Tóm tắt Lý thuyết Hóa 12 Chương 3

A. Tính chất của Amin

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm

- Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc hiđrocacbon ta được amin.

    Ví dụ:

2. Phân loại

a. Theo gốc hiđrocacbon:

 – Amin không thơm: CH₃NH₂, C₂H₅NH₂, ...

 – Amin thơm: C₆H₅NH₂, CH₃C₆H₄NH₂, ...

– Amin dị vòng: 

    b. Theo bậc amin: là số nguyên tử H trong phân tử NH3 bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon. Theo đó, các amin được phân loại thành:

Amin bậc I	Amin bậc II	Amin bậc III
R–NH2	R–NH–R’
R, R’ và R’’ là gốc hiđrocacbon

    Ví dụ:

II. Đồng phân, danh pháp

1. Đồng phân

– Đồng phân về mạch cacbon.

– Đồng phân vị trí nhóm chức.

 – Đồng phân về bậc của amin.

Ví dụ: Các đồng phân của C₄H₁₁N.

2. Danh pháp

a. Cách gọi tên theo danh pháp gốc – chức: Tên gốc hiđrocacbon + amin

Ví dụ: CH₃NH₂ (Metylamin), C₂H₅–NH₂ (Etylamin), CH₃CH(NH₂)CH₃ (Isopropylamin), …

b. Cách gọi tên theo danh pháp thay thế: Tên hiđrocacbon + vị trí + amin

Ví dụ: CH₃NH₂ (Metanamin), C₂H₅–NH₂ (Etanamin), CH₃CH(NH₂)CH₃ (Propan - 2 - amin), ...

c. Tên thông thường chỉ áp dụng với một số amin:

Tên gọi của một số amin

- Lưu ý:

– Tên các nhóm ankyl đọc theo thứ tự chữ cái a, b, c, … + amin.

– Với các amin bậc 2 và 3, chọn mạch dài nhất chứa N làm mạch chính:

+ Có 2 nhóm ankyl → thêm 1 chữ N ở đầu.

Ví dụ: CH₃–NH–C₂H₅: N–etyl metyl amin.

+ Có 3 nhóm ankyl → thêm 2 chữ N ở đầu (nếu trong 3 nhóm thế có 2 nhóm giống nhau).

Ví dụ: CH₃–N(CH₃)–C₂H₅: N, N–etyl đimetyl amin.

+ Có 3 nhóm ankyl khác nhau → 2 chữ N cách nhau 1 tên ankyl.

Ví dụ: CH₃–N(C₂H₅)–C₃H₇: N–etyl–N–metyl propyl amin.

– Khi nhóm –NH₂ đóng vai trò nhóm thế thì gọi là nhóm amino.

Ví dụ: CH₃CH(NH₂)COOH (axit 2–aminopropanoic).

III. Tính chất vật lý

- Chất rắn, dạng tinh thể, không màu, vị hơi ngọt.

- Nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước vì amino axit tồn tại ở dạng ion lưỡng cực:

– Metyl–, đimetyl–, trimetyl– và etylamin là những chất khí có mùi khai khó chịu, độc, dễ tan trong nước, các amin đồng đẳng cao hơn là chất lỏng hoặc rắn.

- Anilin là chất lỏng, nhiệt độ sôi là 184^oC, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong ancol và benzen.

IV. Cấu tạo phân tử và tính chất hóa học

1. Cấu tạo phân tử

- Trong phân tử amin đều có nguyên tử nitơ còn một cặp electron tự do chưa liên kết có thể tạo cho – nhận giống NH₃.

⇒ Vì vậy các amin có tính bazơ giống NH3 (tức tính bazơ của amin = tính bazơ của NH₃).

2. Tính chất hoá học

a. Tính bazơ

Do nguyên tử N trong phân tử amin còn cặp e chưa sử dụng có khả năng nhận proton.

* So sánh tính bazơ của các amin:

+ Nếu nguyên tử N trong phân tử amin được gắn với gốc đẩy e (gốc no: ankyl) thì tính bazơ của amin mạnh hơn so với tính bazơ của NH₃. Những amin này làm cho quỳ tím chuyển thành màu xanh.

+ Nếu nguyên tử N trong phân tử amin gắn với các gốc hút e (gốc không no, gốc thơm) thì tính bazơ của amin yếu hơn so với tính bazơ của NH3. Những amin này không làm xanh quỳ tím.

+ Amin có càng nhiều gốc đẩy e thì tính bazơ càng mạnh, amin có càng nhiều gốc hút e thì tính bazơ càng yếu.

⇒ Lực bazơ: C_nH_{2n + 1}–NH₂ > H–NH₂ > C₆H₅–NH₂

- Dung dịch metylamin và nhiều đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh giấy quỳ tím hoặc làm hồng phenolphtalein.

– Amin bậc III mà gốc hiđrocacbon R, R’ và R’’ có số C ≥ 2 thì các gốc R, R’ và R’’ cản trở amin nhận proton H⁺ ⇒ tính bazơ yếu ⇒ dung dịch không làm đổi màu quỳ tím và phenolphtalein.

- Anilin và các amin thơm rất ít tan trong nước. Dung dịch của chúng không làm đổ màu quỳ tím và phenolphtalein.

- Tác dụng với axit: R–NH^{2 +} HCl → R–NH₃Cl

    Ví dụ:

- Tác dụng dung dịch muối của các kim loại có hiđroxit kết tủa:

Ví dụ: 3CH₃NH₂ + FeCl₃ + 3H₂O → Fe(OH)₃↓ + 3CH₃NH₃Cl

- Lưu ý: Khi cho muối của Cu²⁺, Zn²⁺, … vào dung dịch amin (dư) → hiđroxit kết tủa → kết tủa tan (tạo phức chất).

b. Phản ứng với axit nitrơ HNO₂

- Amin bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thường cho ancol hoặc phenol và giải phóng nitơ.

C₂H₅NH₂ + HONO → C₂H₅OH + N₂↑ + H₂O

- Anilin và các amin thơm bậc một tác dụng với axit nitrơ ở nhiệt độ thấp (0 - 5^oC) cho muối điazoni:

c. Phản ứng ankyl hóa

Amin bậc một hoặc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua (CH₃I, …) , nguyên tử H của nhóm amin có thể bị thay thế bởi gốc ankyl:

Ví dụ: C₂H₅NH₂ + CH₃I → C₂H₅NHCH₃ + HI

 – Phản ứng này dùng để điều chế amin bậc cao từ amin bậc thấp hơn.

d. Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin

Do ảnh hưởng của nhóm NH₂ (tương tự nhóm –OH ở phenol), ba nguyên tử H ở các vị trí ortho và para so với nhóm –NH₂ trong nhân thơm của anilin bị thay thế bởi ba nguyên tử brom:

Lưu ý: Phản ứng tạo ra kết tủa trắng 2, 4, 6 tribromanilin dùng nhận biết anilin.

e) Phản ứng cháy của amin no đơn chức mạch hở:

V. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

Các ankylamin được dùng trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là các điamin được dùng để tổng hợp polime.

Anilin là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp phẩm nhuộm (phẩm azo, đen anilin,...), polime (nhựa anilin - fomanđehit,...), dược phẩm (streptoxit, suafaguaniđin,...)

2. Điều chế

- Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac

- Khử hợp chất nitro

B. Tính chất của Amino axit

I. Khái niệm

- Amino axit là loại hợp chất hữu cơ tạp chức mà phân tử chứa đồng thời nhóm amino (NH2) và nhóm cacboxyl (COOH)–

- Công thức chung: (H₂N)_x – R – (COOH)_y

II. Danh pháp

a. Tên thay thế: axit + vị trí + amino + tên axit cacboxylic tương ứng.

Ví dụ: H₂N–CH₂–COOH: axit aminoetanoic

HOOC–[CH₂]₂–CH(NH₂)–COOH: axit 2-aminopentanđioic

b. Tên bán hệ thống: axit + vị trí chữ cái Hi Lạp (α, β, γ, δ, ε, ω) + amino + tên thông thường của axit cacboxylic tương ứng.

Ví dụ: CH₃–CH(NH₂)–COOH: axit α-aminopropionic

H₂N–[CH₂]₅–COOH: axit ε-aminocaproic

H₂N –[ CH₂]₆–COOH: axit ω-aminoenantoic

c. Tên thông thường: các amino axit thiên nhiên (α-amino axit) đều có tên thường. Ví dụ: H2N–CH2–COOH có tên thường là glyxin (Gly) hay glicocol

Tên gọi của một số α - amino axit

III. Tính chất vật lý

Các amino axit là các chất rắn không màu, vị hơi ngọt, dễ tan trong nước vì chúng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực (muối nội phân tử), nhiệt độ nóng chảy cao (vì là hợp chất ion)

IV. Tính chất hóa học

1. Tác dụng lên thuốc thử màu: (H₂N)_x – R – (COOH)_y. Khi:

- x = y thì amino axit trung tính, quỳ tím không đổi màu

- x > y thì amino axit có tính bazơ, quỳ tím hóa xanh

- x < y thì amino axit có tính axit, quỳ tím hóa đỏ

2. Tính chất axit – bazơ của dung dịch amino axit: thể hiện tính chất lưỡng tính

- Tác dụng với dung dịch bazơ (do có nhóm COOH)

H₂N–CH₂–COOH + NaOH → H₂N–CH₂–COONa + H₂O

- Tác dụng với dung dịch axit (do có nhóm NH2)

H₂N–CH₂–COOH + HCl → ClH₃N–CH₂–COOH

3. Phản ứng este hóa nhóm COOH

4. Phản ứng của nhóm NH₂ với HNO₂

    H₂N–CH₂–COOH + HNO₂ → HO–CH₂–COOH + N₂ + H₂O axit hiđroxiaxetic

5. Phản ứng trùng ngưng

- Do có nhóm NH₂ và COOH nên amino axit tham gia phản ứng trùng ngưng tạo thành polime thuộc loại poliamit

- Trong phản ứng này, OH của nhóm COOH ở phân tử axit này kết hợp với H của nhóm NH2 ở phân tử axit kia tạo thành nước và sinh ra polime.

V. Ứng dụng

- Amino axit thiên nhiên (hầu hết là α-amino axit) là cơ sở để kiến tạo nên các loại protein của cơ thể sống

- Muối mononatri của axit glutamic được dùng làm mì chính (hay bột ngọt)

- Axit ε-aminocaproic và axit ω-aminoenantoic là nguyên liệu sản xuất tơ tổng hợp (nilon – 6 và nilon – 7)

- Axit glutamic là thuốc hỗ trợ thần kinh, methionin là thuốc bổ gan.

C. Tính chất của Peptit và Protein

Phần 1. PEPTIT

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm

- Liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa hai đơn vị α-amino axit được loại là liên kết peptit

- Peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α-amino axit liên kết với nhau bằng các liên kết petit

2. Phân loại

Các peptit được phân thành hai loại:

a) Oligopeptit: gồm các peptit có từ 2 đến 10 gốc α - amino axit và được gọi tương ứng là đipeptit, tripeptit, …

b) Polipeptit: gồm các peptit có từ 11 đến 50 gốc α - amino axit. Polipeptit là cơ sở tạo nên protein.

II. Cấu tạo, đồng phân, danh pháp

1. Cấu tạo

Phân tử peptit hợp thành từ các gốc α - amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất định: amino axit đầu N còn nhóm –NH2, amino axit đầu C còn nhóm –COOH.

2. Đồng phân

Nếu phân tử peptit chứa n gốc α-amino axit khác nhau thì số đồng phân loại peptit sẽ là n!

3. Danh pháp

Tên của peptit được hình thành bằng cách ghép tên gốc axyl của các α-amino axit bắt đầu từ đầu N, rồi kết thúc bằng tên của axit đầu C (được giữ nguyên).

Ví dụ:

Glyxylalanyl valin (Gly – Ala – Val)

III. Tính chất vật lý

Các peptit thường ở thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao và dễ tan trong nước

IV. Tính chất hóa học

1. Phản ứng màu biure

- Dựa vào phản ứng mẫu của biure: H₂N–CO–NH–CO–NH₂ + Cu(OH)₂ → phức chất màu tím đặc trưng

- Amino axit và đipeptit không cho phản ứng này. Các tripeptit trở lên tác dụng với Cu(OH)2 tạo phức chất màu tím

2. Phản ứng thủy phân

- Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng

- Sản phẩm: các α-amino axit

Phần 2. Protein

I. Khái niệm, phân loại

1. Đặc điểm

- Protein là những polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu.

2. Phân loại

- Protein được phân thành 2 loại:

+ Protein đơn giản: được tạo thành chỉ từ các α-amino axit

+ Protein phức tạp: được tạo thành từ các protein đơn giản kết hợp với các phân tử không phải protein (phi protein) như axit nucleic, lipit, cacbohiđrat...

II. Tính chất vật lý

1. Hình dạng:

 - Dạng sợi: như keratin (trong tóc), miozin (trong cơ), fibroin (trong tơ tằm)

 - Dạng cầu: như anbumin (trong lòng trắng trứng), hemoglobin (trong máu)

2. Tính tan: Protein hình sợi không tan, protein hình cầu tan

3. Sự đông tụ: Là sự đông lại của protein và tách ra khỏi dung dịch khi đun nóng hoặc thêm axit, bazơ, muối

III. Tính chất hóa học

1. Phản ứng thủy phân

- Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng hoặc xúc tác enzim

- Sản phẩm: các α-amino axit

2. Phản ứng màu

	Protein trong lòng đỏ trứng
HNO3 đặc	Kết tủa vàng (do sản phẩm có nhóm NO2)
Cu(OH)2	Phức chất màu tím đặc trưng (phản ứng màu biure)

IV. Enzim và axit nuclei

1. Enzim

Hầu hết có bản chất l protein, xc tc cho cc qu trình h a học đặc biệt là trong cơ thể sinh vật. Enzim được gọi là chất xúc tác sinh học và có đặc điểm:

+ Tính chọn lọc (đặc hiệu) cao: mỗi enzim chỉ xúc tác cho một phản ứng nhất định.

+ Hoạt tính cao: tốc độ phản ứng nhờ xúc tác enzim rất cao, gấp 109 – 1011 chất xúc tác hóa học.

2. Axit nucleic

Axit nucleic là một polieste của axit photphoric và pentozơ:

+ Nếu pentozơ là ribozơ, axit nucleic kí hiệu ARN.

+ Nếu pentozơ là đeoxiribozơ, axit nucleic kí hiệu ADN.

+ Phân tử khối ADN từ 4 – 8 triệu, thường tồn tại ở dạng xoắn kép.

+ Phân tử khối ARN nhỏ hơn ADN, thường tồn tại ở dạng xoắn đơn.

* Lưu ý

Một số công thức hay dùng:

a. Công thức phân tử của amin:

- Amin đơn chức: C_xH_yN (y ≤ 2x + 3)

- Amin đơn chức no: C_nH_2n+1NH₂ hay C_nH_2n+3N

- Amin đa chức: C_xH_yN_t (y ≤ 2x + 2 + t)

- Amin đa chức no: C_nH_2n+2-z(NH₂)_z hay C_nH_2n+2+zNz

- Amin thơm (đồng đẳng của anilin): C_nH_2n-5N (n ≥ 6)

b. Công thức phân tử C_xHyO₂N có các đồng phân cấu tạo mạch hở thường gặp:

- Amino axit H₂N–R–COOH

- Este của amino axit H₂N–R–COOR’

- Muối amoni của axit ankanoic RCOONH₄ và RCOOH₃NR’

- Hợp chất nitro R–NO₂