b) Các protein phức tạp: Cấu tạo từ protein và các thành phần khác không phải protein. Khi thuỷ phân, ngoài aminoaxit còn có các thành phần khác như hiđratcacbon, axit photphoric. Protein phức tạp được chia thành nhiều nhóm. - Photphoprotein: có chứa axit photphoric. - Nucleoprotein: trong thành phần có axit nucleic. Có trong nhân tế bào động, thực vật. - Chromoprotein: có trong thành phần của máu. - Glucoprotein: trong thành phần có hiđratcacbon. - Lipoprotein: trong thành phần có chất béo. 7.7.4. Sự chuyển hoá protein trong cơ thể Protein là một thành phần quan trọng nhất trong thức ăn của người và động vật để tái tạo các tế bào, các chất men, các kích thích tố, xây dựng tế bào mới và cung cấp năng lượng. Khi tiêu hoá, đầu tiên protein bị thuỷ phân (do tác dụng của men) thành các polipeptit (trong dạ dày) rồi thành aminoaxit (trong mật) và được hấp thụ vào máu rồi chuyển đến các mô tế bào của cơ thể. Phần chủ yếu của aminoaxit này lại được tổng hợp thành protein của cơ thể. Một phần khác để tổng hợp các hợp chất khác chứa nitơ như axit nucleic, kích thích tố…Một phần bị phân huỷ và bị oxi hoá để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Chương 7: Hợp chất hữu cơ tạp chức http://www.ebook.edu.vn Trang 144 Đồng thời với quá trình tổng hợp, trong cơ thể luôn xảy ra quá trình phân huỷ protein qua các giai đoạn tạo thành polipeptit, aminoaxit rồi các sản phẩm xa hơn, như NH3, ure O = C(NH2)2 tạo thành CO2, nước…Quá trình tổng hợp protein tiêu thụ năng lượng, quá trình phân huỷ protein giải phóng năng lượng. 7.4.5. Ứng dụng của protein - Dùng làm thức ăn cho người và động vật. - Dùng trong công nghiệp dệt, giày dép, làm keo dán. - Một số protein dùng để chế tạo chất dẻo (như cazein của sữa). |
