1. Amino Axit là gì?
Amino axit là một dạng hợp chất hữu cơ đặc biệt. Chúng là hợp chất tạp chức có chứa cùng lúc nhóm amino -NH2 và nhóm cacboxyl -COOH.
Công thức cấu tạo tổng quát của phân tử amino acid như sau:
R(NH{2}){x}(COOH){y} hoặc C{n}H{2n+2-2k-x-y}(NH{2}){x}(COOH){y}
2. Công thức cấu tạo của Amino Axit
Trong một phân tử amino acid, liên kết ion được tạo ra bởi sự kết hợp giữa nhóm NH2 và nhóm COOH. Do đó, hợp chất amino acid tồn tại ở dạng ion lưỡng cực trong dạng kết tinh.
Trong dung dịch, một phần nhỏ amino acid sẽ chuyển sang dạng phân tử theo phương trình phản ứng hóa học:
H2N-CH2-COOH (dạng phân tử) ⇌ H3N+-CH2-COO- (dạng ion lưỡng cực)
3. Cách gọi tên Amino Axit – Danh pháp
3.1. Tên thay thế
Cách gọi tên thay thế của amino acid theo cấu trúc như sau:
Acid + vị trí + amino + tên của acid cacboxylic tương ứng.
Ví dụ:
- H2N-CH2-COOH: Acid aminoethanoic
- HOOC-[CH2]2 -CH(NH2)-COOH: Acid 2-aminopentanđioic
3.2. Tên bán hệ thống
Cách gọi tên bán hệ thống của amino acid theo cấu trúc như sau:
Acid + vị trí chữ cái Hy Lạp (α, β, γ, δ, ε, ω) + amino + tên thông thường của acid cacboxylic tương ứng.
Ví dụ:
- CH3-CH(NH2)-COOH: Acid α-aminopropionic
- H2N-[CH2]5 -COOH: Acid ε-aminocaproic
- H2N-[CH2]6-COOH: Acid ω-aminopentanoic
3.3. Tên thông thường
Các amino acid thiên nhiên hay α-amino acid đều có tên thông thường. Một số ví dụ về amino acid tự nhiên như sau:
- NH2-CH2-COOH: Acid aminoaxetic với tên thường gọi là glixin hay glicocol.
- CH3-CH(NH2)-COOH: Acid aminopropionic với tên thường gọi là alanin
- HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH: Acid α-amino glutaric với tên thường gọi là axit glutamic.
- (CH3)2CHCH(NH2)COOH: Acid α-amino isovaleric với tên thường gọi là valin.
- NH2(CH2)4CH(NH2)COOH: Acid α,ε-diaminocaproic với tên thường gọi là lysine.
- HO-C6H4-CH2-CH(NH2)-COOH: Acid α-amino-β hay p-hydroxyphenyl với tên thường gọi là propanoic hay tyrosine.
4. Phân loại các nhóm Amino Axit
Tiêu chí để phân loại các nhóm amino axit là cấu trúc của gốc R. Ta có thể phân tổng cộng hai mươi amino axit cơ bản thành năm nhóm như sau:
- Nhóm một: gồm các amino axit có gốc R không phân cực, kị nước. Gồm sáu amino axit là Gly(G), Ala(A), Val(V), Leu(L), ILe(I), Pro(P).
- Nhóm hai: gồm các amino axit có gốc R nhân thơm. Gồm ba amino axit là Phe (F), Tyr (Y), Trp (W).
- Nhóm ba: gồm các amino axit có gốc R bazơ, tích điện dương. Gồm ba amino axit là Lys (K), Arg (R), His (H).
- Nhóm bốn: gồm các amino axit có gốc R phân cực, không tích điện. Gồm sáu amino axit là Ser (S), Thr (T), Cys (C), Met (M), Asn (N), Gln (Q).
- Nhóm năm: gồm các amino axit có gốc R axit, tích điện âm. Gồm hai amino axit là Asp (D), Glu (E).
5. Tính chất vật lý của Amino Axit
Tính chất vật lý của amino acid được thể hiện qua ba yếu tố sau: dạng tinh thể, dễ tan trong nước và nhiệt độ nóng chảy cao.
Amino acid tồn tại dưới dạng chất rắn, tinh thể và không màu. Chúng cũng có một vị hơi ngọt.
Nhiệt độ nóng chảy của amino acid cao và chúng dễ tan trong nước do tồn tại ở dạng ion lưỡng cực.
6. Tính chất hóa học của Amino Axit
Tính chất hóa học của amino acid được thể hiện qua các yếu tố sau:
6.1. Làm đổi màu quỳ tím
Có mối quan hệ giữa nhóm amino R(NH2) và nhóm cacboxyl(COOH) với khả năng làm đổi màu quỳ tím của amino axit. Tùy thuộc vào quan hệ giữa số nhóm COOH và số nhóm NH2 có trong phân tử amino axit, quỳ tím có thể chuyển màu.
- Trường hợp x = y: amino acid không làm đổi màu quỳ tím.
- Trường hợp x < y: amino acid làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- Trường hợp x > y: amino acid làm quỳ tím chuyển sang màu xanh.
6.2. Amino axit có tính chất lưỡng tính
Một hợp chất được gọi là chất lưỡng tính khi vừa có tính acid vừa có tính bazơ.
Amino acid có thể tác dụng với axit mạnh để tạo ra muối. Ví dụ: NH2-CH2-COOH + HCl → ClNH3-CH2-COOH
Amino acid cũng có thể tác dụng với bazơ mạnh để tạo ra muối và nước. Ví dụ: NH2-CH2-COOH + KOH → NH2-CH2-COOK + H2O
6.3. Amino axit tham gia phản ứng trùng ngưng
Quá trình tổng hợp polymer dựa trên các phản ứng của các monomer có chứa những nhóm chức để tạo thành liên kết mới trong mạch polymer và tạo ra các sản phẩm phụ như nước hoặc acid HCl,… được gọi là phản ứng trùng ngưng.
Phản ứng trùng ngưng của amino axit có dạng tổng quát như sau: nH2N-[CH2]-COOH → (-NH-[CH2]-CO-)n + nH2O
6.4. Amino axit tác dụng với HNO2
Phản ứng hóa học giữa amino acid và HNO2 có dạng tổng quát như sau: HOOC-R-NH2 + HNO2 → HOOC-R-OH + N2 + H2O
6.5. Amino axit phản ứng este hóa
Phản ứng hóa học riêng của nhóm COOH trong amino acid hay phản ứng este hóa có dạng tổng quát như sau:
NH2-CH2-COOH + ROH → NH2-CH2-COOR + H2O
Khả năng làm đổi màu của quỳ tím tùy thuộc vào quan hệ giữa số nhóm COOH và số nhóm NH2 có trong phân tử amino acid:
- Trường hợp số nhóm COOH = số nhóm NH2: quỳ tím không đổi màu.
- Trường hợp số nhóm COOH > số nhóm NH2: quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- Trường hợp số nhóm COOH < số nhóm NH2: quỳ tím chuyển sang màu xanh.
7. Điều chế và ứng dụng
7.1. Điều chế
Amino acid có thể được điều chế bằng phương pháp thủy phân protein. Phản ứng thủy phân protein có dạng tổng quát như sau: (-NH-CH2-CO-)n + nH2O → nNH2-CH2-COOH
7.2. Ứng dụng
Trong thực tế, amino acid được sử dụng để tổng hợp protein. Protein là đại phân tử sinh học, gồm rất nhiều amino acid kết hợp lại với nhau thông qua các liên kết phù hợp. Protein phụ trách rất nhiều chức năng của tế bào và cơ thể.
Trong ngành công nghệ, phản ứng trùng ngưng của amino acid tham gia vào sản xuất tơ nilon – 6 và nilon – 7.
8. Một số bài tập về Amino Axit kèm lời giải chi tiết
Để ôn tập và nắm vững lý thuyết, chúng ta sẽ cùng làm một số bài tập về amino acid. Dưới đây là một số bài tập cơ bản:
-
17,4 gam amino acid X chứa một nhóm -COOH. Sau khi cháy hoàn toàn, thu được 0,6 mol CO2, 0,5 mol H2O và 0,1 mol N2. Hãy tìm công thức phân tử của amino acid X?
-
Hỗn hợp chất X bao gồm Alanin và axit glutamic. Cho m g hỗn hợp chất X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư. Sau phản ứng, thu được dung dịch Y chứa (m + 30,8) g muối. Nếu cho m g X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư, sau phản ứng, thu được dung dịch Z chứa (m + 36,5) g muối. Tìm giá trị của m?
-
Trong phản ứng đầu tiên, 0,1 mol α-amino acid X tác dụng vừa đủ với 50 ml dung dịch HCl có nồng độ 2M. Trong một thí nghiệm khác, 26,7 gam X phản ứng với dung dịch HCl dư, sau đó cô cạn cẩn thận dung dịch thu, ta sẽ thu được 37,65 gam muối khan. X là gì?
Hy vọng rằng thông qua những thông tin trên, bạn đã hiểu hơn về amino acid và tận hưởng việc học lý thú này. Hãy ôn tập và chuẩn bị tốt cho kỳ thi của bạn!
