Amino axit

AMINO AXIT

A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP VÀ ĐỒNG PHÂN

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. Thí dụ :CH3 – NH2 ; CH3 – NH – CH3 ;\(\begin{align} & CH3-N-CH3 \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,| \\ & \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,CH3 \\ \end{align}\); CH2 = CH - CH2NH2 ; C6H5NH2

Như vậy, trong phân tử amin, nguyên tử nitơ tạo được 1 hoặc 2 hoặc 3 liên kết với nguyên tử cacbon của gốc hiđrocacbon.

2. Phân loại

a) Theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon: Amin thơm; amin béo (etylamin C2H5NH2), amin dị vòng.

b) Theo bậc của amin

Bậc của amin được tính bằng số nguyên tử hiđro trong phân tử amoniac bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon. Theo đó, các amin được phân loại thành : amin bậc một, bậc hai, bậc ba. Thí dụ :

3. Danh pháp

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tính chất của chức amin

a) Tính bazơ

CH3CH2CH2NH2 + H2O \[\rightleftarrows \] [CH3CH2CH2NH3]+ + OH–

CH3NH2 + HCl ® [CH3NH3]+Cl–

metylamin metylamoni clorua

\[{{C}_{6}}{{H}_{5}}N{{H}_{2}}+\text{ }HCl\to {{C}_{6}}{{H}_{5}}N{{H}_{2}}^{+}C{{l}^{-}}\] phenylamoni clorua

Lực bazơ : \[R-\overset{..}{\mathop{N}}\,{{H}_{2}}>H-\overset{..}{\mathop{N}}\,{{H}_{2}}>{{C}_{6}}{{H}_{5}}-\overset{...}{\mathop{N}}\,{{H}_{2}}\]

b) Phản ứng với axit nitrơ

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

C2H5NH2 + HONO ® C2H5OH + N2­ + H2O

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

\[{{C}_{6}}{{H}_{5}}N{{H}_{2}}~+~HONO~+~HCl~~\xrightarrow{0-{{5}^{O}}C}~{{C}_{6}}{{H}_{5}}N{{H}_{2}}^{+}C{{l}^{-}}+~2{{H}_{2}}O\]

benzenđiazoni clorua

c) Phản ứng ankyl hoá

Khi cho amin bậc một hoặc bậc hai tác dụng với ankyl halogenua, nguyên tử H của nhóm amin có thể bị thay thế bởi gốc ankyl. Thí dụ :

C2H5NH2 + CH3I ® C2H5NHCH3 + HI

Phản ứng này được gọi là phản ứng ankyl hoá amin.

2. Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin

Phản ứng này dùng để nhận biết anilin.

IV. 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, sunfaguaniđin,..).

2. Điều chế

Có thể điều chế được amin bằng nhiều cách. Thí dụ :

a) Thay thế nguyên tử H của phân tử amoniac

Các ankylamin được điều chế từ amoniac và ankyl halogenua. Thí dụ :

NH3 \[\xrightarrow[-HI]{+C{{H}_{3}}I}\] CH3NH2 \[\xrightarrow[-HI]{+C{{H}_{3}}I}\] (CH3)2NH \[\xrightarrow[-HI]{+C{{H}_{3}}I}\] (CH3)3N

b) Khử hợp chất nitro

Anilin và các amin thơm thường được điều chế bằng cách khử nitrobenzen (hoặc dẫn xuất nitro tương ứng) bởi hiđro mới sinh nhờ tác dụng của kim loại (như Fe, Zn) với axit HCl. Thí dụ :

C6H5NO2 + 6H \[\xrightarrow[{{t}^{o}}]{Fe+HCl}\] C6H5NH2 + 2H2O

Ngoài ra, các amin còn có thể được điều chế bằng nhiều cách khác.

B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

DẠNG BÀI. PHẢN ỨNG CỦA AMINO AXIT VỚI AXIT/BAZƠ

PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Công thức tổng quát của amino axit: \[{{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{\left( COOH \right)}_{y}}\]

• Amino axit tác dụng với dung dịch axit:

\[{{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{\left( COOH \right)}_{y}}~~\text{ }+\text{ }xHCl\text{ }\to \text{ }{{(ClN{{H}_{3}})}_{x}}R{{\left( COOH \right)}_{y}}\] (1)

• Số nhóm chức amino axit: \[x=\frac{{{n}_{HCl}}}{{{n}_{aa}}}\]
• Bảo toàn khối lượng: maa + mHCl = m(muối)
• Amino axit tác dụng với dung dịch bazơ:

\[{{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{(COOH)}_{y}}+yNaOH\to {{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{(COONa)}_{y}}+y{{H}_{2}}O\] (2)

• m (muối) - maa = 22y
• n (muối) = naa
• \[y=\frac{{{n}_{NaOH}}}{{{n}_{aa}}}\] 
• Amino axit tác dụng với dung dịch axit và dung dịch bazơ:

\[{{(N{{H}_{2}})}_{x}}R\text{ }{{\left( COOH \right)}_{y}}~~\text{ }+\text{ }xHCl\text{ }\to \text{ }{{(ClN{{H}_{3}})}_{x}}R\text{ }{{\left( COOH \right)}_{y}}\] (1)

\[{{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{(COOH)}_{y}}+yNaOH\to {{(N{{H}_{2}})}_{x}}R{{(COONa)}_{y}}+y{{H}_{2}}O\] (2)

• Dựa vào mối quan hệ tỉ lệ mol của HCl, NaOH với amino axit để tìm x, y.

Ví dụ 1: Một α - aminoaxit no X chỉ chứa 1 nhóm -NH2 và 1 nhóm -COOH. Cho 3,56 gam X tác dụng vừa đủ với HCl tạo ra 5,02 gam muối. Tên gọi của X là

A. Alanin B. Valin C. Lysin D. Glyxin

Hướng dẫn giải:

Khối lượng HCl phản ứng là \[{{m}_{HCl}}\]= 5,02 – 3,56 = 1,46 (gam) \[\to \]\[{{n}_{HCl}}\]= 0,04 (mol)

Mamino axit = \(\frac{3,56}{0,04}=89\)\[\to \]CH3-CH(NH2)-COOH : Alanin.

Đáp án A.

Ví dụ 2: A là một α-amino axit no chỉ chứa một nhóm -NH2 và một nhóm –COOH. Cho 3 gam A tác dụng với NaOH dư thu được 3,88 gam muối. Công thức phân tử của A là

A. CH3CH2CHNH2COOH. B. CH2NH2CH2COOH.

C. CH3CHNH2COOH . D. H2NCH2COOH.

Hướng dẫn giải:

Cách 1:

Theo đề bài ta có gốc hiđrocacbon là CnH2n

\[{{H}_{2}}N{{C}_{n}}{{H}_{2n}}COOH\text{ }+\text{ }NaOH\to {{H}_{2}}N{{C}_{n}}{{H}_{2n}}COONa\text{ }+\text{ }{{H}_{2}}O\]

Theo đề bài: 3 (gam) 3,88 (gam)

Theo phương trình \[\to \]\[{{n}_{{{H}_{2}}N{{C}_{n}}{{H}_{2n}}COOH}}\text{ }=\text{ }{{n}_{{{H}_{2}}N{{C}_{n}}{{H}_{2n}}COONa}}\]

\[\Leftrightarrow \]\(\frac{3}{14n+61}=\frac{3,88}{14n+83}\) Giải ra được: n = 1 \[\to \] CTCT của A là H2N-CH2-COOH

Cách 2:

Ta có: \[n{{H}_{2}}N{{C}_{n}}{{H}_{2n}}COOH\]= \[\frac{{{m}_{muo\acute{a}i}}-{{m}_{aa}}}{22}=\frac{3,88-3}{22}=0,04mol\]

\[\to \]\[{{M}_{{{H}_{2}}NC}}_{_{n}{{H}_{2n}}COOH}\] = 14n +61 = \(\frac{3}{0,04}=75\Rightarrow n=1\)

Đáp án D.

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Bài 1 (trang 48 SGK Hoá học 12):

Ứng với công thức phân tử C4H9NO2 có bao nhiêu amino axit là đồng phân cấu tạo của nhau?

A. 3.

B. 4.

C. 5.

D. 6.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C.

H2N - CH2 - CH2 - CH2 – COOH : axit 4 – aminobutanoic

Bài 2 (trang 48 SGK Hoá học 12):

Có 3 chất hữu cơ: H2NCH2COOH, CH3CH2COOH, CH3[CH2]3NH2 Để nhận ra dung dịch của các chất trên chỉ cần dùng thuốc thử nào sau đây?

A. NaOH.

B. HCl.

C. CH3OH/HCl.

D. Quỳ tím.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D.

Cho quỳ tím vào 3 mẫu thử, mẫu thử nào quỳ tím có màu đỏ là CH3CH2COOH, mẫu thử nào quỳ tím có màu xanh là CH3[CH2]3NH2, mẫu thử mà quỳ tím không màu là H2NCH2COOH

Bài 3 (trang 48 SGK Hoá học 12):

α-Amino axit X có phần trăm khối lượng các nguyên tố C, H, N lần lượt bằng 40,45%, 7,86%, 15,73%, còn lại là oxi và có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Xác định công thức cấu tạo và gọi tên của X.
Hướng dẫn giải:

Gọi CTPT của X là CxHyOzNt

%mO = 100% - (%mC + %mH + %mN) = 35,96%

=> x : y : z : t = \[\frac{40,45}{12}:\frac{7,86}{1}:\frac{35,96}{16}:\frac{15,73}{12}\]= 3: 7: 2 : 1

CTĐG của X là C3H7O2 N

Vì công thức phân tử của X trùng với công thức đơn giản nhất

=> CTPT: C3H7O2N

CTCT: H2N-CH(CH3)-COOH (Alanin)

Bài 4 (trang 48 SGK Hoá học 12):

Viết phương trình hóa học của các phản ứng giữa axit 2-aminopropanoic với NaOH, H2SO4; CH3OH khi có mặt khí HCl bão hòa.

Hướng dẫn giải:

CH3-CH(NH2)-COOH + NaOH → CH3-CH(NH2)-COONa + H2O.

CH3-CH(NH2)-COOH + H2SO4 → CH3-CH(NH3HSO4)-COOH .

CH3-CH(NH2)-COOH + CH3OH + HCl \(\overset{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}d}{\longleftrightarrow}\) CH3-CH(NH2)-COOCH3 + H2O.

Bài 5 (trang 48 SGK Hoá học 12):

Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng ngưng các amino axit sau:

a) Axit 7-aminoheptanoic;

b) Axit 10-aminođecanoic.

Hướng dẫn giải:

Axit 7-aminoheptanoic

\[n{{H}_{2}}N-C{{H}_{2}}-{{(C{{H}_{2}})}_{5}}-COOH\xrightarrow{{{t}^{o}},TN}{{(-HN-C{{H}_{2}}-{{(C{{H}_{2}})}_{5}}-CO-)}_{n}}\]

Axit 10-aminođecanoic

\[n{{H}_{2}}N-C{{H}_{2}}-{{(C{{H}_{2}})}_{8}}-COOH\xrightarrow{{{t}^{o}},TN}{{(-HN-C{{H}_{2}}-{{(C{{H}_{2}})}_{8}}-CO-)}_{n}}\]

Bài 6 (trang 48 SGK Hoá học 12):

Este A được điều chế từ amino axit B (chỉ chứa C, H, N, O) và ancol metylic. Tỉ khối hơi của A so với H2 là 44,5. Đốt cháy hoàn toàn 8,9 gam este A thu được 13,2 gam CO2, 6,3 gam H2O và 1,12 lít N2(đo ở đktc). Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A và B.

Hướng dẫn giải:

d(A/H2) = 44,5 ⇔ MA/MH2 = 44,5 → MA = 44,5. 2 = 89

\[{{m}_{C}}=\frac{12.13,2}{44}=3,6(g)\]

\[{{m}_{H}}=\frac{2.6,3}{18}=0,7(g)\]

\[{{m}_{N}}=\frac{28.1,12}{22,4}=1,4(g)\]

\[{{m}_{O}}=8,9-(3,6+0,7+1,4)=3,2(g)\]

Gọi công thức của A là CxHyOzNt. Ta có tỉ lệ

x : y : z : t = \[\frac{1,6}{12}:\frac{0,7}{1}:\frac{3,2}{16}:\frac{1,4}{14}\] = 0,3 : 0,7 : 0,2 : 0,1 = 3 : 7 : 2 : 1

Công thức đơn giản: C3H7O2N

Công thức phân tử (C3H7O2N)n

Ta có 89. n = 89 → n = 1

Công thức phân tử C3H7O2N

A là este của rượu metylic nên có công thức cấu tạo là H2N-CH2-COOCH3

Công thức cấu tạo của B là H2N-CH2-COOH.

Hy vọng bài tập amino axit của ICAN soạn thảo giúp bạn học Hoá 12 tốt hơn. Chúc các bạn học tập vui.