intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Amino axit, Peptit và Protein - 3000 bài tập hóa học có lời giải hóa học hữu cơ

Chia sẻ: Dinh Vinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST
Báo xấu
1.602
lượt xem 445
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Định nghĩa, cấu tạo và tính chất 22.1 (a) Viết công thức cấu tạo tổng quát của a-amino axit có trong tự nhiên và cho biết tầm quan trọng của nó. (b) Giải thích tại sao amino axit đ-ợc chia thành hai loại là thiết yếu và không thiết yếu ? (a) RCH (N H 3 )COO - , a-amino axit là đơn vị cơ bản cấu thành tất cả các protein. (b) M-ời amino axit đ-ợc xếp vào loại thiết yếu cần có trong thức ăn do cơ thể không thể tổng hợp các amino axit này. Các amino...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Amino axit, Peptit và Protein - 3000 bài tập hóa học có lời giải hóa học hữu cơ

  1. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ Ch−¬ng 22 Amino axit, Peptit vµ Protein §Þnh nghÜa, cÊu t¹o vµ tÝnh chÊt (a) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o tæng qu¸t cña α-amino axit cã trong tù nhiªn vµ cho biÕt tÇm quan träng cña nã. 22.1 (b) Gi¶i thÝch t¹i sao amino axit ®−îc chia thµnh hai lo¹i lµ thiÕt yÕu vµ kh«ng thiÕt yÕu ? + (a) RCH (N H 3 )COO − , α-amino axit lµ ®¬n vÞ c¬ b¶n cÊu thµnh tÊt c¶ c¸c protein. (b) M−êi amino axit ®−îc xÕp vµo lo¹i thiÕt yÕu cÇn cã trong thøc ¨n do c¬ thÓ kh«ng thÓ tæng hîp c¸c amino axit nµy. C¸c amino axit kh«ng thiÕt yÕu cã thÓ tæng hîp trong tÕ bµo cña c¬ thÓ tõ c¸c chÊt kh¸c cã trong thøc ¨n. Ph©n lo¹i c¸c amino axit theo c¸c nhãm R cña chóng. 22.2 B¶ng 22-1 gåm c¸c amino axit tiªu chuÈn, c¸c amino axit thiÕt yÕu ®−îc ®¸nh dÊu hoa thÞ. Amino axit ®−îc ph©n lo¹i thµnh amino axit axit, baz¬ hay trung tÝnh tïy thuéc vµo b¶n chÊt cña nhãm R. Axit aspartic vµ glutamic ®Òu cã nhãm -COOH thø hai trªn m¹ch nh¸nh thuéc lo¹i axit; lysin, arginin vµ histadin ®Òu cã vÞ trÝ baz¬ trªn m¹ch nh¸nh cña chóng thuéc lo¹i baz¬. TÊt c¶ c¸c amino axit cßn l¹i ®Òu lµ amino axit trung tÝnh. Còng cã thÓ ph©n lo¹i amino axit thµnh ph©n cùc vµ kh«ng ph©n cùc tïy thuéc vµo nhãm thÕ trªn m¹ch nh¸nh cña chóng lµ ph©n cùc (nh− asparagin víi mét nhãm amido H2NCO) hay b¶n chÊt chØ lµ mét nhãm hidrocacbon (nh− alanin : R lµ Me hay valin : R lµ i-Pr). §Æc tr−ng ph©n biÖt prolin víi c¸c amino axit kh¸c lµ g× ? 22.3 Prolin lµ mét amin bËc 2, N trong nhãm amin n»m ë mét vßng n¨m c¹nh. H·y gi¶i thÝch : (a) tr¹ng th¸i tinh thÓ vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cao cña amino axit. (b) tÝnh tan cña amino axit. 22.4 + (a) α-amino axit tån t¹i ë d¹ng ion l−ìng cùc, RCH (N H 3 )COO − , t¹o cÊu tróc tinh thÓ ion (c¸c ph©n tö liªn kÕt víi nhau bëi t¸c t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn liªn ph©n tö m¹nh mÏ) vµ kh¸c víi c¸c ph©n tö trung hßa cã cïng khèi l−îng ph©n tö hÇu hÕt c¸c amino axit bÞ nhiÖt ph©n mµ kh«ng nãng ch¶y. (b) Do cÊu tróc ion l−ìng cùc mµ hÇu hÕt c¸c amino axit tan ®¸ng kÓ trong n−íc (t¹o liªn kÕt H vµ liªn kÕt ion - l−ìng cùc) vµ kh«ng tan trong c¸c dung m«i kh«ng ph©n cùc. (a) Amino axit nµo kh«ng bÊt ®èi ? (b) Cho biÕt c¸c amino axit cã nhiÒu h¬n mét t©m bÊt ®èi. 22.5 + (a) Glycin H 3 N CH 2 COO − . H CH3CH CHCOO CH3CH2CH CHCOO HO H COO HO NH3 H3C NH3 N (b) Isoleucin Threonin 4- H2 hydroxyprolin CÊu h×nh R/S vµ D/L cña hÇu hÕt c¸c amino axit lµ g× ? (b) ViÕt cÊu h×nh tuyÖt ®èi cña (i) L- cystein vµ (ii) 22.6 L-serin. (c) T¹i sao duy chØ cã L-cystein (còng nh− L-cystin) lµ cã cÊu h×nh R ? (a) S vµ L COO COO H3N H H3N H CH2SH CH2OH (b) (i) (ii) (c) Do xÐt vÒ ®é h¬n cÊp, nhãm CH2SH cña cystein lín h¬n nhãm COO- (S cã khèi l−îng nguyªn tö lín h¬n O). 1 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  2. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ B¶ng 22-1. C¸c aminoaxit tù nhiªn. Tªn KÝ hiÖu C«ng thøc Monoaminomonocacboxylic H3N+CH2COO- Glixin Gly H3N+CH(CH3)COO- Alanin Ala Valin* H3N+CH(i-Pr)COO- Val Leuxin* H3N+CH(i-Bu)COO- Leu * H3N+CH(s-Bu)COO- Isoleuxin ILeu H3N+CH(CH2OH)COO- Serin Ser Threonin* H3N+CH(CHOHCH3)COO- Thr Monoaminodicacboxylic vµ dÉn xuÊt amit HOOC-CH2-CH(+NH3)COO- Axit aspatic Asp H2NOC-CH2-CH(+NH3)COO- Asparagin Asp(NH2) HOOC-(CH2)2-CH(+NH3)COO- Axit glutamic Glu H2NOC-(CH2)2-CH(+NH3)COO- Glutamin Glu(NH2) Diaminomonocacboxylic * H3N+-(CH2)4-CH(NH2)COO- Lysin Lys H3N+-CH2-CHOH-CH2-CH2-CH(NH2)COO- Hydroxylizin Hylys Arginin* H2N+=C(NH2)-NH-(CH2)3-CH(NH2)COO- Arg Aminoaxit chøa l−u huúnh H3N+CH(CH2SH)COO- Systein CySH - OOC-CH(+NH3)CH2S-SCH2CH(+NH3)COO- Cystin CySSCy Methionin* CH3SCH2CH2CH(+NH3)COO- Met Aminoaxit th¬m * PhCH2CH(+NH3)COO- Phenylalanin Phe p-C6H4CH2CH(+NH3)COO- Tyrosin Tyr Aminoaxit dÞ vßng - CH2 CH COO * Histidin His + NH3 HN N H Prolin Pro COO- N H H H HO H Hydroxyprolin Hypro - COO N H H - CH 2 CH COO + NH 3 Tryptophan* Try N H 2 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  3. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ (a) ViÕt tÊt c¶ c¸c ®ång ph©n lËp thÓ cña threonin (d¹ng c«ng thøc Fischer). (b) X¸c ®Þnh L-threonin vµ cho 22.7 biÕt danh ph¸p R/S cña nã. (a) COO- COO- COO- COO- H3N+ + H3N+ + H H NH3 H H NH3 H OH HO H HO H H OH CH3 CH3 CH3 CH3 racemat-1 (threo) racemat-2 (erythro) (b) C¸c cÊu h×nh t−¬ng øng víi racemat-1 lµ L- vµ D-threonin, víi racemat-2 lµ L- vµ D-allothreonin, L- ®−îc x¸c ®Þnh theo cÊu h×nh cña C α. NÕu cã mét C bÊt ®èi trong nhãm R, cÊu h×nh cña nã kh«ng liªn quan ®Õn kÝ hiÖu D,L hay R,S cña amino axit. L-threonin lµ (2S,3R). §ång ph©n lËp thÓ dia - (2S,3S)-threonin- ®−îc gäi lµ L-allothreonin TÝnh l−ìng tÝnh ViÕt c©n b»ng ®iÖn ly thÓ hiÖn tÝnh l−ìng tÝnh cña mét amino axit trong n−íc, cho biÕt ®iÖn tÝch cña mçi 22.8 cÊu tö. t nh baz t nh axit ←        →  - + + - H2NCHRCOO- H3O+ OH + H3N CHRCOOH H3N CHRCOO + H2O + cation A ion l−ìng tÝnh B anion C (+1) (0) (-1) H×nh 22-1 lµ ®−êng cong chuÈn ®é cation alanin (cÊu tö A trong bµi 8, víi R lµ Me) trong axit lo·ng. Cho 22.9 biÕt gi¸ trÞ gÇn ®óng pKa cña A vµ B. 2 l−îng baz 1 0 2 4 6 8 10 12 pH Gi¸ trÞ pH thu ®−îc t¹i ®iÓm gi÷a ®−êng cong trong phÐp chuÈn ®é b»ng pK cña axit ®−îc chuÈn. H×nh 22-1 (xem vÞ trÝ mòi tªn) cho thÊy r»ng víi A, pKa1 = 2,3 vµ víi B, pKa2 = 9,7. T¹i sao pKa cña A lín gÊp 100 lÇn pKa cña MeCOOH ? 22.10 Do hiÖu øng c¶m øng ©m cña N+ lµm bÒn hãa nhãm COO-. (a) §iÓm ®¼ng ®iÖn lµ g× ? (b) Dù ®o¸n pH ®¼ng ®iÖn tõ ®−êng cong chuÈn ®é trong h×nh 22-1. (c) Cho biÕt 22.11 c¸ch tÝnh ®iÓm ®¼ng ®iÖn tõ pKa. (a) §iÓm ®¼ng ®iÖn (pI) lµ gi¸ trÞ pH thu ®ù¬c khi amino axit tån t¹i ë d¹ng ion l−ìng cùc víi ®iÖn tÝch b»ng kh«ng. (b) 6,0. (c) pI = (pKa1 + pKa2)/2. D−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng, aminoaxit di chuyÓn vÒ phÝa ®iÖn cùc nµo khi (a) pH < pI, (b) pH > pI vµ 22.12 pH = pI ? Gi¶i thÝch. (a) pH < pI : cation A chiÕm −u thÕ, nªn di chuyÓn vÒ phÝa catot, (b) pH > pI : anion C chiÕm −u thÕ nªn di chuyÓn vÒ phÝa anot vµ (c) khi pH = pI ®iÖn tÝch c©n b»ng nªn amino axit kh«ng chuyÓn dÞch. 3 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  4. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ ViÕt c©n b»ng ®iÖn ly cña lysin (mét baz¬) vµ tÝnh ®iÓm ®¼ng ®iÖn cña nã. Xem gi¸ tri pKa trong b¶ng 22-2. 22.13 ♦ COO COO COO COOH CHNH3 CHNH2 CHNH2 OH OH CHNH3 OH (CH2)3 (CH2)3 (CH2)3 H H (CH2)3 H CH2NH3 CH2NH3 CH2NH2 CH2NH3 (+2) (+1) (0) (-1) §iÖn tÝch tæng céng cña mçi d¹ng ®−îc ghi trong ngoÆc ®¬n ë trªn, d¹ng cã ®iÖn tÝch b»ng kh«ng tån t¹i gi÷a hai d¹ng cã pKa t−¬ng øng lµ 8,95 vµ 10,53. Nh− vËy pI = (8,95+10,53)/2 = 9,74. B¶ng 22-2 . TÝnh axit-baz¬ cña amino axit. M¹ch nh¸nh trung hßa 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 M¹ch nh¸nh ion Amino axit pK**a 1 pI pKa 2 pK a 3 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 tÊt c¶ c¸c amino axit pKa1 øng víi sù ®iÖn ly cña nhãm cacboxyl vµ pKa2 øng víi sù ®iÖn ly cña nhãm amoni. ** Trong tÊt c¶ c¸c amino axit pKa1 øng víi sù ®iÖn ly cña nhãm cacboxyl trong RCH(+NH3)COOH. LËp l¹i bµi tËp 13 cho sù ph©n ly cña axit aspatic. 22.14 COOH COO COO COO CHNH3 CHNH3 CHNH3 CHNH2 OH OH OH CH2 H CH2 CH2 CH2 H H COOH ♦ COOH COO COO (+1) (0) (-1) (-2) D¹ng cã ®iÖn tÝch b»ng kh«ng tån t¹i gi÷a hai d¹ng cã pKa t−¬ng øng lµ 1,88 vµ 3,65. Nh− vËy pI = (1,88 + 3,65)/2 = 2,77. 4 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  5. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ (a) Ph©n lo¹i c¸c amino axit trong b¶ng 22-1 theo ¶nh h−ëng gèc R cña chóng ®Õn gi¸ trÞ ®iÓm ®¼ng ®iÖn 22.15 pI. (b) pH trong dÞch cña tÕ bµo cã gi¸ trÞ trong kho¶ng tõ 6 ®Õn 7, d¹ng nµo cña amino axit (cation, anion, l−ìng cùc) chiÕm −u thÕ trong tÕ bµo ? (a) C¸c amino axit víi gèc R trung hßa (hidrocacbon, amit, r−îu) cã gi¸ trÞ pI n»m trong kho¶ng gièng nhau (5,5 - 6,3). (b) C¸c amino axit chñ yÕu tån t¹i ë d¹ng l−ìng cùc, do pH cña tÕ bµo rÊt gÇn víi gi¸ trÞ pI cña chóng. Gi¸ trÞ ®iÓm ®¼ng ®iÖn cña c¸c amino axit lo¹i axit n»m trong kho¶ng axit, víi pH tõ 6 ®Õn 7 chóng tån t¹i phÇn lín ë d¹ng anion. Gi¸ trÞ ®iÓm ®¼ng ®iÖn cña c¸c amino axit lo¹i baz¬ n»m trong kho¶ng baz¬, trong tÕ bµo chóng nhËn proton H+ vµ tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng cation. Cystein (chøa nhãm -SH) vµ tyrosin (chøa nhãm phenolic -OH) lµ nh÷ng axit rÊt yÕu, c¶ hai cã pI trong kho¶ng 5 - 6 vµ ®−îc xÕp vµo lo¹i amino axit trung hßa. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña histidin t¹i pH < 1,28 vµ viÕt ph−¬ng tr×nh cho biÕt proton nµo t¸ch ra khi pH 22.16 t¨ng ®Õn trªn 1,82. HN HN NH 3 NH 3 -H CH 2 CHCOOH CH 2CHCOO N N ( H+ t¸ch ra tõ nhãm cacboxyl) H H C«ng thøc phï hîp nhÊt cho mononatri glutamat (bét ngät, mét lo¹i gia vÞ th−êng ®−îc sö dông) lµ g× ? 22.17 Na+[-OOCCH2CH2CH(+NH3)COO-] Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p t¸ch vµ nhËn biÕt amino axit trªn c¬ së cña sù ®iÖn di. 22.18 NÕu ®Æt mét b¨ng giÊy läc tÈm −ít bëi dung dÞch hçn hîp amino axit gi÷a hai ®iÖn cùc th× c¸c ph©n tö mang ®iÖn sÏ chuyÓn dÞch vÒ phÝa ®iÖn cùc nµy hoÆc ®iÖn cùc kia víi mét vËn tèc nµo ®ã phô thuéc vµo ®iÖn tÝch cña chóng vµ ®iÖn thÕ ®−îc ¸p dông. §iÖn tÝch cña ph©n tö l¹i phô thuéc pH. B¨ng giÊy läc sÏ ®æi mµu do ph¶n øng cña thuèc thö víi amino axit, so s¸nh vÞ trÝ cña mµu h×nh thµnh trªn b¨ng giÊy vµ mÉu chuÈn sÏ x¸c ®Þnh ®−îc amino axit. Chän pH ®Ó t¸ch mét hçn hîp gåm axit aspatic, threonin vµ histidin b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn di. Gi¶i thÝch 22.19 sù lùa chän ®ã. Sö dông pH = 5,60. §©y chÝnh lµ pI cña threonin (xem b¶ng 22-2), do vËy amino axit nµy kh«ng dÞch chuyÓn. Axit aspatic (pI = 2,77) nh−êng proton t¹o thµnh anion nªn dÞch chuyÓn vÒ phÝa anot. Histidin (pI = 7,59) nhËn proton täa thµnh cation, di chuyÓn vÒ phÝa catot. Lµm thÕ nµo ®Ó t¸ch lysin (pI = 9,6) ra khái glycin (pI = 5,97) b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn di ? 22.20 ¸p ®iÖn vµo mét b¶n giÊy läc tÈm dung dÞch hçn hîp hai amino axit trªn. §iÒu chØnh pH ®Õn 5,97 hoÆc 9,6. T¹i pH = 5,97, glycin sÏ kh«ng chuyÓn ®éng, cßn lysin chuyÓn ®Õn catot. T¹i pH = 9,60, lysin sÏ kh«ng chuyÓn ®éng cßn glycin chuyÓn vÒ phÝa anot. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p t¸ch hçn hîp amino axit b»ng s¾c kÝ trao ®æi ion. 22.21 Nhåi ®Çy cét b»ng nhùa trao ®æi ion cã líp chÊt mang trªn bÒ mÆt. Sö dông nhùa trao ®æi cation khi hÇu hÕt c¸c amino axit lµ cation (vÝ dô R-SO3-Na+ trao ®æi ion Na+ cña nã víi c¸c amino axit tÝch ®iÖn d−¬ng trong m«i tr−êng axit). Qu¸ tr×nh t¸ch diÔn ra phô thuéc tèc ®é chuyÓn ®éng xuèng cña c¸c amino axit tÝch ®iÖn d−¬ng khi x¶y ra sù trao ®æi ion. Tèc ®é chuyÓn ®éng tØ lÖ nghÞch víi ®é lín cña ®iÖn tÝch d−¬ng trong ph©n tö amino axit. VÝ dô c¸c amino axit lo¹i baz¬ nh− lysin, asginin vµ histidin cã ®iÖn tÝch +2 t¹i pH = 3 sÏ trao ®æi víi Na+ ®Çu tiªn, chóng chÞu lùc hót m¹nh nhÊt, di chuyÓn chËm nhÊt nªn sÏ thu ®ùoc ë ®Ønh cét. C¸c amino axit cã møc ®iÖn tÝch trung gian +1 chÞu lùc hót Ýt h¬n, di chuyÓn nhanh h¬n nªn bÞ hÊp thô phÝa cuèi cña cét. Sau ®ã qu¸ tr×nh röa gi¶i, thu håi, ph©n tÝch mçi phÇn vµ ghi nhËn d÷ liÖu ®−îc thùc hiÖn tù ®éng nhê m¸y ph©n tÝch amino axit. 5 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  6. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ §iÒu chÕ §iÒu chÕ valin Me2CHCH(+NH3)COO- b»ng : (a) ph¶n øng Hell-Volhard-Zelinsky, (b) kö amin hãa, (c) 22.22 tæng hîp Gabriel. Br / P NH d − 3 Me2CHCH2COOH 2 → Me2CHCHBrCOOH   → Val (a)  NH / H 2 / Pt 3 (b) Me2CHCOCOOH      → Val  O O COOEt COOEt C C COOH H3O N + CHBrCHMe2 N CHCHMe2 + Val C C O (c) Me2CHCH2COOEt + Br2/P COOH O §iÒu chÕ : (a) methionin, MeSCH2CH2CH(+NH3)COO- (Met) vµ (b) axit aspatic HOOCCH2CH(+NH3)COO- 22.23 (Asp) tõ dietylmalonat (DEM). §Çu tiªn monobrom hãa DEM, råi cho s¶n phÈm t¸c dông víi K phtalimit ®Ó t¹o este N- phtalimidomalonic (B). Br (a) (EtOOC)2CH2 2 → (EtOOC)2CHBr (A)  O O C C A -OEt Met K N CH(COOEt)2 N MeSCH2CH2Cl -KBr H3O, C C O O O C H3O BrCH2COOEt Asp N C(COOEt)2 B OEt CH2COOEt C (b) O §iÒu chÕ : (a) leucin (Leu) vµ (b) tyrosin (Tyr) tõ dietyl axetamidomalonat (C) 22.24 1.H / Pt 2.Ac O DEM + HONO → [O=N-CH(COOEt)2] → HO-N=C(COOEt)2     2→ AcNHCH(COOEt)2 (C) 2  CH2CHMe2 1. NaOH OEt Me2CHCH2CH(NH 3)COO C AcNHC(COOEt) 2 BrCH2CHMe2 2 H3O, t (a) CH2C6H4OAc-p 1. NaOH OEt p-HOC6H4CH2CH(NH3)COO C AcNHC(COOEt) 2 p-AcOC6H4CH2Cl 2 H3O, t (b) Sö dông tæng hîp Strcker ®Ó ®iÒu chÕ phenylalanin (Phe) 22.25 Sö lý mét andehit víi NH3 vµ CN - t¹o ra mét α-aminonØtil, thñy ph©n chÊt nµy t¹o s¶n phÈm lµ mét α- amino axit . 1.CN − 2.NH 1.OH − ,t 2. H O+ PhCH2CHO      3 → PhCH2CH(NH2)CN      3 → PhCH2CH(+NH3)COO- (Phe)   NÕu c¸c b−íc tæng hîp Strecker t¹o mét amino axit. 22.26 CN − H O+ HO R-CH=NH ←  → R-CH( -NH)CN  → RCH(NH2)CN   → RCH(+NH3)COO- R-CHO+:NH3 3 2   imin α-aminonØtil α-amino axit 6 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  7. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o c¸c chÊt tõ G ®Õn I : 22.27 NaCN /( NH ) CO NaOH MeSH +CH2=CHCHO→ G     2 → [H]   → I 4 3  G lµ MeSCH2CH2CHO, h×nh thµnh do céng kiÓu Michael; H lµ s¶n phÈm tæng hîp Streker sau ®ã t¹o s¶n phÈm lµ methionin I. [MeSCH2CH2CH(NH2)CN] → MeSCH2CH2CH(+NH2)COO- H I Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p tæng hîp prolin tõ axit hexandioic (axit adipic). 22.28 ChuyÓn mét nhãm -COOH thµnh -NH2 qua tho¸i ph©n Hofmann. Nhãm -CH2COOH cßn l¹i chuyÓn thµnh -CHBrCOOH b»ng ph¶n øng Hell-Volhard-Zelinsky, sau ®ã khÐp vßng SN2. HOOC(CH2)3CH2COOH 1.SO 2Cl2.NH3 → H2NCO(CH2)3CH2COOH Br2  → H2N(CH2)3CH2COOH  / KOH   2  néi phan tö SN 2 Br2 → H2N(CH2)3CHBrCOOH       → Pro /P  M« t¶ hai ph−¬ng ph¸p chuyÓn hçn hîp racemic cña amino axit thµnh c¸c ®èi quang cña chóng. 22.29 Ph¶i sö dông mét t¸c nh©n bÊt ®èi. (1) Nhãm -NH3+ cña amino axit racemic ®−îc dÊu b»ng c¸ch chuyÓn thµnh mét amit, sau ®ã cho nhãm -COOH tù do ph¶n øng víi mét ®èi quang cña mét baz¬ bÊt ®èi. Hai muèi lµ ®ång ph©n dia ®−îc h×nh thµnh qua sù kÕt tinh ph©n ®o¹n. Sau ®ã t¸ch baz¬ vµ thñy ph©n nhãm amit. Còng cã thÓ este hãa nhãm -COO-, sau ®ã mét ®ång ph©n ®èi quang cña mét axit bÊt ®èi ®−îc sö dông ®Ó h×nh thµnh hai muèi amoni lµ ®ång ph©n dia. KÕt tinh ph©n ®o¹n, t¸ch axit vµ thñy ph©n hoµn toµn este. (2) Ph¶n øng cña mét ®èi quang ®−îc xóc t¸c bëi enzim. §Çu tiªn, amino axit ®−îc chuyÓn thµnh dÉn xuÊt N-axetyl. Sau ®ã ñ víi mét l−îng nhá enzim, enzim nµy lµm xóc t¸c cho qu¸ tr×nh thñy ph©n L-amino axit ®· ®−îc axetyl hãa, trong khi D-amino axit kh«ng ®æi. T¸ch L-amino axit ra khái N-acetyl-D-amino axit cã thÓ lµm ®−îc dÔ dµng do amino axit lµ mét chÊt l−ìng tÝnh cßn amit l¹i lµ axit. Thñy ph©n cÈn thËn N-acetyl-D-amino axit (®Ó tr¸nh hiÖn t−îng racemic hãa) thu ®−îc D-amino axit. (a) Sö dông enzim transaminaza ®Ó ®iÒu chÕ mét α-amino axit bÊt ®èi nh− thÕ nµo ? (b) ViÕt chÊt tham gia 22.30 ph¶n øng ®iÒu chÕ axit aspartic bÊt ®èi b»ng ph¶n øng chuyÓn vÞ amin nµy. (c) Cho biÕt ®Æc thï lÊp thÓ cña nã. (a) Trong sù cã mÆt cña enzim transaminaza, axit L-glutamic ph¶n øng víi α-xetoaxit c¬ së cña L-amino axit cÇn ®iÒu chÕ trong sù chuyÓn ®æi ®Æc thï lËp thÓ mµ vÉn gi÷ tÝnh bÊt ®èi (bµi tËp 84). §Æc tr−ng lµ Glu ®· nh−êng nhãm amin trong qu¸ tr×nh chuyÓn vÞ amin. Transa min aza RCOCOOH + HOOCCH2CH2CH(+NH3)3COO-      → RCH(+NH3)COO- + HOOCCH2CH2COCOOH  α-xetoaxit axit L-glutamic L-aminoaxit axit α-xetoglutaric (b) HOOCCH2COCOOH axit oxaloaxxetic (c) Axit aspatic cã cÊu h×nh L do cÊu h×nh ®−îc gi÷ nguyªn trong qu¸ tr×nh chuyÓn vÞ amin (a) Quan hÖ gi÷a chÊt tham gia vµ s¶n phÈm trong ph¶n øng chuyÓn vÞ amin lµ g× ? (b)CÇn dïng α-xetoaxit 22.31 nµo ®Ó t¹o (i) alanin, (ii) leucin, (iii) serin vµ (iv) glutamin ? (c) Amino axit nµo kh«ng thÓ ®iÒu chÕ b»ng ph−¬ng ph¸p chuyÓn vÞ amin ? (a) axit glutamic + axit oxaloaxetic → + axit aspatic axit α-xetoglutaric oxi hãa -1 khö -1 khö - 2 oxi hãa - 2 (b) (i) CH3COCOOH (ii) (CH3)2CHCH2COCOOH (iii) HOCH2COCOOH (iv) H2NCOCH2CH2COCOOH (c) Prolin vµ hydroxyprolin, do chóng lµ amin bËc 2, chØ cã c¸c amin bËc 1 míi tham gia lo¹i ph¶n øng nµy. Tõ axit acrilic ®iÒu chÕ : (a) axit γ-aminobutyric, chÊt truyÒn th«ng tin thÇn kinh cã tªn gäi GABA, vµ (b) 22.32 axit β-aminopropionic (β-alanin), mét thµnh phÇn cña vitamin B3 (axit pantothenic C9H17O5N). (a) Nhãm CN - ph¶n øng víi axit acrilic b»ng ph¶n øng céng kiÓu Michael ®−a thªm nhãm -NH2 vµ C vµo : − + CN - + H2C=CHCOO- H 2O / OH → N≡CCH2CH2COO- 1.H 2 / Pd 2 → H3N+CH2CH2CH2COO-    .H    + (b) H3N: + H2C=CHCOO- → H2NCH2CH2COO- → H3N+CH2CH2COO- H  7 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  8. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ ph¶n øng (a) Cho biÕt s¶n phÈm cña ph¶n øng gi÷a alanin MeCH(+NH3)COO- víi : (i) (CH3CO)2O, (ii) EtOH/HCl, 22.33 (iii) PhCOCl/NaOH, vµ (iv) Ba(OH)2. (b) Cho biÕt s¶n phÈm cña ph¶n øng gi÷a HONO víi (i) RCH(+NH3)COO- vµ (ii) RCH(NH2)COOEt. (a) Amino axit tham gia ph¶n øng theo tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña nhãm cacboxyl vµ nhãm amin (iii) PhCONHCHMeCOO-Na+ (N-axyl hãa vµ t¹o muèi) (i) CH3CONHCHMeCOOH (N-axyl hãa) - + (iv) (H2NCHMeCOO)2-Ba2+ (t¹o muèi) (ii) Cl H3N CHMeCOOEt (este hãa) (b) (i) HOCHRCOOH + N2 vµ (ii) N= N=CRCOOEt (t¹o este etyl cña axitdiazo bëi sù mÊt nguyªn tö Hα). - + Khi ®un nãng, amino axit ®Ò hidrat hãa liªn ph©n tö t¹o diamit vßng. (a) ViÕt s¶n phÈm ph¶n øng nÕu xuÊt 22.34 ph¸t tõ glyxin. (b) Khi ®un nãng este metyl cña rac-alanin th× t¹o thµnh hai ®ång ph©n lËp thÓ dia, mét trong hai ph©n tö cã kh¶ n¨ng quang ho¹t. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o vµ cho biÕt hãa häc lËp thÓ cña chóng. D¹ng cis cã thÓ ph©n ly ®−îc O O t©m ®èi xøng H N Me N Me Me HN H H Me H O O N N NH (a) (b) O O cis, racemic trans, mezo Cho biÕt cÊu t¹o s¶n phÈm t¹o thµnh khi ®un nãng : (a) β-amino axit, (b) γ-amino axit, (c) δ-amino axit vµ 22.35 (d) ε-amino axit. (a) RCH=CHCOO-NH4+ O O C C OH nhiÖt H N N H - H 2O H (b) O O C H nhiÖt C H H- H2O N N H (c) + - (d) NH3(CH2)5COO → -NH(CH2)5CO-NH-(CH2)5CO- (nylon 6) Sù khÐp vßng néi ph©n tö 7 c¹nh x¶y ra khã kh¨n, nªn ®· dÔ dµng x¶y ra ph¶n øng liªn ph©n tö. V× chÊt ®Çu cã hai nhãm chøc, nªn ®· x¶y qu¸ tr×nh polime hãa. §iÒu chÕ (a) este etyl N-acetylphenylalanin vµ (b) este metyl N-benzoylhistidin tõ amino axit t−¬ng øng. 22.36 (a) PhCH2CH(+NH3)COO-+ EtOH H 2SO 4 → PhCH2CH(+NH3)COOEt Ac2→ PhCH2CH(NHCOCH3)COOEt  O / Py   Qu¸ tr×nh axyl hãa nhãm amin x¶y ra sau qu¸ tr×nh este hãa ®Ó tr¸nh sù thñy ph©n liªn kÕt peptit trong m«i tr−êng axit (cña ph¶n øng este hãa). NHCOPh NH 3 N N 1. OH CH 2N 2 CH 2CHCOO -+ PhCOCl 2. CH 2CHCOO HCl N N H H (b) NHCOPh N CH2CHCOOMe N H Do qu¸ tr×nh este qu¸ ®−îc tiÕn hµnh b»ng CH2N2 nªn cã thÓ axyl hãa tr−íc. 8 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  9. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ Peptit vµ protein (a) Liªn kÕt peptit lµ g× ? (b) Ph©n biÖt mét peptit, oligopeptit, polipepetit vµ protein. (c) Cho biÕt ph−¬ng 22.37 thøc chuÈn m« t¶ trËt tù liªn kÕt cña c¸c aminoaxit trong ph©n tö peptit. (d) Gäi tªn tripeptit Tyr.Thr.Try. OH CN (a) Liªn kÕt peptit (amit) : (b) Peptit lµ mét amit ®−îc h×nh thµnh b»ng ph¶n øng liªn ph©n tö gi÷a nhãm amin cña amino axit thø nhÊt víi nhãm cacboxyl cña amino axit thø hai. Tõ hai amino axit (gièng hoÆc kh¸c nhau) t¹o ra mét dipeptit, ba amino axit t¹o mét trpeptit...NÕu cã tõ 4 ®Õn 10 m¾t xÝch amino axit, peptit ®−îc gäi lµ oligopeptit. Polipepetit lµ mét m¹ch gåm nhiÒu amino axit. Trong thùc tÕ sö dông th−êng kh«ng ph©n biÖt râ rµng hai thuËt ng÷ peptit vµ polipeptit. Protein cÊu thµnh tõ mét hay nhiÒu m¹ch peptit mµ mçi m¹ch nh− vËy chøa tíi vµi tr¨m amino axit. Tæng sè m¾t xÝch cã thÓ dao ®éng tõ 50 ®Õn trªn 1000. (c) Theo qui ®Þnh, amino axit chøa nhãm amin tù do (N-®Çu m¹ch) ®−îc viÕt bªn tr¸i vµ amino axit chøa nhãm cacboxyl tù do (C-cuèi m¹ch) ®−îc viÕt bªn ph¶i. TiÕp vÞ ng÷ "in" ®−îc thay thÕ b»ng "yl" cho tÊt c¶ c¸c amino axit trong m¹ch tõ tr¸i sang ph¶i, trõ amino axit cã nhãm cacboxyl tù do (C-cuèi m¹ch) lµ ®−îc gi÷ nguyªn. (d) Tyrosylthreonyltryptophan (Chó ý r»ng tryptophan lµ amino axit duy nhÊt cã tªn gäi kh«ng kÕt thóc b»ng "in"). (a) Gäi tªn c¸c dipeptit kh¸c nhau ®−îc h×nh thµnh tõ alanin vµ glyxin. (b) Sö dông alanin, glyxin vµ tyrosin 22.38 cã thÓ t¹o ®−îc bao nhiªu tripeptit ? (c) Trong sè c¸c peptit cña c©u (b) cã bao nhiªu ph©n tö ®ång thêi chøa c¶ 3 lo¹i amino axit ? (d) Cã bao nhiªu tetrapeptit ®−îc h×nh tõ 3 amino axit cña c©u (b) ? (a) Bèn dipeptit : Ala.Ala; Ala.Gly; Gly.Ala; Gly.Gly. (b) 3×3×3 = 33 = 27 tripeptit. (c) 3×2×1 = 3! = 6 tripeptit. (d) 34 = 81 tetrapeptit. Gi¶i thÝch t¹i sao liªn kÕt C-N trong nhãm peptit l¹i ng¾n h¬n vµ bÒn h¬n liªn kÕt ®¬n C-N th«ng th−êng vµ 22.39 t¹i sao viÖc quay liªn kÕt nµy bÞ h¹n chÕ ? Liªn kÕt C-N cña peptit cã mét ph©n tÝnh chÊt cña liªn kÕt ®«i do sù dÞch chuyÓn electron kh«ng liªn kÕt trªn nguyªn tö N vÒ phÝa nguyªn tö O cña nhãm C=O, c¸c nguyªn tö trong nhãm CO-N ®ång ph¼ng. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cho (a) alanylvalin vµ (b) valylalanin 22.40 (a) MeCH(+NH3)CO-NHCH(CHMe2)COO- (b) Me2CH CH(+NH3)CO- NHCH(Me)COO- Cho nhËn xÐt vÒ qu¸ tr×nh tæng hîp ®−îc ®Ò nghÞ d−íi ®©y : 22.41 H3N+CHRCOO- SOCl 2 → H3N+CHRCOCl  H3N CHRCOCl + H3N+CHR'COO- → H3N+CHRCONHCHR'COO- + Trong qu¸ tr×nh céng t¹o ra s¶n phÈm mong muèn, ph©n tö clorua axit sÏ ph¶n øng víi ph©n tö kh¸c t¹o dipeptit, sau ®ã c¸c dipeptit l¹i ph¶n øng tiÕp t¹o peptit cao h¬n : H3N+CHRCOCl + H3N+CHRCOCl → H3N+CHRCONHCHRCOCl → ... NÕu kh«ng b¶o vÖ nhãm amin th× kh«ng thÓ ®¶m b¶o r»ng ph©n tö chØ ph¶n øng ë nhãm -COOH cña nã. §ång thêi còng nªn ®Ó ý r»ng HCl sinh ra trong s¶n phÈm sÏ g©y ra sù racemic hãa vµ t¹o ®iÒu kiÖn cho ph¶n øng thñy ph©n liªn kÕt peptit x¶y ra. Nh− vËy qu¸ tr×nh tæng hîp trªn lµ kh«ng thÓ ®−îc. Nªu nguyªn t¾c b¶o vÖ nhãm chøc trong tæng hîp peptit. 22.42 Tr−íc hÕt, c¸c nhãm amin vµ cacboxyl kh«ng tham gia liªn kÕt peptit ph¶i ®−îc che ®Ó kh«ng cßn kh¶ n¨ng ph¶n øng, sau ®ã che lu«n c¸c nhãm chøc cã kh¶ n¨ng ph¶n øng trong gèc R, ®Ó ng¨n c¶n kh«ng cho chóng tham gia vµo c¸c b−íc tæng hîp kÕ tiÕp. Ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®−îc chän ë ®©y ph¶i kh«ng g©y ra sù racemic hãa vµ kh«ng lµm biÕn ®æi cÊu tróc hãa häc cña m¹ch nh¸nh. Sau khi hoµn thµnh qu¸ tr×nh tæng hîp, c¸c nhãm ®· b¶o vÖ ph¶i ®−îc gi¶i phãng trë l¹i nh− lóc ®Çu b»ng mét ph−¬ng ph¸p thËt em dÞu ®Ó ®¶m b¶o kh«ng g©y ra sù s¾p xÕp l¹i, sù racemic hãa hay sù ph©n c¾t liªn kÕt peptit. (a) Cho biÕt s¶n phÈm t¹o thµnh trong ph¶n øng gi÷a p-toluensulfonyl clorua víi mét amino axit. (b) Lµm 22.43 thÕ nµo ®Ó gi¶i phãng nhãm tosyl ? (c) Cã nhãm chøc nµo kh¸c bÞ khö ? 1.TsCl, NaOH 2.HCl (a) H3N+CHRCOO-       → p-MeC6H4SO2NHCHRCOOH  (b) Na trong NH3 láng. Riªng nhãm sulfonyl th¬m bÞ khö. (c) BÊt cø este cña axit cacboxilic nµo : -COOR → -CH2OH (+HOR), nhãm disulfua : -S-S- → 2-SH 9 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  10. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ (a) Benzyl clocacbonat PhOCOCl (còng cßn gäi lµ cacbobenzoxy clorua - CBzCl) lµ mét t¸c nh©n th«ng 22.44 dông b¶o vÖ nhãm amin cña mét amino axit. ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o s¶n phÈm ph¶n øng cña nã víi mét amino axit. (b) Lµm thÕ nµo ®Ó gi¶i phãng nhãm nµy ? (a) PhCH2O-CO-NH-CH(R)COOH (A), hoÆc CBz-NH-CH(R)COOH. S¶n phÈm lµ mét uretan (mét cacbamat), hoÆc semieste vµ semiamit cña axit cacbonic. (b) Thñy ph©n cã xóc t¸c t¸ch liªn kÕt benzyl-O h×nh thµnh mét axit cacbamic kh«ng bÒn, axit nµy tiÕp tôc ®Ò cacboxilat hãa. A  / → PhCH3 + [HOOCNHCHRCOOH] →CO2 + RCH(+NH3)COO- H 2 Pd  NÕu m¹ch nh¸nh chøa S (mét chÊt ®éc ®èi víi xóc t¸c Pd) th× khi ®ã ph¶i dïng Na trong NH3 láng. Mét nhãm kh¸c cã thÓ b¶o vÖ nhãm -NH2 lµ t-butoxycacbonyl (Boc) t-BuO C =O, xuÊt ph¸t tõ 22.45 t-butylcacbonat hoÆc t-butoxycacbonyl azit. (a) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o dÉn xuÊt Boc cña mét amino axit. (b) Lµm thÕ nµo ®Ó gi¶i phãng nhãm nµy ? (a) t-BuOCO-NHCHRCOOH (b) V× nhãm b¶o vÖ lµ mét este t-butyl nªn cã thÓ thñy ph©n dÔ dµng trong axit khan (CF3COOH hoÆc HBr trong HOAc). Qu¸ tr×nh t¸ch t¹o t-Bu+ vµ mét axit cacbamic, axit nµy ph©n hñy cho ra CO2 vµ amino axit. O R OH R NHCH COOH→ t-Bu+ + O NHCH COOH→ CO2+H3N+CHRCOO-+Me2C=CH2 + H+ t-BuO C C Tæng hîp dipeptit glyxylprolin 22.46 − − HCl CBzCl + H3N+CH2COO-  → CBzNHCH2COOH PCl5 → CBzNHCH2COCl Pr olin / →   OH    O O CBzNHCH C N H3NCH2C N 2 /→ H 2 Pt COO + CO2 + PhCH3 H H COO →  Lµm thÕ nµo ®Ó b¶o c¸c nhãm chøc trªn m¹ch nh¸nh sau trong suèt qu¸ tr×nh tæng hîp peptit ? Lµm thÕ nµo 22.47 ®Ó gi¶i phãng chóng ? (a) -OH trong serin, (b) -SH trong cystein, (c) -COOH trong axit glutamic, (d) -NH2 trong lysin, (e) imidazyl trong histidin, vµ (f) guanadyl trong argenin Xem b¶ng 22-3 Nhãm cÇn ®−îc b¶o vÖ Nhãm b¶o vÖ Ph−¬ng ph¸p gi¶i phãng -OH acetyl kiÒm yÕu (a) benzyl H2/Pd (b) -SH benzyl Na trong NH3 láng -COOH este metyl hoÆc etyl kiÒm yÕu (c) este benzyl kiÒm yÕu , H2/Pd (d) -NH2 Cbz H2/Pd Boc CF3COOH, HBr trong HOAc p-toluensulfonyl Na trong NH3 láng (e) H N N N - benzyl Na trong NH3 láng H+ -NH-C(NH2)=NH trung hßa (f) Nguyªn t¾c ho¹t hãa nhãm cacboxyl cuèi m¹ch víi mÉu thö. 22.48 ChuyÓn nhãm -COOH thµnh nhãm este ho¹t ®éng -COOR, víi R lµ nhãm dÔ gi¶i phãng nh− p-O2NC6H4- hoÆc mét thioeste RCOSC6H4NO2-p. H×nh thµnh mét hîp chÊt axyl ho¹t ®éng nh− AA-COZ, víi Z lµ -O- PO(OR)2, -OCOR hoÆc -N3. 10 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  11. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ ViÖc ho¹t hãa C-cuèi m¹ch cña mét amino axit, sau ®ã kÕt hîp víi mét amino axit thø hai ®−îc thùc hiÖn 22.49 bëi t¸c nh©n dixclohexylcacbodiimit (DCC) C6H11-N=C=N- C6H11. (a) ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o s¶n phÈm cña ph¶n øng gi÷a DCC víi RCOOH. (b) ViÕt ph¶n øng gi÷a s¶n phÈm thu ®−îc ë c©u (a) vµ mét amin R'NH2. (c) Gi¶i thÝch ph¶n øng nµy. O NHC6H11 R C O C N C6H11 (a) RCOOH + C6H11-N=C=N- C6H11 → (A) (b) A + R'NH2 →RCONHR' + C6H11-NH-CO-NH- C6H11 (mét dÉn xuÊt cña ure) (c) Ph¶n øng nµy lµ mét qu¸ tr×nh chuyÓn vÞ axyl, víi nhãm -CO- cña axit ®−îc ho¹t hãa thµnh t¸c nh©n nucleofin bëi RNH2. Tæng hîp este metyl cña alanylglyxin sö dông DCC. 22.50 B−íc 1 : B¶o vÖ N-cuèi m¹ch cña alanin : H3N+CHMeCOO- + CBzCl (xem bµi 44) → CbzNHCHMeCOOH (B) B−íc 2 : Ph¶n øng víi DCC O NHC6H11 CBzNHCHMe C O C N C6H11 B + DCC → (C) B−íc 3 : Ph¶n øng víi este metyl cña glyxin C + H2NCH2COOMe → CbzNHCHMeCONHCH2COOMe (D) + C6H11NHCONHC6H11 B−íc 4 : Gi¶i phãng nhãm b¶o vÖ D  / → H2NCHMeCONHCH2COOMe. H 2 Pd  M« t¶ tæng hîp peptit theo qu¸ tr×nh pha r¾n Merrifield. 22.51 Pha r¾n lµ chuçi polistiren (-CH2 -CHPh-)n . Tuy nhiªn, víi vßng benzen ph¶i cã nhãm thÕ p- CH2Cl nh« ra ngoµi bÒ mÆt. Pha r¾n cã thÓ biÓu diÔn lµ [P]-CH2Cl, víi [P] lµ m¹ch chÝnh polystiren. M¹ch peptit sau khi b¶o vÖ nhãm amin b»ng Boc sÏ b¾t ®Çu liªn kÕt víi pha r¾n tõ C-cuèi m¹ch t¹o este benzyl, sau ®ã gi¶i phãng nhãm Boc. − [P]-CH2Cl + -OOCCHRNHBoc −Cl → [P]-C6H4-CH2OOCCHRNHBoc  CF3COOH   → [P]-C6H4-CH2OOCCHRNH2. Mét amino axit thø hai (®· ®−îc b¶o vÖ b»ng Boc, do vËy kh«ng tù dime hãa) ®−îc thªm vµo, cïng víi DCC. B−íc thø hai (thªm amino axit vµ t¸i t¹o nhãm -NH2 ) ®−îc lÊp l¹i nhiÒu lÇn theo yªu cÇu. Gi÷a mçi b−íc, m¹ch [P]-peptit h×nh thµnh ®−îc röa b»ng dung m«i thÝch hîp ®Ó gi¶i phãng l−îng thuèc thö d− vµ s¶n phÈm phô. Nh− vËy sÏ kh«ng ph¶i t¸ch vµ tinh chÕ, hµm l−îng s¶n phÈm sinh ra sÏ cao. ChÊt ph¶n øng Boc-amino axit vµ CF3COOH ®−îc thªm vµo b»ng mét hÖ thèng tù ®éng. Qu¸ tr×nh gi¶i phãng peptit khái polime vµ gi¶i phãng nãtt nhãm Boc cuèi cïng ®−îc thùc hiÖn b»ng HF khan. Amino axit nµo cã thÓ t¹o cÇu nèi hai m¹ch peptit ? Cho vÝ dô minh häa. 22.52 Cystein, qua cÇu nèi disulfua. CÇu nèi còng x¶y ra víi c¸c nhãm thÕ trªn cïng m¹ch S S O C CH NH...Cy Cy CH 2 S S CH 2 O H C CH N 11 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  12. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ X¸c ®Þnh cÊu tróc Ph−¬ng ph¸p t¸ch riªng c¸c peptit ? 22.53 Peptit cßn chøa mét nhãm α-+NH3 tù do vµ mét nhãm α-COO- tù do cuèi m¹ch. H¬n n÷a, nhãm R cßn l¹i trªn m¹ch cña mét vµi amino axit cã nhãm thÕ gãp phÇn vµo tÝnh l−ìng tÝnh cña peptit. Nh− vËy, mçi peptit cã ®−êng cong chuÈn ®é vµ ®iÓm ®¼ng ®iÖn riªng. Trªn c¬ së nµy cã thÓ t¸ch riªng c¸c peptit b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c kÝ, ph−¬ng ph¸p ®iÖn di hoÆc kÕt hîp c¶ hai ph−¬ng ph¸p nµy. Lµm thÕ nµo ®Ó thñy ph©n peptit ? 22.54 §un nãng peptit víi axit m¹nh hoÆc baz¬ m¹nh sÏ thñy ph©n tÊt c¶c c¸c liªn kÕt peptit gi¶i phãng c¸c amino axit thµnh phÇn. Cã thÓ thñy ph©n tõng phÇn cã lùa chän víi sù tham gia cña c¸c cña enzim proteolytic (c¾t m¹ch protein). VÝ dô nh− trypsin chØ thñy ph©n mét liªn kÕt peptit h×nh thµnh tõ nhãm cacboxyl cña lysin hoÆc argenin, chymotrypsin thñy ph©n mét liªn kÕt peptit h×nh thµnh tõ nhãm cacboxyl cña phenylalanin, tyrosin hoÆc tryptophan. Khi thñy ph©n hoµn toµn (a) vµ thñy ph©n tõng phÇn (b) tetrapeptit Ala.Met.Gly.Val th× s¶n phÈm lµ g× ? 22.55 (a) C¸c amino axit lµ Ala, Met, Gly vµ Val. (b) Dipeptit lµ Ala.Met, Met.Gly vµ Gly.Val; tripeptit lµ Ala.Met.Gly vµ Met.Gly.Val. (a) ViÕt ph¶n øng cña mét chuçi peptit Pep-NHCOCHRNH3+ víi dansylclorua, 5-dimetylamino-1- 22.56 naphtalensulfonyl clorua. (b) Gi¶i thÝch viÖc sö dông qu¸ tr×nh dansyl hãa ®Ó ph©n tÝch nhãm ®Çu m¹ch. SO 2NHCHRCONH-Pep SO 2Cl 2 OH - + H 3NCHRCONH-Pep (a) NMe 2 NMe 2 (b) N-®Çu m¹ch ®−îc chuyÓn thµnh nhãm sulfoamit. Peptit ®−îc thñy ph©n trong axit thµnh c¸c amino axit thµnh phÇn vµ dÉn xuÊt dansyl cña amino axit N-®Çu m¹ch (sulfoaxit kh«ng bÞ thñy ph©n trong axit), t¸ch riªng c¸c s¶n phÈm vµ nhËn biÕt. DÔ dµng x¸c ®Þnh peptit ®· dansyl hãa vµ amino axit N-®Çu m¹ch do hiÖn t−îng huúnh quang. (a) ViÕt ph¶n øng cña thuèc thö Sanger , 1-flo-2,4-dinitrobenzen (DNFB), víi mét m¹ch peptit 22.57 Pep-NHCOCHRNH3+. (b) Ph¶n øng nµy ®−îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh N-®Çu m¹ch nh− thÕ nµo ? F NHCHRCONH-Pep NO 2 NO 2 + H 3NCHRCONH-Pep + HF (a) NO 2 NO 2 (b) Thñy ph©n N-DNP-peptit trong m«i tr−êng axit thµnh c¸c amino axit thµnh phÇn vµ N-2,4-dinitrophenylaminoaxit (N-DNP-aa, víi aa lµ amino axit N-®Çu m¹ch), chÊt nµy cã mµu vµng, ®em s¾c kÝ so s¸nh víi mÉu chuÈn ta biÕt ®−îc amino axit N-®Çu m¹ch. Nhãm ε-NH2 cña lysin còng ph¶n øng víi dansylclorua (vµ thuèc thö Sanger). (a) Lysin N-®Çu m¹ch kh¸c 22.58 g× so víi lysin phÝa trong m¹ch peptit ? (b) Lysin trong m¹ch kh¸c g× c¸c amino axit N-®Çu m¹ch kh«ng cã thªm nhãm baz¬ ? (a) Sau khi thñy ph©n, lysin N-cuèi m¹ch ®−îc t¸ch ra nh− mét disulfoamit, v× c¶ hai nhãm amin ®Òu ph¶n øng víi dansylclorua. Lysin trong m¹ch ®−îc t¸ch ra d−íi d¹ng monosulfoamit. (b) Amino axit N-®Çu m¹ch cã mét nhãm α-sulfoamit vµ cã thÓ so s¸nh víi mét α-monosulfoamit chuÈn. Sulfoamit cña lysin trong m¹ch kh«ng tån t¹i ë vÞ trÝ Cα. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh amino axit C-cuèi m¹ch. 22.59 ñ peptit víi enzim cacboxypeptitdaza, enzim nµy t¹o ph¶n øng thñy ph©n liªn kÕt peptit t¹i amino axit C- cuèi m¹ch. KÐo dµi thêi gian ñ, c¸c amino axit C-cuèi m¹ch ®−îc t¸ch ra. Nghiªn cøu tèc ®é xuÊt hiÖn mçi amino axit míi sÏ cho ta th«ng tin vÒ trËt tù cña mét sè h÷u h¹n c¸c amino axit C-cuèi m¹ch. 12 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  13. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ (a) ViÕt ph¶n øng tho¸i ph©n Edman cña Pep-NHCOCHRNH3+. (b) −u thÕ cña viÖc sö dông tho¸i ph©n 22.60 Edman x¸c ®Þnh amino axit N-®Çu m¹ch lµ g× ? (a) Trong tho¸i ph©n Edman, PhN=C=S ph¶n øng víi -NH2 cña amino axit N-cuèi m¹ch. PhN CS OH- H3O+ OC NH PhN=C=S + H3N+CHRCOCH-Pep PhNH-CS-NHCHRCONH-Pep C -H3N-Pep HR aminoaxit phenylthiohydantoin (b) Do ®iÒu kiÖn thñy ph©n ªm dÞu nªn chØ cã amino axit cuèi m¹ch t¸ch ra, phÇn cßn l¹i cña amino axit kh«ng thay ®æi. Sau ®ã nã tù ®éng khÐp vßng, ®iÒu nµy lµm cho qu¸ tr×nh t¸ch x¶y ra hoµn toµn vµ x¸c ®Þnh ®−îc trËt tù trong amino axit cßn l¹i. Cho biÕt cyanobromua Br-C≡N ®−îc sö dông trong viÖc t¸ch chän läc mét peptit nh− thÕ nµo ? 22.61 O Pep 1-HN C NH-Pep 2 O Pep1-HN C Pep 1-HN NH-Pep 2 CH NH-Pep 2 -MeSCN HC CH - -Br H2C N H 2C CH 2 S H2C O CN CH 2SMe + C C Me H2 Br Pep1-HN O CH + Pep2-NH3 + H 3O H 2C O C H2 C¸c ekephalin lµ cÊu tö pentapeptit cña c¸c endorphin. X¸c ®Þnh trËt tù c¸c aminoaxit trong ekephalin tõ 22.62 c¸c d÷ kiÖn sau : Thñy ph©n hoµn toµn ekephalin (A) thu ®−îc Gly, Phe, Leu vµ Tyr, cßn thñy ph©n tõng phÇn thu ®−îc Gly.Gly.Phe vµ Tyr.Gly. Cho A ph¶n øng víi dansyl clorua sau ®ã thñy ph©n vµ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p s¾c kÝ th× thÊy cã s¶n phÈm lµ dÉn xuÊt dansyl cña tyrosin. ThÝ nghiÖm víi dansyl clorua cho biÕt aminoaxit N-®Çu m¹ch lµ Tyr, kÕt hîp víi c¸c m¶nh sinh ra do sù thñy ph©n tõng phÇn Tyr.Gly....Gly.Gly.Phe (bá bít mét Gly do A chØ lµ pentapeptit) ta cã ®−îc trËt tù Tyr.Gly.Gly.Phe. §Õn ®©y thÊy r»ng Leu ph¶i lµ aminoaxit C-cuèi m¹ch, nh− vËy trËt tù liªn kÕt cña c¸c aminoaxit trong ekephalin lµ Tyr.Gly.Gly.Phe.Leu. Khi thñy ph©n hoµn toµn 1 mol tripeptit B thu ®−îc 2 mol Glu, 1 mol Ala vµ 1 mol NH3. X kh«ng ph¶n øng 22.63 víi 2,4-dinitroflobenzen vµ X chØ cã mét nhãm cacboxyl tù do. Thñy ph©n X nhê enzim cacboxipeptidaza thu ®−îc alanin. X¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña B. Thñy ph©n B nhê enzim cacboxipeptidaza thu ®−îc alanin ⇒ aminoaxit C-cuèi m¹ch lµ Ala vµ nh− vËy tripeptit B cã cÊu t¹o theo trËt tù : Glu-Glu-Ala. B kh«ng ph¶n øng víi 2,4-dinitroflobenzen vµ B chØ cã mét nhãm cacboxyl tù do ⇒ nhãm -NH2 cña aminoaxit N-®Çu m¹ch ®· t¹o lactam víi nhãm cacboxyl cña Glu thø nhÊt. Khi thñy ph©n hoµn toµn 1 mol tripeptit B thu ®−îc 1 mol NH3 ⇒ nhãm cacboxyl cña Glu thø hai tån t¹i ë d¹ng amit -CONH2. VËy : NH CH CO NH CH CO NH CH COOH B lµ O C (CH2)2-CONH2 CH3 CH2 CH2 Thñy ph©n hoµn toµn hexapeptit (C) thu ®−îc Ala, Arg, Gly, Lys, Try, Val vµ NH3. ñ hexapeptit C víi 22.64 chymotrypsin thu ®−îc mét dipeptit lµ Arg.Try vµ mét tetrapeptit (D) chøa Gly, Lys, Ala vµ Val. C hoÆc D ®Òu kh«ng ph¶n øng khi ñ víi cacboxypeptitdaza. Khi thñy ph©n tõng phÇn D thu ®−îc Ala.Val, Gly.Lys, Lys.Ala vµ NH3. Khi thùc hiÖn ph¶n øng tho¸i ph©n Edman ®¬n víi D th× thu ®−îc chÊt E (c«ng thøc cho S Ph N NH E: d−íi ®©y). X¸c ®Þnh cÊu tróc cña C. O Sù h×nh thµnh E cho thÊy r»ng aminoaxit N-®Çu m¹ch cña D lµ Gly. ViÕt dipeptit chøa Gly ®Çu tiªn sau ®ã l−îc bá c¸c aminoaxit lÆp l¹i : Gly.Lys...Lys.Ala...Ala.Val ta ®−îc trËt tù cÊu tróc cña D : Gly.Lys.Ala.Val. 13 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  14. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ Nhãm cacboxyl cuèi m¹ch ph¶i tån t¹i ë d¹ng amit (do kh«ng ph¶n øng víi cacboxypeptidaza). Khi thñy ph©n liªn kÕt cacboxypeptit gi÷a Try vµ chymotrypsin h×nh thµnh nªn Arg.Try cho thÊy Try liªn kÕt víi Gly cña D. VËy trËt tù liªn kÕt trong C lµ : Arg.Try.Gly.Lys.Ala.Val-amit. Tõ c¸c th«ng tin sau h·y cho biÕt trËt tù liªn kÕt gi÷a c¸c aminoaxit trong heptapeptit (F). Thñy ph©n hoµn 22.65 toµn t¹o ra Ser.Asp.Phe (G), Ala.His.Ser (H), vµ Phe.Ala (I), ñ mét thêi gian víi cacboxypeptidaza gi¶i phãng ra Ala. Sù thñy ph©n víi xóc t¸c enzim cho thÊy r»ng aminoaxit C-cuèi m¹ch lµ Ala. Nh− vËy I sÏ ë cuèi m¹ch, G tr−íc I vµ sau H. Tõ ®ã ta cã ®−îc trËt tù : Ala.His. Ser.Asp.Phe.Ala. Aminoaxit thø b¶y ph¶i tr−íc Ala cña H, nã chØ cã thÓ lµ Phe tõ I. VËy trËt tù liªn kÕt trong F sÏ lµ Phe. Ala.His. Ser.Asp.Phe.Ala. §−êng nh©n t¹o aspartam lµ mét dipeptit tæng hîp : Asp.Phe. (a) Ph©n tö chÊt nµy cã bao nhiªu ®ång ph©n 22.66 lËp thÓ ? (b) ViÕt cÊu t¹o ®ång ph©n cña aspartam øng víi c¸c aminoaxit ®Òu cã nguån gèc tù nhiªn. (a) Aspartam cã hai nguyªn tö C bÊt ®èi, nh− vËy sÏ cã bèn ®ång ph©n lËp thÓ : S, S; R, R; S, R vµ R, S. (b) V× trong tù nhiªn Asp vµ Phe ®Òu cã cÊu h×nh S nªn sù kÕt hîp cña chóng t¹o ra ®ång ph©n S, S. Gi¶ sö kh«ng x¶y ra sù raxemic hãa trong qu¸ tr×nh tæng hîp th× c«ng thøc cÊu t¹o sÏ lµ : HOOC CH2 H CH2Ph H3+N C C N C COO (S, S) - HO H Nonapeptit vasodilator bradykinin chøa c¸c aminoaxit sau : 2Arg, Gly, 2Phe, 3Pro vµ Ser. Thñy ph©n víi 22.67 cacboxypeptidaza th× thÊy Arg ®−îc gi¶i phãng ®Çu tiªn. Thñy ph©n tõng phÇn th× t¹o c¸c s¶n phÈm : Pro.Pro.Gly, Ser.Pro.Phe, Pro.Gly.Phe, Arg.Pro vµ Phe.Ser. X¸c ®Þnh trËt tù liªn kÕt cña c¸c aminoaxit trong bradykinin. Thñy ph©n víi cacboxypeptidaza cho thÊy Arg lµ aminoaxit C-cuèi m¹ch. XÕp c¸c ph©n m¹nh theo nguyªn t¾c aminoaxit ë cuèi m¶nh nµy gièng víi aminoaxit ë ®Çu m¶nh kÕ tiÕp ta ®−îc : Arg.Pro... Pro.Pro.Gly... Pro.Gly.Phe... Phe.Ser... Ser.Pro.Phe...Arg L−îc bá c¸c aminoaxit trïng lÆp ta cã trËt tù : Arg.Pro.Pro.Gly.Phe.Ser.Pro.Phe.Arg. Pentapeptit A cã thµnh phÇn 2Gly, Ala, Phe vµ Val, kh«ng t¹o N2 khi t¸c dông víi HNO2. Thñy ph©n A t¹o 22.68 s¶n phÈm Ala.Gly vµ Gly.Ala. ViÕt c«ng thøc cã thÓ cã cña A. T¸c dông víi HNO2 kh«ng gi¶i phãng N2 cho thÊy A kh«ng cã N-®Çu m¹ch vµ A ph¶i lµ mét peptit vßng. Mét phÇn trËt tù ph¶i cã cña A lµ Gly.Ala.Gly, cßn c¸c aminoaxit Phe vµ Val h× cã thÓ cã hai thø tù liªn kÕt kh¸c nhau : Gly.Ala.Gly Gly.Ala.Gly Phe.Val Val.Phe hoÆc Cã thÓ khö liªn kÕt disunfua thµnh -SH khi cho t¸c dông víi mét luîng d− HS-CH2-CH2-OH. (a) ViÕt 22.69 ph−¬ng tr×nh ph¶n øng gi÷a RS-SR víi 2-mecaptoetanol vµ gi¶i thÝch t¹i sao ph¶i dïng d− nhiÒu 2- mecaptoetanol. (b) Cho biÕt ph¶n øng nµy ®−îc sö dông nh− thÕ nµo trong qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh trËt tù liªn kÕt cña c¸c aminoaxit trong c¸c protein. (a) RS-SR + 2 HS-CH2-CH2-OH 2RSH + HO-CH2-CH2-S-S-CH2-CH2-OH Dïng d− 2-mecaptoetanol lµm c©n b»ng trªn chuyÓn dÞch nhiÒu h¬n theo chiÒu thuËn. (b) Dïng lo¹i ph¶n øng nµy ®Ó ph¸ vì tÊt c¶ c¸c cÇu nèi diunfua ®Òu tr−íc c¸c b−íc x¸c ®Þnh kh¸c. Dithiothreiton, HS-CH2-CHOH-CHOH-CH2-SH (A) , cã chøc n¨ng gièng nh− 2-mecaptoetanol (xem bµi 22.70 22.69). (a) ViÕt ph−¬ng tr×nh ph¶n øng gi÷a R-S-S-R víi A. (b) Gi¶i thÝch t¹i sao ph¶n øng øng nµy x¶y ra m¹nh theo chiÒu thuËn ? HO HO SH S K = 10 4 RS SR + 2RSH + SH S (a) HO HO (b) Sù khÐp vßng lµm ph¶n øng nµy cã lîi vÒ entropi h¬n so víi ph¶n øng trong c©u 22.69. 14 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
  15. Amino axit, Peptit vµ Protein - 3000 bµi tËp cã lêi gi¶i Hãa Häc H÷u C¬ Ph©n biÖt protein ®¬n gi¶n vµ phøc t¹p. 22.71 Protein ®¬n gi¶n trong ph©n tö chØ chøa c¸c aminoaxit, protein phøc t¹p ngoµi c¸c aminoaxit cßn cã c¸c nhãm bæ sung. Ph©n lo¹i c¸c protein phøc t¹p dùa trªn nhãm bæ sung cña nã. 22.72 Xem b¶ng 22-4 B¶ng 22-4 Lo¹i Nhãm bæ sung VÝ dô Photphoprotein Nhãm photphat Cazein cña s÷a Lipoprotein Lipit, este colesteron HDL Glycoprotein Cacbonhidrat mucin (thµnh phÇn cña n−íc bät), interferon Nucleoprotein Heme (porphyrin s¾t) Hemoglobin, Myoglobin, Cytocrom KÏm Ancol dehidrogen (enzim) Flavoprotein Flavin nucleotit dehidro sucxinat Ph©n lo¹i protein theo (a) h×nh d¹ng vµ (b) chøc n¨ng sinh häc. 22.73 (a) C¸c protein h×nh cÇu ®−îc gäi lµ Globular (h×nh cÇu) vµ c¸c protein h×nh sîi hoÆc ph¼ng ®−îc gäi lµ fibrous (h×nh sîi). (b) Enzim, hormon, kh¸ng thÓ, vËn chuyÓn, cÊu t¹o, ... §Þnh nghÜa cÊu tróc cÊp mét, cÊp hai, cÊp ba, cÊp bèn cña protein. 22.74 CÊu tróc cÊp mét cña protein ®−îc x¸c ®Þnh bëi trËt tù liªn kÕt gi÷a c¸c aminoaxit trong chuçi peptit, cÊu tróc cÊp hai ®−îc x¸c ®Þnh bëi cÊu d¹ng cña c¸c protein, cÊu tróc cÊp ba liªn quan ®Õn sù gÊp khóc cña ph©n tö protein, cÊu tróc cÊp bèn h×nh thµnh khi hai hay nhiÒu m¹ch peptit trong c¸c protein kh¸c nhau liªn kÕt víi nhau do lùc t−¬ng t¸c yÕu gi÷a c¸c nhãm trªn bÒ mÆt cña chóng. Trong tr−êng hîp nµy c¸c protein cßn ®−îc gäi lµ oligome (dime, trime, ...). (a) Lo¹i liªn kÕt nµo lµ nguyªn nh©n chÝnh t¹o ra cÊu tróc bËc hai cña protein ? (b) M« t¶ ba lo¹i cÊu tróc 22.75 bËc hai kh¸c nhau. (a) Liªn kÕt H gi÷a nhãm N-H vµ O=C. (b) (1) 15 Tr−êng THPT chuyªn Lª Quý §«n - §µ N½ng
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0