nguyễnthị thu trâm hóa hữucơ bộ môn hóa học - khoa khcb...
TRANSCRIPT
1 Cấu tạo của hợp chất hữu cơ
và đồng phân
2 Các hiệu ứng điện tử
3 Cơ chế phản ứng
4 Hydrocacbon
5 Dẫn xuất halogen, hợp chất
cơ kim
6 Alcol-Phenol-Ether
7 Aldehyd-Ceton
8 Acid carboxylic và dẫn xuất
9 Amin
Bài giảng
Hóa hữu cơTs. Nguyễn Thị Thu Trâm
Bộ môn Hóa học - Khoa KHCB
Cần Thơ, 2017
Nội dung chính
10 Hợp chất tạp chức
10.1 Halogenoacid
10.2 Hydroxyacid
10.3 Hợp chất có nhóm chức carbonyl
11 Hợp chất dị vòng
12 Hợp chất thiên nhiên
12.1 Carbohydrat
12.2 Acid amin, peptid và protein
12.3 Lipid
12.4 Terpenoid
12.5 Acid nucleic
Tài liệu tham khảo
2
1 John McMurry, Organic chemistry, 9th edition, Cengage Learning, 2015
2 Herbert M., Howard N., Jacob S., Geogre J.H., Theory and problems of organic chemistry,
3rd edition; McGraw-Hill, 1999
3 Jean Bruneton, Pharmacognosie Phytochimie plantes médicinales; Lavoisier, 2009
4 Lê Ngọc Thạch, Hóa học hữu cơ (các nhóm định chức chính); NXB ĐHQG TP.HCM, 2002
5 Lê Ngọc Thạch, Bài tập Hóa học hữu cơ (các nhóm định chức chính); NXB ĐHQG TP.HCM,
2013
6 Nguyễn Kim Phi Phụng, Hóa hữu cơ, Bài tập – Bài giải; NXB ĐHQG TP.HCM, 2006
7 Trần Mạnh Bình, Nguyễn Quang Đạt, Hóa học hữu cơ, tập 1; NXB Y Học, 2007
8 Trần Mạnh Bình, Nguyễn Quang Đạt, Hóa học hữu cơ, tập 2; NXB Y Học, 2007
9 Trương Thế Kỷ, Hóa hữu cơ, Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức, tập 2; NXB Y Học,
2009
10 Lê Văn Đăng, Chuyên đề một số hợp chất thiên nhiên; NXB ĐHQG TP.HCM, 2005
3
5 Dẫn xuất halogen
1 Phân loại
Các hydrocacbon trong đó 1 hay nhiều H được thay bằng
nguyên tử halogen
• Halogenoalkane: CH3-CH2-CH2-Cl
• Halogenoalkene: CH2=CH-CH2-CH2-Cl
• Halogenoalkyne: CHC-Cl
• Halogenoarene: C6H5-Cl
• Halogenocycloalkane:
Cl
4
2 Danh pháp
Tên thông thườngIUPAC
5 Dẫn xuất halogen
Gốc alkyl + halide (halogenua)
CH3CH2CH2Cl n-propyl chloride (n-propyl chlorua)1-chloropropan
(CH3)2CH-Br iso-propyl bromide (iso-propyl bromrua)2-bromopropan
C6H5CH2Cl benzyl chloride (benzyl chlorua)chlorophenylmetan
CH3 CH2 CH
CH3
CH
Br
CH3
2-bromo-3-methylpentan 2,2-dimethyl-3-bromo-4-chlorohexan
C
CH3
CH3
CH3 CH
Br
CH
Cl
CH2 CH3
5
5 Dẫn xuất halogen3 Tính chất vật lý (tự đọc)
Nhiệt độ sôi của R-X bậc 1 > bậc 2 > bậc 3
Chỉ tan tốt trong dung môi hữu cơ & không tan trong nước
4 Tính chất hóa học
Đặc điểm chung C – X + -
Khả năng phản ứng của dẫn xuất halogen được xếp thứ tự như sau:
R-F << R-Cl < R-Br < R-I
R-X hoạt động mạnh: dẫn xuất bậc 3, dẫn xuất mà C-X liên kết với
nhóm vinyl hay aryl (vì tạo carbocation bền nhất)
CH3 C
CH3
CH3
Br- Br-
CH3 C
CH3
CH3
+ CH2 CH CH2Br- Br-
CH2 CH CH2
+
RX hoạt động yếu: nguyên tử halogen liên kết trực tiếp với liên kết đôi,
liên kết ba, vòng thơm
CH2 CH Cl Cl
6
5 Dẫn xuất halogen
7
5 Hợp chất cơ kim
Hợp chất cơ kim (hcck) là những hợp chất hữu cơ có nguyên tử kim loại liên kết
trực tiếp với nguyên tử cacbon trong gốc hydrocacbon. Hcck có thể ở dạng khí,
lỏng, rắn, t°nc thấp, tan trong dm ít phân cực
Quan trọng nhất là hợp chất cơ magnesi C MgBr+
CH3-CH2-MgBr + RCOOH CH3-CH3 + RCOO-MgBr
CH3-CH2-MgBr + RC≡CH CH3-CH3 + R-C≡C-MgBr
2.1 Phản ứng với H linh động
CH3-CH2-MgBr + HOH CH3-CH3 + HO-MgBr
CH3-CH2-MgBr + ROH CH3-CH3 + RO-MgBr
CH3-CH2-MgBr + RNH2 CH3-CH3 + RNH-MgBr
1 Định nghĩa
2 Tính chất hóa học
-
8
2.2 Phản ứng với hợp chất cacbonyl5 Hợp chất cơ kim
CH CH
OMgBr3
C6H5
H2O
C6H53CH
OH
CHCH3CHO + C
6H
5MgBr
HCHO + CH3CH
2MgBr CH
3CH
2CH
2OMgBr CH
3CH
2CH
2OH
3 2C
OMgBr
CH3
CH3 CHCHO
2H
HC HC CH3 C
OH
CH3
233 2C
O
CH3 CHCH + CH3MgBr
Phản ứng với HCHO alcol bậc 1
Với aldehyde alcol bậc 2
Với cetone alcol bậc 3
2.3 Phản ứng với CO2
RMgX + CO2 R-COO-MgX
+
H+
RCOOH
CH3CH2 C
CH3
CH3
ClMg
CH3CH2 C
CH3
CH3
MgClCO2 H
+
CH3CH2 C
CH3
CH3
COOH
9
2.4 Phản ứng với nitril 5 Hợp chất cơ kim
Khả năng phản ứng: nitrile > cetone chỉ khi dư Grignard pư tiếp với cetone tạo alcol bậc 3
CH3CH2MgBr + R C N R C N
CH2CH3
MgBrH2O H+
/R C NH
CH2CH3
H2O H+/
R C O
CH2CH3
+- + -
2.5 Phản ứng với dẫn xuất acid
CH3CH2MgBr + CH3COCl CH3 C
CH2CH3
OMgBr
ClH2O H+
/CH3 C
CH2CH3
OH
Cl- HCl
CH3 C
CH2CH3
O
Khả năng phản ứng: Chlorid acid > cetone chỉ khi dư Grignard phản ứng tiếp với cetone tạo
alcol bậc 3 (Tương tự cho phản ứng với anhydride)
CH3CH2MgBr + CH3 C
CH2CH3
OMgBr
OCH3H2O H+
/ -CH3 C
CH2CH3
OCH3COOCH3 CH3 C
CH2CH3
OH
OCH3
CH3OH
1.
2.
C2H5MgBr
H2O H+/
CH3 C
CH2CH3
CH2CH3
OH
Khả năng phản ứng: ester < cetone không thể tách cetone trung gian
10
5 Hợp chất cơ kim
2.6 Phản ứng với oxide
CH3MgBr + CH2 CH2
O
CH3CH2CH2OMgBrH2O H+
/CH3CH2CH2OH
+
MgBr
CH2 CH
O
CH3
H2O H+/
CH2CHCH3
OH
2.7 Phản ứng ghép đôi
RMgX + R'X R-R' + MgX2
CoCl2
1 Phân loại
1.1 Dựa vào gốc hydrocacbon: alcol béo
(no, không no, vòng) và alcol thơm
C2H5OH CH2=CHCH2OH C6H5CH2OH
1.2 Dựa vào số nhóm OH: monoalcol, polyalcol
C2H5OH
1.3 Dựa vào bậc C gắn nhóm OH
CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CHCH3
OH
CH3CCH3
CH3
OH
6 Alcol-Phenol-Ether
Alcol
11
2 Danh pháp
IUPAC
CH3OH
CH3CH2OH
CH3CH2CH2OH
Thông thường
Methanol
Ethanol
1-Propanol
2-Methylpropanol
2-Butanol
Acol Methylic
Alcol ethylic
Alcol n-propylic
Alcol iso-butylic
Alcol sec-butylic
Alcol-Phenol-Ether
Alcol
12
6 Alcol-Phenol-Ether
3 Tính chất vật lý
Ở nhiệt độ thường, hầu hết các alcol mạch ngắn (từ 1C đến 11C),
là những chất lỏng, các alcol mạch dài hơn là những chất rắn.
Các polyalcol như etilenglycol, glycerin: những chất lỏng không
màu, sánh, có vị ngọt, dễ tan trong nước.
Liên kết hydrogen
Khả năng hòa tan trong nước giảm khi khối lượng phân tử tăng.
Nhiệt độ sôi của alcol không phân nhánh cao hơn alcol phân
nhánh có cùng số cacbon.
Alcol
Alcol-Phenol-Ether
13
6 Alcol-Phenol-Ether
4 Tính chất hóa học
Alcol-Phenol-Ether
R O H
Khả năng đứt liên kết C-O: chỉ xảy ra trong môi trường acid
Khả năng phản ứng: bậc 1 < bậc 2 < bậc 3
R chứa nhiều nhóm thế đẩy điện tử càng thuận lợi
R OH + H+R O
H
HR+
+ H2O
Khả năng đứt liên kết O-H: chỉ xảy ra trong môi trường base mạnh
RO-H RO- + H+
Khả năng phản ứng: bậc 1 > bậc 2 > bậc 3
R chứa nhiều nhóm thế đẩy điện tử không thuận lợi
Alcol
14
6 Alcol-Phenol-Ether
Alcol-Phenol-Ether
Alcol
15
6 Alcol-Phenol-Ether
16
Phenol – một trong những nguyên nhân gây
cá chết trong sự kiện Formosa
Phenol
Resveratrol
“-OH liên kết trực tiếp với nhân thơm”
CHO OH
CH3
OH
CH3
OH
CH3
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
NO2
NO2
O2N
OH
OH
phenol o-cresol m-cresol p-cresol
catechol resorcinol hydroquinone picric acid
α-naphthol β-naphthol
Tên thông thường
1 Danh pháp
6 Alcol-Phenol-Ether
OH
6 Alcol-Phenol-Ether
Phenol
Tên IUPAC
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OCH3
1,2-benzenediol 1,3-benzenediol 1,4-benzenediol 4-methoxyphenol
2 Điều chế
- Chưng cất nhựa than đá
- Thủy phân chlorobenzene
Cl
+ KOH300°C
280 atm
OH
+ KOH
17
Alcol-Phenol-Ether
Phenol
- PP kiềm chảy
SO3H
+300°C
ONa
NaOH r
OH
H+
- Oxy hóa cumene (dùng trong công nghiệp)
+
CH(CH3)2
O2
C
O
OH
CH3H3C
H2O
H+
OH
CH3COCH3
- Thủy phân muối diazonium (dùng trong ptn)
+ H2ON2Cl40 50°C-
OH + +N2 HCl
+ H2ON2Cl+ +NH2 NaNO2 HCl NaCl +
Điều chế muối diazonium
18
19
+C của –OH với nhân thơm O-H phân cực mạnh
khả năng tạo liên kết H của phenol > alcol
t° sôi , t° nóng chảy, độ hòa tan trong nước > alcol
tương ứng
Phenol3 Tính chất vật lý
O H
Phenol Cyclohexanol
t° sôi 180 161
t° nóng chảy 41 25.5
Độ hòa tan (g/100g H2O) 9.3 3.6
6 Alcol-Phenol-Ether
20
Phenol
4 Tính chất hóa học
4.1 Tính acid
Phenol > H2O > Alcol
C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O
C6H5OH + Na → C6H5ONa + ½ H2
Tính acid của phenol yếu hơn acid cacbonic
C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3
OH
NO2
OH
NO2
OH
NO2
>>
So sánh tính acid của 1 số phenol:
pKa 7.15 7.23 8.4
OH
CH3
OH
CH3
OH
CH3
> >
10.08 10.14 10.28
OH
Cl
OH
Cl
OH
Cl
> >
8.48 9.02 9.38
6 Alcol-Phenol-Ether
21
Phenol
4.2 Phản ứng tạo etherOH
+ C2H5OH H+
Điều chế ether của phenol bằng pp Williamson
ONa
+ C2H5Br
OC2H5
+ NaBr
Br
+
OC2H5
+ NaBrC2H5ONa
ONa
+
O CH2 CH CH2
+ NaBrCH2 CH CH2 I
6 Alcol-Phenol-Ether
22
Phenol
4.3 Phản ứng ester hóaOH
+ CH3COOHH+
Phải dùng dẫn xuất chloride hay anhydride của carboxylic acid
C6H5-OH + (CH3CO)2O → CH3COOC6H5 + CH3COOH
C6H5-OH + CH3COCl → CH3COOC6H5 + HCl
4.4 Phản ứng thế thân điện tử
OH
+CS2
- HBrBr2
OH
Br
OH
Br
+
Halogen hóa
6 Alcol-Phenol-Ether
23
Phenol Nitro hóa
OH
+
OH
NO2
OH
NO2
+HNO3
35% 65%
Sulfo hóa
OH
+
OH
SO3H
OH
SO3H
H2SO4
100°C H2SO4
100°C
15-20°C
Ether tự đọc
6 Alcol-Phenol-Ether
7 Aldehyd và Ceton
24
𝛽-Damascenone
Keukenhof Garden, Amsterdam, 2013
1
2
3
4
5
6
78
CHO
1
2
3
4
5
6
78
CHO
Citral a Citral b Citronellal
1
2
3
4
5
6
78
CHO
Aldehyd và Ceton
- Ceton RCOR’
IUPAC Tên thông thường
Butanon Ethyl methyl ceton
1-Phenylpropan-1-on Ethyl phenyl ceton
1-Phenylpropan-2-on Benzyl methyl ceton
2-Methylpentan-3-on Ethyl isopropyl cetonCH3 CH
CH3
C
O
CH2 CH3
25
HCHO Metanal Aldehyd formic (formaldehyd)
CH3CHO Etanal Aldehyd acetic (acetaldehyd)
CH3CH2CHO Propanal
CH3CH2CH2CHO n-Butanal
C6H5CHO Aldehyd benzoic (benzaldehyd)
1 Danh pháp
- Aldehyd RCHO
26
C6H5-CH=CH-CHOCH3-CH=CH-CHO
3-Methylbutanal 3-Methyl-3-butenal Phenylacetaldehyd
? Gọi tên theo danh pháp IUPAC các aldehyd sau
? Viết cấu trúc hóa học của các aldehyd sau
? Viết cấu trúc hóa học của các ceton sau
5-Methyl-2-hexanon 3-Ethyl-2-pentanon 4-Phenyl-2-butanon
sec-Butyl ethyl ceton tert-Butyl methyl ceton Ethyl isobutyl ceton
Aldehyd và Ceton
Aldehyd và Ceton2 Điều chế
27
- Aldehyd
- Ceton
- Aldehyd và ceton
3 Tính chất vật lýAldehyd và Ceton
- Aldehyd, ceton là những chất lỏng hoặc rắn, trừ aldehyd formic là chất khí.
- Aldehyd formic, aldehyd acetic, aceton tan vô hạn trong nước.
- Aldehyd, ceton có nhiệt độ sôi thấp hơn alcol và acid tương ứng (do không có
khả năng tạo liên kết hidro).
- Các aldehyd thấp có mùi khó chịu. Các ceton đầu dãy có mùi đặc trưng.
28
H2O
4 Tính chất hóa học Aldehyd và Ceton
4.1 Phản ứng cộng thân hạch
CR'
OR Z H2O
CRR'
Z
OH
Z: RMgX (Cộng Grignard)
2C O + R-MgX C OMgX
H OC
RR
OH
Đây là một trong các phương pháp điều chế alcol, tùy vào cơ cấu của
alcol mà chọn hợp chất cacbonyl và Grignard thích hợp
CH CH
OMgBr3
C6H5
H2O
C6H53CH
OH
CH
HCHO + CH3CH
2MgBr CH
3CH
2CH
2OMgBr CH
3CH
2CH
2OH
VD:
CH3CHO + C
6H
5MgBr
3 2C
OMgBr
CH3
CH3 CHCHO
2H
HC HC CH3 C
OH
CH3
233 2C
O
CH3 CHCH + CH3MgBr
29
Z: CN-Aldehyd và Ceton
C
O
+ CN-C
O
CNH+
C
OH
CNHCl
t°C
OH
COOH
CN-, H+
CH3CH2 C
CH3
OH
CNHCl
t o COOHCH3CH2 C
CH3
OH
CH3CH2 C
O
CH3
VD:
Z: H2N-G (dẫn xuất amoniac)
Tác chất Sản phẩm
H2N-OH (hydroxylamin)
H2N-NH2 (hydrazin)
H2N-NH-C6H5 (phenylhydrazin)
C N OH oxim
C N NH2 hydrazon
C N NHC6H5 phenilhyrazonphenylhydrazon
Z: ROH (sự thành lập acetal)
R C O
H
+ ROH
H+
R C
OH
H
ORROH H
+
CR
OR
H
OR
hemi acetal acetal
/
30
4.2 Phản ứng của Hα Aldehyd và Ceton
C
H
C
O
+ X2 C
X
C
O
+ HXH
+ hay OH
-
Halogen hóa
O
+ Br2H
+O
Br
+ HBr
VD:
CCH3
CH3
CH3
C
O
CH3I2/OH
-H
+
CCH3
CH3
CH3
COOH + CHI3 (phaûn öùng haloform)
CH3CHO Br2/NaOH H+
HCOOH + CHBr3
X2/OH-
R C
O
CH3
H+
RCOOH + CHX3
Chỉ xảy ra với acetaldehyd
và các methyl ceton
31
Aldehyd và Ceton Súc hợp aldol
2CH3CHO CH3CHOHCH2CHO CH3CH=CHCHOHO- -H2O
CHO CH
OH
CH2CHO+ CH3CHO HO- -H2O
CH=CHCHO
CHO + CH3COCH3 HO- -H2O
4.3 Phản ứng oxi hóa
CuSO4
(tt Fehling)
Ag(NH3)2+
(tt Tollens)
KMnO4
K2Cr2O7
RCOOH hay ArCOOHRCHO hay ArCHO
Ceton khó bị oxy hóa
Aldehyd
32
4.4 Phản ứng hoàn nguyên
C O C
H
OH
LiA lH41 .
H3O+
H3O+
2.
1. NaBH4
2.
H2/Ni
C O
Zn(Hg)/HCl
NH2 NH2/OH-
C H
H
Aldehyd và Ceton
33
34
Acid acetic CH3COOH
(S)-IbuprofenAcid butanoic CH3(CH2)2COOH nguyên nhân
gây mùi ôi của bơ khi không bảo quản tốt
Acid hexanoic CH3(CH2)4COOH tạo nên mùi đặc trưng của sữa dê
hay mùi hôi của vớ thể thao không được vệ sinhAcid cholic có nhiều trong mật người
8 Acid carboxylic và dẫn xuất
1.1 Danh pháp
HCOOH Acid formic
CH3COOH Acid acetic
CH3CH2COOH Acid propionic
CH3(CH2)2COOH Acid butiric
CH3(CH2)3COOH Acid valeric
CH3(CH2)4COOH Acid caproic
….. ……
Tên thông thường
HCOOH Acid metanoic
CH3COOH Acid etanoic
CH3CH2COOH Acid propanoic
CH3(CH2)2COOH Acid butanoic
CH3(CH2)3COOH Acid pentanoic
CH3(CH2)4COOH Acid hexanoic
…. ….
IUPAC
1 Acid carboxylic RCOOHAcid carboxylic và dẫn xuất
35
1.2 Điều chếAcid carboxylic và dẫn xuất
Oxi hóa rượu bậc 1
RCH2OH RCOOH [O]
Tác nhân oxy hóa [O]: K2Cr2O7/H2SO4, KMnO4/H2SO4, HNO3 …
KMnO 4
VD:
CH3CH2OH CH3COOH
C6H5CH2OH C6H5COOHKMnO 4
RMgX + CO2 R-COO-MgX
+
H+
RCOOH
Từ hợp chất Grignard
CH3CH2 C
CH3
CH3
ClMg
CH3CH2 C
CH3
CH3
MgClCO2 H
+
CH3CH2 C
CH3
CH3
COOH
Mg CO2
Br
H+
COOH
VD:
36
Acid carboxylic và dẫn xuất Thủy giải nitril
R-X + CN- R-CN R-COOH H2O/H+
(Bậc 1)
CH2Cl
NaCN
CH2CN+
H
CH2COOH
3O
VD:
CH2(COOC2H5)2
1.
2.
C2H5ONaR CH(COOC2H5)2
H2O, HO-, t°R CH(COO-)2
H+
R CH(COOH)2t°
R CH2COOHR X
R' X
1.
2.
C2H5ONa
R C(COOC2H5)2
R'
H2O, HO-, t° H+t°
R CH
R'
COOH
Từ ester malonat
CH3CH2CH2Br + CN- CH3CH2CH2CN CH3CH2CH2COOH
H2O/H+
37
1.3 Tính chất vật lý
- Acid monocarboxylic:
1C-4C: chất lỏng linh động, hòa tan vô hạn trong nước
5C – 9C: chất lỏng sánh như dầu, hòa tan kém trong nước
10C trở lên: chất rắn, không tan trong nước, dễ tan trong alcol etylic và ether
Khi chiều dài mạch C tăng và mức độ phân nhánh của gốc R tăng lên thì độ tan
giảm nhiều
- Acid dicarboxylic:
Dạng tinh thể, dễ tan trong nước
- Acid monocarboxylic thơm:
Là những chất rắn kết tinh, dễ thăng hoa, chỉ tan trong nước nóng, dễ tan trong
alcol etylic và ether
Acid carboxylic và dẫn xuất
R CO
O H
H O
CO
R
38
1.4 Tính chất hóa học
Tính acid
RCOO-H + H2O → RCOO + H3O
K a =[RCOO ] [H 3O ]
[RCOOH]
Hằng số acid:
R-COOH + Na → RCOONa + 1/2H2
2R-COOH + CaO → (RCOO)2Ca + H2O
R-COOH + NaOH → RCOONa + H2O
2R-COOH + Na2CO3 → 2RCOONa + H2O + CO2
Giá trị Ka càng lớn thì tính acid càng mạnh
Acid carboxylic và dẫn xuất
Phản ứng thế nhóm OH
- Tạo ester
- Tạo halogenid acid
RCOOH + R’OH RCOOR’ + H2O
CH3CO-OH + PCl5 → CH3CO-Cl + HCl + OPCl3 39
- Tạo thành anhydric acid
2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O P2O5, t°
Một số phản ứng khác
- Phản ứng thế nguyên tử Hα
CH3CH2COOH + Cl2 CH3CHClCOOH P
- Phản ứng khử nhóm COOH
CH3CH2COOH CH3CH2CH2OHLiAlH4
rồi H3O+
Acid carboxylic và dẫn xuất
Tính chất của acid chưa no và dicarboxylic : tự đọc
40
2 Dẫn xuất của acid carboxylic Acid carboxylic và dẫn xuất
R C
OH
O
Y
R C
OH
OR C
Y
O
+ H2O HY+
R C
X
O
R C
O
CR
O
O
R C
OR'
O
R C
NH2
O
(X = F, Cl, Br, I)
Halogenid acid
Anhydrid acid
Ester
Amid41
2.1 Ester RCOOR’
Phân loại
- Ester hoa quả
HCOOC2H5 etil formiat mùi rượu rum
HCOOC5H11 amyl formiat mùi mận
CH3COOC5H11 isoamyl acetat mùi chuối
C3H7COOC2H5 etil butyrat mùi dứa
- Glycerid (chất béo): là ester của acid béo cao, không nhánh với glycerin
C17H35COOH acid stearic
C15H31COOH acid palmitic + glycerin
C17H33COOH acid oleic
CH2
CH
CH2
O
O
O
C R1
O
C
C
R2
R3
O
O
Acid carboxylic và dẫn xuất
- Serid (sáp): là ester của acid và alcol béo cao
C15H31COOH + C30H61OH C15H31COOC30H61 + H2O
Sáp ongAcid palmitic Alcol miricylic 42
- Sterid: là ester của acid béo cao với alcol vòng như sterol
Cholesterol Sterid
Tính chất hóa học
- Phản ứng xà phòng hóa:
thủy phân trong môi trường base
RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH
Acid carboxylic và dẫn xuất
CH2
CH
CH2
O
O
O
C C17H35
O
C
C
C17H35
C17H35
O
O
CH2
CH
CH2
OH
OH
OH
3NaOH 3C17H35COONa
Đây là phương pháp điều chế xà phòng43
- Thủy phân trong môi trường acid
CH2 O C
O
R
CH O C R'
CH2
O
O C
O
R''
CH2 OH
CH OH
CH2 Cl
RCOOH R'COOH R''COOHHCl
3-Monocloropropan-1,2-diol (3-MCPD)
RCOOR’ + HCl → RCOOH + R’Cl
xà phòng
- Phản ứng với NH3: tạo amid
C6H5COOCH3 + NH3 → C6H5CONH2 + CH3OHMethylbenzoat Benzylamid
- Phản ứng với hợp chất cơ magnesi
- Phản ứng khử ester
RCOOR’ RCH2OH + R’OH
LiAlH4, rồi H+
CH3CH=CHCOOCH2CH3 + LiAlH4 → CH3CH=CHCH2OH + CH3CH2OH
Acid carboxylic và dẫn xuất
44
rồi H+
2.2 Amid RCONH2
Tính chất vật lý
Chỉ có formamid (HCONH2) là chất lỏng ở nhiệt
độ thường. Các amid khác đều là chất rắn kết
tinh. Các amid thấp có thể hòa tan được trong
nước, các amid tinh khiết đều không có mùi.
R C
O
N H
H
R C N H
O H
Tính chất hóa học
Amid có tính lưỡng tính. Tính acid, base đều rất yếu
Amid chỉ phản ứng với acid mạnh, tạo các muối không bền dễ bị
thủy phân
CH3-CO-NH2 + HCl → [CH3-CO-NH3]+Cl-
Muối kim loại của các amid không bền (trừ thủy ngân)
CH3-CO-NH2 + HgO → (CH3-CO-NH)2Hg + H2O
Acid carboxylic và dẫn xuất
45
Capsaicin
- Alkylamin
CH3NH2 Methylamin
CH3CH2NHCH3 Ethylmethylamin
C6H5NHC6H5 Diphenylamin
(CH3)3N Trimethylamin
Cyclohexylamin
1 Danh pháp 9 Amin
NH2
NH2
NH2H3C
Anilin
p-toludin
CH3CH2CH(NH2)CH2CH2COOH Acid 4-aminohexanoic
H2NCH2CH2COCH3 4-Amino-2-butanon
- Gọi theo nhóm thế amino
2 Điều chế
2H
2RCH OH
KMnO4
PBr3
Cu
to
RCOOH
RCH 2Br
RCHO
SOCl2RCOCl
NH3RCONH 2
OBr-
(Br2/NaOH)
NaCNRCH 2CN
NiRCH 2CH2NH2
NH3RCH 2NH2
NH3, H2,NiRCH 2NH2
RNH2
46
3 Tính chất vật lý
- Amin có thể tạo liên kết hydrogen
- Amin hòa tan trong dung môi ít phân cực như ether, alcol, benzen...
- Methylamin và ethylamin là chất khí có mùi giống amoniac, các alkil
amin trung bình ở thể lỏng; alkil amin cao hơn có mùi cá
Amin
4 Tính chất hóa học
NH2 + HCl NH3Cl
-+
Tính bazơ
CH 323( )2NH+
NO-
(CH3)2NH + HNO3
Phản ứng alkil hóa
Tạo amid
R NH H HO C
O
R' R NH C
O
R' H2O 47
48
Amin Phản ứng thế thân điện tử trên amin thơm
Sự halogen hóa
Sự nitro hóa
49
Amin
Nguyễn Thị Thu Trâm
Sự sulfon hóa - ứng dụng tổng hợp kháng sinh sulfamid
SulfamethoxazoleSulfaguanidin Sulfasalazine
Sulfamid
Thuốc sulfa
Amin Phản ứng với acid nitro
ArNH2 + NaNO2 + HCl Ar-N+NCl- + NaCl + H2O
ArN2+Cl-
(Hợp chất diazonium)
CuBr
CuCN
H2O, H+, t°
H3PO2
Ar-Cl
Ar-Br
CuCl
Ar-CN
Ar-OH
Ar-H
H2O, H+Ar-COOH
50
Acid 2-clorobutanoic
10.1.1 Danh pháp
COOH
Br
COOH
Cl
Acid 2-cloro-3-metylpentanoic
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
Tên quốc tế (IUPAC) Tên thông thường
Acid α-clorobutiric
Acid α-cloro-β-metylvaleric
HCOOH Acid formic
CH3COOH Acid acetic
CH3CH2COOH Acid propionic
CH3(CH2)2COOH Acid butiric
CH3(CH2)3COOH Acid valeric
CH3(CH2)4COOH Acid caproic
….. ……
COOH
Br
COOH
Br
COOH
Br
?
?
51
VD2: Viết cấu trúc hóa học của các hợp chất sau:
a. Acid 2,3-dimethyl-2,4-dicloroheptanoic
b. Acid cis-1,2-ciclohexandicarboxilic
c. Acid trans-1,2-ciclopentandicarboxilic
d. Acid 2,3-dibromobutandioic
VD1: Gọi tên các hợp chất sau theo danh pháp quốc tế:
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
52
• Halogen hóa acid carboxylic
10.1.2 Phương pháp điều chế
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
(sản phẩm chính)
CH3 CH2 COOH
Cl2H+,
Cl2as
CH3 CH
Cl
COOH HCl
CH2
Cl
CH2 COOH HCl
P
COOH
Cl2AlCl3
COOH
Cl
HCl
• Cộng HX vào acid chưa no
CH2 CH COOH HCl CH2
Cl
CH2 COOH
(sản phẩm chính)
53
• Phản ứng thủy phân
Br (CH2)5 COOHH2O, Ag2O
C
O
O
HO (CH2)5 COOH
CH3 CH
Cl
CH2 COOHKOH/alcol
CH3 CH CH COOK
ε-Caprolacton
(6-Hexanolid)
• Phản ứng khử
O
O
CH2 CH2 COOHCH2Clγ-Butirolacton
(4-Butanolid)
R CH
X
COOH R CH COOH
OH
HO-
H2O, Ag
2O
10.1.3 Tính chất hóa học
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
54
• Monocloroacetic MCA (ClCH2COOH)
C C
Cl
H
Cl
Cl
H2O, H2SO4
to ClCH2COOH HCl2
2
Dùng để tổng hợp acid malonic, ester malonat, chất màu...
ClCH2COOH HClCH3COOH Cl2(CH3CO)2O, H2SO4
đđ
ClCH2COO-Na+NC CH2 COO-
H3O+
HOOC CH2 COOH
EtOOC CH2 COOEtEtOH, H+
CN-
10.1.4 Ứng dụng
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
hoặc
Tinh thể,
tnc = 63oC,
Dễ tan trong nước, etanol
Acid malonic
Dietylmalonat55
• Tricloroacetic TCA (Cl3CCOOH)
Cl3CCH(OH)2
HNO3Cl3CCOOH
toCl3CCOOHH2O
Cl3CH CO2
Cl3CCH(OH)2
CaCO3, NaCN(Cl2CHCOO)2Ca H+
Cl2CH2COOH
to HCl2Cl2CH2COOHC C
Cl Cl
ClCl
H2O2
DCA có khả năng ức chế sự phát triển của các khối u khi nghiên cứu trên động vật và in vitro,
tuy nhiên chưa có công bố nào về khả năng điều trị ung thư của DCA tại thời điểm này
• Dicloroacetic DCA (Cl2CHCOOH)
Điều chế:
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
hoặc
- Làm kết tủa các đại phân tử như: protein, DNA và RNA.
- Dung dịch TCA được dùng để xóa vết xăm, trị mụn cóc…
56
1. Hãy sắp xếp các chất sau theo thứ tự tính acid tăng dần
a. CH3CH2COOH, FCH2COOH, BrCH2COOH
b. Acid p-bromobenzoic, acid p-nitrobenzoic, acid 2,4-dinitrobenzoic
2. Đề nghị phương pháp biến đổi các hợp chất sau
a. Bromobenzen thành acid benzenoic
b. CH3CH2CH2Br thành CH3CH2CH2COOH
c. HOCH2CH2CH2Cl thành HOCH2CH2CH2COOH
d. t-BuCl thành t-BuCOOH
10.1 Hợp chất tạp chức- Halogenoacid
3. Một tổng hợp ibuprofen được giới thiệu dưới đây: đề nghị cơ cấu
các hợp chất trung gian từ A đến D
Ibuprofen57
1.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
1.2.1 Danh pháp
Tên quốc tế (IUPAC) Tên thông thường
Acid 2-hydroxybutanoic Acid α-hydroxybutiric
Acid 2-methyl-4-
hydroxypentanoic
Acid α-etil--hydroxyvaleric
COOH
OH Acid salicilicAcid 2-hydroxybenzoic
58
CH3 CH
OH
CH2 CH
CH3
COOH
• Thủy phân halogenoacid
• Hoàn nguyên
10.2.2 Phương pháp điều chế
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
H2O
• Từ aldehyd-ceton (điều chế α-hidroxycarboxilic)
C6H5 C
O
CH2 CH3HCN H3O+
VD:
59
• Phản ứng Reformatski (điều chế β-hidroxycarboxilic)
CH3CH2CCH2COOH
OH
CH3
VD: CH3CHCH2COOH
OH
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
• Từ acid amin
• Từ các hợp chất etylen oxid (điều chế β-hidroxycarboxilic)
60
• Điều chế phenolacid
Acid salicilic
(Acid o-hydroxybenzoic)Acid p-hydroxybenzoic
• Phản ứng tách nước
- Với α-hydroxyacid
- Với β-hydroxyacid
R CHOH CH2 COOH R CH CH COOH H2O
- Với , -hydroxyacid
H2O
CH2 CH2
H2C
OH
C O
HO O
CH2 CH2
H2C C Ohoặc H+
H2O
CH2
H2C CH2
C OHOCH2
OH
CH2
H2C CH2
C OH2C
O
hoặc H+
R
CH
OH
C
OOH
C
CH
HO R
OHO
HCO
CO
CH
C
OR
R
O
H2O2
Lactid
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
10.2.3 Tính chất hóa học
61
• Các phản ứng khác của alcolacid
- Phản ứng của chức –COOH (tính acid, tạo ester…)
- Phản ứng của chức –OH (tạo ester với dẫn xuất acid, phản
ứng thế…)
Aspirin (acid acetylsalicilic)
Methyl salicilat
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
62
- Giúp loại bỏ vết thâm nhanh hơn, ngăn ngừa hoạt động của
tyrosinase, kích thích tái tạo tế bào da.
• Acid Glycolic
- Chiết xuất từ cây mía, củ cải đường.
- Tinh thể không màu, không mùi, hút ẩm cao.
Ứng dụng:
- Acid glycolic 50% làm tăng sự hấp thu của thuốc tê dạngbôi qua da.
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
10.2.4 Ứng dụng một số alcolacid phổ biến
HOCH2COOH
63
• Acid Lactic CH3CHOHCOOH
10.2 Hợp chất tạp chức- Hydroxyacid
- Trong dược phẩm: kháng khuẩn, thuốc trị rối loạn tiêu hóa, giúp
đường ruột khỏe mạnh,…
- Trong công nghệ thực phẩm: lên men lactic làm sữa chua, phô mai…
- Trong mỹ phẩm: giữ ẩm cho da, tẩy tế bào chết…
• Acid p-hidroxybenzoic
Acid p-hidroxybenzoic R : -CH3 Nipagin
R: -nC3H7 Nipazol
64
CH3CH2CH2C
O
OC2H52 4 Na- 2 C2H5ONa
CH3CH2CH2C CCH2CH2CH3
ONa
ONaH2O
CH3CH2CH2C CH
OH
O
CH2CH2CH3
+
Điều chế
CH3CCH2CH2COCH2CH3
OO
CH3CCH2CH2CH2OH
O
1.LiAlH4
2.H3O+
HOCH2CH2OH
H+
CH3
CO O
CH2 CH2
CH2CH2COCH2CH3
O
CH3
CO O
CH2 CH2
CH2CH2CH2OH
+ HOCH2CH2OHH3O+
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
10.3.1 Hydroxy aldehyd và hydroxy ceton
65
R CH
OH
CH2 CHO R CH CH CHO
R CH2 C
O
CH2 CH
OH
CH2 R' R CH2 C
O
CH CH CH2 R'
CH3 C
O
CH
OH
CH3 HIO4 CH3 C
O
OH CH3CHO HIO3
• Phản ứng loại nước
H+
hoặc OH-
+ H2O
H+
hoặc OH-
+ H2O
• Phản ứng oxy hóa
• Phản ứng tạo bán acetal và bán cetal vòng
HOCH2CH2CH2CHO
O
H
OH
Bán acetal vòng
Bán cetal vòngHOCH2CH2CH2CH2CCH3
O O OH
CH3
Tính chất hóa học10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
66
Các bán acetal vòng là những chất trung gian để tổng hợp nhiều hợp chất
hữu cơ.
O
H
OH
NaBH4 HOCH2CH2CH2CH2CH2OH
1.CH3MgBr
2. H3O+HOCH2CH2CH2CH2CH
OH
CH3
CH3COCl
O
H
OCOCH3
O O
H2Cr2O7
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
VD: Hãy chỉ ra nhóm –OH bán acetal của α-D-Glucopyranose, đồng thời viết sản phẩm tạo
thành khi cho α-D-Glucopyranose tác dụng với:
a. NaBH4
b. CH3OH, H+
O H
OHOH
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
α-D-Glucopyranose
67
Ceto-esterCeto-aldehyd Ceto-acid
R C
O
(CH2)n CHO R C
O
(CH2)n COOH R C
O
(CH2)n COOR'
• Ngưng tụ Claisen
O
HCOOC2H5
NaOC2H5
C2H5OH
H3O+
O
CHO
NaOC2H5 H3O+
CH3 C
O
OC2H5 CH3 C
O
CH2COOC2H5
10.3.2 Ceto-aldehyd, ceto-acid, ceto-ester
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
Điều chế
O
EtO-
O
H C
O
OEt
O
CH
O
OEt
O
CHOEtO-
O
CHOH+
O
CHO
Cơ chế:
• Oxi hóa trực tiếp
68
COEt
O
+ CH3COEt
OBase
ether
H+
Base
ether
H+
PhCOOEt + CH3COPh
C CH2COEt
OO
PhCOCH2COPh
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
O
OEt
O
OEt
EtONa, Etanol H3O+
EtONa, Etanol H3O+
O
OEt O
OEt
O
C
O
OEt
O
C
O
OEt
69
• Cân bằng ceton- enol
CH3 C
O
CH2
C
O
CH3 CH3 C
O
CH
C
O
H
CH3
Ceton Enol
Dung dịch nước 84% 16%
Dung dịch hexan 8% 92%
• Tính acid của hợp chất có 2 nhóm carbonyl
C
O
CH2
C
OH+
C
O
CH
C
O
C
O
CH
C
O
C
O
CH
C
O
..
CH3CCH2CCH3
O O
> > >CH3CCH2COCH3
OO
CH3CCHCCH3
O O
CH3
NCCH2CN > CH3OCCH2COCH3
O O
Tính chất hóa học10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
70
• Chuyển vị benzylic
R C
O
C
O
R'HO-
R C C
O
R'
OH
O
HO-
C C
O
R'
R
O
O
C C R'
O
O
O
R
CO
OH
C
R
R'
OH
H+
H+KOH
HO C
O
C
OH
C6H5
C6H5C6H5 C
O
C
O
C6H5
Cơ chế
Benzil Benzilic acid
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
71
• Phản ứng tự súc hợp
H+EtONaC
O
COOEt
O O
• Phản ứng decarboxyl
CH3CH2CH2CCHCOOH
CH2CH3
O
CH3CH2CH2CCH2CH2CH3
O
+ CO2
H+
CH3CH2COCH2CH2COOEtEtONa
CH3
OO
1. Heptanal + Bromoacetat ethyl + Zn, roài H2O A (C
11H
22O
3)
A + CrO3
B
B + Etoxid natri, roài Clorua benzil C
C + HO-, ñun noùng; roài H
+, ñun aám D (C
15H
22O)
2. Bromur alil + Mg → E (C6H
10)
E + HBr → F
F (löôïng thöøa) + Ester malonic natri → G (C13
H23
O4Br)
G + Etoxid natri → H
H + (HO-, ñun noùng); rồi (H
+, ñun noùng) → I (C
8H
14O
2)
3. 1-Heptin + LiNH2
→ J
J + 1-Cloro-3-bromopropan → K (C10
H17
Cl)
K + Mg, rồi CH3(CH
2)
9CHO; sau ñoù H
+ → L
L + H2/Pd-BaSO
4→ M
M + CrO3
→ N (C21
H40
O)
10.3 Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl
72
73
Rennes, France, 2012
Austria, Vienna, 2015 France, 2014
Lyon, France, 2013
12.1 Carbohydrat
Phân loại :
• Monosacarid: còn gọi là đường đơn, không bị thủy phân.
12.1 Carbohydrat
Có 3 loại carbohydratee
O H
OHOH
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
α-D-Glucopyranose
O
OH
CH2OH OH
CH2OH
HO
β-D-Fructofuranose
Saccarose
Amylose
74
• Oligosacarid: do các monosacarid kết hợp lại với nhau bằng liên kết
glycosid , khi bị thủy phân cho một vài (oligo: một vài) monosacarid.
Trong đó quan trọng nhất là disacarid.
• Polysacarid: do hàng trăm đến hàng nghìn monosacarid kết hợp lại với nhau
bằng liên kết glycosid.
CHO
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
12.1.1.1 Danh pháp
• Tên gọi theo số cacbon, chức aldehyd hoặc ceton
Monosacarid có chứa chức aldedyd gọi là aldose
Monosacarid có chứa chức ceton gọi là cetose
Nếu số C trong phân tử là: 3 thì gọi là triose
4 thì gọi là tetrose
5 thì gọi là pentose
6 thì gọi là hexose
CH2OH
C O
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
Cetohexose Aldopentose
1.4 Carbohydrat12.1.1 Monosacarid
75
12.1 Carbohydrat
• Danh pháp D/L : được sử dụng rộng rãi khi gọi tên carbohyrat
C
CHO
CH2OH
OHH C
CHO
CH2OH
HHO
CHO
CH2OH
H OH
HO H
HO H
H OH
CHO
CH2OH
HO H
OHH
H OH
HO H
D-Aldehyd glyceric L-Aldehyd glyceric
CH2OH
O
CH2OH
H
OH
OH
HO
H
H
CH2OH
O
CH2OH
H OH
HO H
HO H
D-Galactose L-Galactose L-FructoseD-Fructose
1.4 Carbohydrat
76
12.1 Carbohydrat
• Danh pháp R,S : mặc dù chỉ rõ cấu hình từng cacbon thủ tính nhưng
danh pháp này ít được sử dụng khi gọi tên carbohydratee
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
CH2OH
C O
C HHO
C OHH
CH2OH
(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-Pentahydroxyhexanal (3S,4R)-1,3,4,5-Tetrahydroxy-2-pentanon
• Gọi tên theo vòng:
O
O
Pyran Furan
VD: Glucopyranose (vòng 6 cạnh)
Fructopyranose (vòng 6 cạnh)
Glucofuranose (vòng 5 cạnh)
Fructofuranose (vòng 5 cạnh)
1.4 Carbohydrat
77
12.1 Carbohydrat
1
23
4
5
6
O OH
OH
H
H
HO
CH2OH
HH
OH
H
1
23
4
5
6
O H
OHOH
H
H
HO
CH2OH
HH
OH
O H
OHOH
H
OH
CH2OH
HH
OH
HO
OH
OH
OH
CH2OH
HO
O
OH
CH2OH
OH
CH2OH
HO
O
OH
CH2OH OH
CH2OH
HO
α-D-Galactopyranose β-D-Galactopyranose
α-D-Fructofuranoseβ-D-Fructofuranose
α-D-Glucopyranose α-D-Fructopyranose
1.4 Carbohydrat
78
12.1 Carbohydrat
12.1.1.2 Một số kiểu trình bày monosacarid
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
CH2OH
O
CH2OH
H
OH
OH
HO
H
H
O H
OHOH
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
• Theo công thức chiếu Fischer
• Theo công thức chiếu Haworth
D-Gluco D-Fructo
α-D-Glucopyranose
O
OH
CH2OH
OH
CH2OH
HO
α-D-Fructofuranose
O
OH
CH2OH OH
CH2OH
HO
β-D-Fructofuranose
O OH
OH
H
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
β-D-Glucopyranose
1.4 Carbohydrat
79
12.1 Carbohydrat
1.4 Carbohydrat
Cách đóng vòng tạo bán acetal vòng
80
12.1 Carbohydrat
1.4 Carbohydrat
81
12.1 Carbohydrat
• Theo công thức chiếu Reeves
O H
OHOH
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
CH2OHH
HHO
H
HO H
OH
O
OH
H
O OH
OH
H
H
OH
CH2OH
HH
OH
H
H
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH
1.4 Carbohydrat
82
12.1 Carbohydrat
O
12
3
4
O
1
23
4
4C1
1C4
HO
HO
OH
O
OH
OH
HO
HO
OH
OOH
OH
α-D-Glucopyranose β-D-Glucopyranose
O
HO
OH
OH
OH
OH O
HO
OH
OH
OH
OH
α-D-Glucopyranose β-D-Glucopyranose
O
OH
OHOH
OH
OHO
OHOH
OH
OH
OHO
HO
OHOH
HO
HO O
HO
OHHO
HO
OH
α-D-Idopyranose β-D-Idopyranose α-D-Idopyranose β-D-Idopyranose
1.4 Carbohydrat
83
12.1 Carbohydrat
Cấu trạng ưu đãi
H
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH
e
CH2OHH
HHO
H
HO H
OH
O
OH
H
a
α-D-Glucopyranose (36%)β-D-Glucopyranose (64%)
H
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH
CH2OHH
HHO
H
HO H
OH
O
OH
H
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
+ 1120+ 190 + 52,70?
1.4 Carbohydrat
84
12.1 Carbohydrat
85
1.4 Carbohydrat12.1 Carbohydrat
12.1.1.3 Tính chất hóa họcH
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH• Phản ứng của nhóm aldehyd (ceton)
Đường khử Đường không khử
CH2OHH
H
H
HO
H
HO H
OH
O
OR
CH2OHH
H
H
HO
H
HO H
OH
O
OHCu(OH)2
COO-
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
Cu2O H2O2
Tất cả đường khử sẽ tham gia phản ứng với thuốc thử Tollens (AgNO3 trong nước
NH3), thuốc thử Fehling (CuSO4 trong tartrat natri), thuốc thử Benedict (CuSO4 trong
citrat natri).
β-D-Glucose
CH2OHH
H
H
HO
H
HO H
OH
O
OH Ag+2 H2O
COOH
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
Ag2
1.4 Carbohydrat
Phản ứng oxi hóa
Phân biệt đường khử và đường không khử.
86
12.1 Carbohydrat
Phản ứng khử
β-D-Glucopyranose D-Glucitol (D-Sorbitol)
Sự tạo thành osazon
C
C
H O
HOH
CHOH)n
CH2OH
(
C6H5 NH NH2
C
C
H
N NH C6H5
N NH C6H5
CHOH)n
CH2OH
(
C6H5NH2 NH3 H2O
Phenylhydrazin
3
Aldose Phenylosazon
Các osazon của các loại đường khác nhau sẽ kết tinh cho ra
tinh thể khác nhau nên có thể sử dụng dẫn xuất này để xác
định phần lớn các loại đường.
CHO
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
NaBH41.
H2O2.
CH2OH
C OHH
C HHO
C OHH
CH OH
CH2OH
H
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH
1.4 Carbohydrat
Glucosazon
Lactosazon
Galactosazon
Maltosazon
87
12.1 Carbohydrat
C
O
H2N NH C6H5
C
O
NH2NHC6H5
C
OH
NHNHC6H5
H3O+
C
OH2
NHNHC6H5
_H2O
C
NNHC6H5
H
H O HC
NNHC6H5
C
C
H O
HOH
CHOH)n
CH2OH
(
C6H5 NH NH2 C6H5NH2 NH3 H2OC
C
H O
O
CHOH)n
CH2OH
(
Cơ chế tạo thành osazon1.4 Carbohydrat
88
12.1 Carbohydrat
Phản ứng tăng mạch carbon
CH2OH
OHH
OHH
HO H
CHO
HCNCH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
CN
CH2OH
H OH
OHH
HOH
HO H
CN
H2O
H+
H2O
H+
CH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
COOH
CH2OH
H OH
OHH
HOH
HO H
COOH
- H2O
- H2O
CH2OH
H O
OHH
HOH
H OH
CO
CH2OH
H O
OHH
HOH
HO
CO
H
CH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
CHO
Na(Hg)
CO2
Na(Hg)
CO2
CH2OH
H OH
OHH
HOH
HO H
CHO
Phản ứng giảm mạch carbon
CH2OH
OHH
OHH
HO H
CHO
CH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
CHO
H2OBr2 +
CH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
COOH
CaCO3
CH2OH
H OH
OHH
HOH
H OH
COO
2
CaH2O2
Fe3+
1.4 Carbohydrat
89
12.1 Carbohydrat
• Phản ứng của nhóm -OH
O
OH
H
H
H
HO
HO
H
H
OH
CH2OH
(CH3CO)2O
Piridin, 00C
CH2OCOCH3O
H
H
H
H
H
OCOCH3
H3COCO
H3COCOOCOCH3
β-D-Glucopyranose Penta-O-acetil-β-D-glucopyranose
Phản ứng tạo ester
Phản ứng tạo eter
O
OH
H
H
H
HO
HO
H
H
OH
CH2OH
Ag2O
CH3I
CH2OCH3O
OCH3
H
H
H
CH3O
CH3O
H
H
OCH3
β-D-Glucopyranose
1.4 Carbohydrat
90
12.1 Carbohydrat
Phản ứng tạo glycosid
Glycosid khi bị thủy phân sẽ tạo ra phần đường và phần aglycon
VD:
O
O
H
H
HO
H
HO
HO
H
H
CH2OH
OH
Phần đường Phần aglycon
Liên kết glycosid
Cách gọi tên glycosid:
Tên nhóm alkil + tên đường (thay ose thành osid)
p-Hydroxyphenyl β-D-glucopyranosid
O
O
H
H
HO
H
HO
HO
H
H
CH2OH CH2OHO
OH
CH2OH O
CH2OH
CH3
HO
O-Hydroxymetylphenyl β-D-glucopyranosidMetyl β-D-fructofuranosid
1.4 Carbohydrat
91
12.1 Carbohydrat
O
O
HO
OH
OH
OH
OO
HOH
HH
H
H
OH
OH
OH
O
O
HO
OH
OH
OH
OO
HOH
HH
OH
H
OH
H
OH
3-O-b-D-Galactopyranosyl quercitin 3-O-b-D-Glucopyranosyl quercitin
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14 15
161718
1920
21 22
23
24
25
26
27
28
29
O
OH
OH
H
HO
H
HOH
H
H
O1'2'
3'
4'5'
6'
3-O-b -D-Glucopyranosylstigmasterol
O
O
OH
OH
HO
O
O
O
OHH
HOHO
OH
HO
OHH
O
HO
H3CO
C=C
C
O
OH
H
Kaempferol 3-O-{6-[(6-O-E-feruloil)-β-D-galactopiranosil]-
β-D-glucopiranosid}
1.4 Carbohydrat
Một vài VD về glycosid
92
12.1 Carbohydrat
H
H OH
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH
H
HHO
H H
H
HO
O
O
OCu
H
Cu(OH)2
HOCH2
1
1
34
34
H
H OH
HH
H
OH
O
O
O
H
CH2OH
1
4
3
• Phản ứng tạo phức màu xanh với Cu(OH)2
Phức đồng màu xanh
C6H12O6
C2H5OH + CO22 2
2 CH3CHOHCO2H
HOOCCH2CCH2COOH
OH
COOH
+ H2O
CH3CH2CH2CO2H + +2CO2 2H2
CH3COCH3 + + + +C4H9OH C2H5OH CO2 H23
• Phản ứng lên men
D-Glucose
Lên men rượu
Lên men lactic
Lên men citric
Lên men butyric
Lên men
aceton-butylic
1.4 Carbohydrat
93
12.1 Carbohydrat
Có thể chia disacarid ra làm 2 loại: đường khử và đường không khử
Đường khử: Maltose, cellobiose, lactose…
• Maltose hay 4-O-(α-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranosid
4-O-(α-D-Glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosid 4-O-(α-D-Glucopyranosyl)-α-D-glucopyranosid
• Cellobiose
4-O-(β-D-Glucopyranosyl)-β-D-glucopyranosid
H
H OH
H
HO
H
H
OH
O
H
HHO
H
HO H
OH
O
O
HCH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
H
HHO
H
H
OH
O
H
HHO
H
HO H
OH
O
O
H
OH
H
H
H O
H
HO
H
HO H
OH
OCH2OH H
H OH
H
HO
H
H
OH
OCH2OH
1
4
12.1.2 Disacarid C12H22O11
1.4 Carbohydrat
• Lactose hay 4-O-(β-D-Galactopyranosyl)-D-glucopyranosid
CH2OH H
H OH
H
HO
H
H
OH
OCH2OH
1
4
H O
H
HO
H
H
OH
O
OH
H
CH2OHCH2OH
1
4
H O
H
HO
H
H
OH
O
OH
H
H
HHO
H
H
OH
O
OH
H
94
12.1 Carbohydrat
Đường không khử: Saccarose (đường mía) C12H22O11
HO
OCH2OH
HO H
H
CH2OHH
1
2
2
3
4
1
3 4
5
6
6
5O
H
HOH
HO
HO
H
H
CH2OH
O
H
Nối α- glucosid
Nối β- fructosid
2-O- (α-D-Glucopyranosyl)-β-D-fructofuranosid
Năng lực triền quang [α] = + 66,50
1 mol saccarose bị thủy phân cho ra 1 mol D-glucose và 1 mol D-fructose.
Sự thủy phân này làm thay đổi góc quay cực ban đầu của saccarose, từ (+)
chuyển thành (-). Hiện tượng này gọi là sự nghịch quay.
[α]D-glucose= + 52,70 [α]D-fructose= -92,40
Kết quả là dung dịch saccarose sau khi thủy phân có góc quay cực âm.
1.4 Carbohydrat
95
12.1 Carbohydrat
1. Trình baøy coâng thöùc Haworth vaø caáu traïng öu ñaõi cuûa caùc ñöôøng coù teân goïi
nhö sau
a. 6-(O-β-D-Galactopyranosyl)-D-galactopyranosid
b. 4-(O-α-D-Mannopyranosyl)-β-D-fructofuranosid
c. α-D-Galactopyranosyl (16)-β-D-glucopyranosyl (1 2)-β-D-fructofuranosid
d. α-D-Glucopyranosyl (16)-α-D-glucopyranosyl (1 2)-β-D-fructofuranosid
2. Goïi teân caùc ñöôøng theo danh phaùp IUPAC
OHO
OH
O
OH OH
OHHO
OH
OHO
HOOH
O
O
OH
HO
O
O
OH
HO
O
HOOH
O
OH OH
O
OH
CH2OH
CH2OH
HO
1.4 Carbohydrat
96
12.1 Carbohydrat
3. Gentiobiose, thuộc loại đường khử, là một disaccarid hiếm. Khi thủy giải
bởi dung dịch nước acid, Gentiobiose chỉ cho ra D-glucose. Cho Gentiobiose
tác dụng với CH3I/Ag2O cho dẫn xuất octametyl, chất này khi bị thủy giải bởi
dung dịch nước acid, sẽ cho một mol 2,3,4,6-tetra-O-metyl-D-glucopyranose
và một mol 2,3,4-tri-O-metyl-D-glucopyranose. Biết rằng Gentiobiose có chứa
một nối β-glycosid. Vẽ cấu trúc của Gentiobiose (trình bày bằng cấu trạng ghế)
và gọi tên Gentiobiose theo danh pháp quốc tế.
4. Trehalose laø moät disaccarid, coâ laäp ñöôïc töø naám men, coân
truøng…Trehalose thuoäc loaïi ñöôøng khoâng khöû, khi bò thuûy giaûi bôûi dung dòch
nöôùc acid seõ cho 2 mol D-Glucose. Trehalose bò thuûy giaûi bôûi enzym α-
glucosidase maø khoâng bò thuûy giaûi bôûi enzym β-glucosidase. Veõ caáu truùc
cuûa Trehalose (trình baøy baèng caáu traïng gheá) vaø goïi teân Trehalose theo
danh phaùp quoác teá.
1.4 Carbohydrat
97
12.1 Carbohydrat
- Polysacarid là những hợp chất bao gồm hàng trăm đến hàng nghìn gốc
monosacarid kết hợp với nhau bằng liên kết glycosid.
- Polysacarid không phải là đường khử và không làm thay đổi tính quay
quang.
- Polysacarid quan trọng và hay gặp là tinh bột, cellulose và glycogen.
CTTQ: (C6H10O5)n
12.1.3 Polysacarid
1.4 Carbohydrat
98
12.1 Carbohydrat
Tinh bột có 20% amylose và 80% amylopectin
Cấu trúc của amylose
1,4‘-(α-D-Glucopyranosid)
12.1.3.1 Tinh bột
3.1 Carbohydrat
99
Cấu trúc của amylopectin
- Tinh bột được sử dụng làm tá dược.
- Sản xuất giấy, keo dán hồ, xử lý nước.
- Cách cơ thể người tiêu hóa tinh bột: ở nước
bọt và bao tử có enzym glycosidase sẽ thủy
giải nối α-glycosid cho ra các phân tử glucose.
Ứng dụng:
12.1 Carbohydrat
Cây đay
Cây bông vải
Liên kết Hydrogen
12.1.3.2 Cellulose3.1 Carbohydrat
- Làm pha tĩnh trong sắc ký cột.
- Ester của cellulose:
• Nitrat cellulose: chất nổ, verni sơn.
• Acetat cellulose: tấm phim, giấy lọc, sợi tơ
tổng hợp…
- Eter của cellulose: methyl, etil,
propil…dùng làm chất ổn định, chất kết dính,
sản phẩm tẩy trang.
- Cacboximethylcellulose (CMC) : tá dược,
thành phần của thực phẩm ăn kiêng
Ứng dụng:
100
12.1 Carbohydrat
3.1 Carbohydrat12.1.3.3 Glycogen
- Dự trữ năng lượng (người, động vật, nấm…), điều hòa lượng glucose
ở mức cần thiết cho cơ thể.
- Tích lũy ở gan với tỷ lệ 20%
101
12.1 Carbohydrat
12.1.3.4 Chitin3.1 Carbohydrat
ÖÙng duïng
Baûo quaûn traùi caây
Laøm lôùp boïc aùo beân ngoaøi vieân thuoác
Haï cholesterol trong maùu…
3.1.3.5 Pectin
102
12.1 Carbohydrat
H2N CH
R
COOH
Trong đó gốc R
- Alkyl (mạch hở hoặc nhánh)
- Cycloalkyl, Ar-, gốc dị vòng
- Chứa hoặc không chứa một số nhóm chức (-SH, -OH)
12.2 Acid amin, peptid và protein12.2.1 Acid amin (amino acid)
103
Austria, Vienna, 2015COOH
H
R
H2N
H3N CH
R
COO
L-Aminoacid
Acid amin có dạng ion lưỡng cực
Dạng cation Dạng anionIon lưỡng cực
Acid amin hiện diện chủ yếu ở dạng nào trong 3 dạng trên là tùy thuộc
vào pH của môi trường. Ở pH trung gian thì acid amin ở dạng ion lưỡng
cực (giá trị pH này gọi là điểm đẳng điện pI )
H3N CH
R
COO H2N CH
R
COOH3N CH
R
COOHHO-
H3O+
1049 acid amin thiết yếu: Isoleusine, Leucine, Lysine, Methionine, Phenylalanine, Threonine,
Tryptophan , Valine và Histidine
Dựa vào sự khác nhau về điểm đẳng điện, người ta có thể tách hỗn
hợp acid amin thành các cấu tử riêng biệt bằng phương pháp điện di
VD: Tách hỗn hợp 3 acid amin : lysin (tính kiềm), alanin (trung tính),
acid aspartic (tính acid)
H2N CH2CH2CH2CH2 CH
NH2
COOH
CH3 CH
NH2
COOH
HOOC CH2CH2 CH
NH2
COOH
Lysin, pI = 9,74
Alanin, pI = 6,00
Acid aspartic, pI = 2,77
3.2 Acid amin, peptid và protein
105
12.2 Acid amin, peptid và protein
- +
Tấm giấy trước khi điện di
- +
Tấm giấy sau khi điện di
pH =6,00
H3N CH2CH2CH2CH2 CH
NH3
COOH
OOC CH2CH2 CH
NH2
COO
CH3 CH
NH3
COO
3.2 Acid amin, peptid và protein
106
12.2 Acid amin, peptid và protein
CH3 CH
CH3
CH2 CH2 COOHBr2, PBr31.
2. H2OCH3 CH
CH3
CH2 CH COOH
Br
NH3CH3 CH
CH3
CH2 CH COOH
NH2
CH3CHONH3, HCN
CH3 CH
NH2
CN CH3 CH
NH2
COOHH3O+
CH2(COOEt)2
Br2
CCl4CHBr(COOEt)2
N
O
O
K
N
O
O
CH(COOEt)2EtO-
Ar X
N
O
O
C
Ar
(COOEt)2
H3O+
Ar CH
NH2
COOHt
O
- Từ α-halogenoacid
CH2(COOEt)2
NaOEt
EtOH
i_C4H9_Bri_C4H9_CH(COOEt)2
HCl i_C4H9_CH2COOH
Br2 i_C4H9CHBrCOOH
NH3
i_C4H9CHNH2COOH
lượng thừa
Leucin (45%)
Alanin
- Tổng hợp Strecker
- Từ ester malonat
- Tổng hợp Gabriel
3.2 Acid amin, peptid và protein
12.2.1.1 Tổng hợp acid amin
107
12.2 Acid amin, peptid và protein
+H2N CH
R
COOH C2H5OHHCl
NH3 CH
R
COOC2H5 Cl-+
Ag2O
H2N CH
R
COOC2H5+ +AgClH2O
R CH
NH2
COOH +
O
C
CH RN
H
H
O
C
CHR N
H
H
O
Cu
O
2 Cu2+
+H2N CH
R
COOH NH3 CH
R
COCl Cl-+
+PCl5 POCl3
- Các phản ứng của nhóm carboxyl
• Tạo muối với base
• Tạo ester
• Tác dụng với PCl5
• Phản ứng loại nhóm COOH (decarboxyl hóa)
H2N CH
R
COOH +t 0
H2N CH2 R CO2
Màu xanh thẩm
12.2.1.2 Tính chất hóa học của acid amin3.2 Acid amin, peptid và protein
108
12.2 Acid amin, peptid và protein
- Các phản ứng của nhóm amino
H2N CH
R
COOH + HNO2 HO N N CH
R
COOH HO CH
R
COOH + N2
• Phản ứng với acid nitrơ (HNO2)
Hợp chất diazoic
• Phản ứng alkyl hóa (RX)
H2N CH2 COOHCH3I
HN
CH3
CH2 COOH (CH3)2N CH2 COOH (CH3)3N CH2 COOH+
I-
CH3I CH3I
• Phản ứng alcyl hóa (RCOCl)
+ H2N CH2 COOHCH3COCl CH3CONHCH2COOH + HCl
• Phản ứng tạo imin với hợp chất carbonyl
H2N CH
R
COOH+R' C O R' C N CH
R
COOH
3.2 Acid amin, peptid và protein
109
12.2 Acid amin, peptid và protein
• Phản ứng với thuốc thử Ninhydrin
C
O
O
O + H2N CH
R
COOH_ H2O
C
O
O
N CH
R
COOH
t0
C
O
O
H
N CH R
H2O+C
O
O
NH2
H
+ RCHO
C
O
O
NH2
H
C
O
O
OC
O
O
N C
O
OH
H+_C
O
O
N C
O
O
-
Phức màu xanh tím
Ninhydrin
3.2 Acid amin, peptid và protein
110
12.2 Acid amin, peptid và protein
- Các phản ứng do sự tham gia của hai nhóm carboxyl và amino
• α-aminoacid
t0
H2O_R CH
HNH
C
O
OH
RCH
NH H
C
O
HO
2NH
CH
NH
C CH
R
O
R
O
Dicetopiperazin
• β-aminoacid
t 0
_R CH
NH2
CH2 COOHNH3
R CH CH COOH
• Các , , ε -aminoacid
H2O
CH2 CH2
H2C C O
HONH2 NH
CH2 CH2
H2C C O
H2O
CH2
H2C CH2
C OHOCH2
NH2
CH2
H2C CH2
C OH2C
NH
4-Butanlactam
5-Pentanlactam
3.2 Acid amin, peptid và protein
111
12.2 Acid amin, peptid và protein
H2N CH
R
COOH H2N CH
R
COOHH2O H2N CH
R
C
O
NH CH
R
COOH
H3N CH2 C
O
NH CH
CH
CH3H3C
C
O
O
Peptid là amid được hình thành do các chức acid và chức amin của
các acid amin tương tác với nhau. Tùy vào số acid amin người ta
chia peptid thành: dipeptid, tripeptid,…polypeptid.
Qui ước gọi tên peptid
H3N CH
CH
CH3H3C
C
O
NH CH2 C
O
O
Glycylvalin
(Gly-Val)Valylglycin
(Val-Gly)
Liên kết peptid
3.2 Acid amin, peptid và protein
12.2.2 Peptid
12.2.2.1 Định nghĩa và danh pháp
112
12.2 Acid amin, peptid và protein
H3N CH2 C
O
NH CH
CH
CH3H3C
C
O
NH CH
CH2
C
O
O Glycylvalylphenylalanin
(Gly-Val-Phe)
N- cuối mạch C- cuối mạch
Pro-Leu-GlyNH2 C
O
NH CH C
O
NH CH2 C
O
O
CH2
CH
CH3 CH3
3.2 Acid amin, peptid và protein
113
Cầu nối disulfide
Frederick Sanger (1918-2013)
02 Giải Nobel Hóa học 1958, 1980
12.2 Acid amin, peptid và protein
12.2.2.2 Xác định cấu trúc của peptid
• Có những acid amin nào trong phân tử
• Có bao nhiêu acid amin trong phân tử
• Trật tự liên kết giữa các acid amin trong phân tử
Nhờ máy phân tích amino acid
* Thủy giải bằng dd HCl 6M, 110°C, 24h.
* Sắc ký
20 60 100 140 180 220 260
Acid aspartic
Serin Prolin
Glycin
Cystin
Dung dòch giaûi ly (ml)
Ñoä haáp thu
3.2 Acid amin, peptid và protein
114
Giải Nobel Hóa học 1972
12.2 Acid amin, peptid và protein
Phương pháp giảm cấp Edman
H3N CH2 C
O
NH CH
CH
CH3H3C
C
O
NH CH
CH2
C
O
O Glycylvalylphenylalanin
(Gly-Val-Phe)
Phenylisothiocyanat
C6H5NCS
- Sự giảm cấp sẽ không còn hiệu quả sau 25 lần cắt.
- Đối với peptid và protein lớn:
Thủy giải bán phần cho ra một số mãnh nhỏ
Tách rời các mảnh nhỏ này; xác định thứ tự acid amin của từng mảnh
nhỏ bằng sự giảm cấp Edman
Sau cùng tìm hiểu xem các mảnh này đã ghép nhau như thế nào
3.2 Acid amin, peptid và protein
115
Trật tự liên kết giữa các acid amin trong phân tử
Phương pháp khối phổ
Pehr Victor Edman (1916-1977)
12.2 Acid amin, peptid và protein
116
Bảo vệ nhóm chức acid: chuyển nhóm acid thành ester methyl hay benzyl bằng
pư ester hóa, sau đó loại bỏ nhóm bảo vệ bằng pư thủy phân trong môi trường kiềm
Bảo vệ nhóm chức amin: bằng nhóm tert-butyloxycarbonyl (Boc), sau đó loại bỏ
nhóm bảo vệ bằng CF3COOH
hoặc bằng nhóm fluorenylmethyloxycarbonyl amide (Fmoc),
sau đó loại bỏ nhóm bảo vệ bằng kiềm
12.2.2.3 Tổng hợp peptid3.2 Acid amin, peptid và protein12.2 Acid amin, peptid và protein
117
3.2 Acid amin, peptid và protein12.2 Acid amin, peptid và protein
118
3.2 Acid amin, peptid và protein
Robert Bruce Merrifield (1921-2006)
Giải Nobel Hóa học 1984
Phương pháp tổng hợp pha rắn Merrifield
12.2 Acid amin, peptid và protein
Protid là những polypeptid có phân tử lượng lớn (>10.000), > 50 acid amin
Phân loại:
• Dựa vào hình dạng : protein hình cầu và protein hình sợi
• Dựa vào thành phần cấu tạo: holoprotein và heteroprotein
• Dựa vào chức năng của protein: protein cấu trúc, vận chuyển, xúc
tác, tải thông tin
12.2.3 Protein (protid)
Định nghĩa và phân loại
119
Tính chất
• Chất keo, không có nhiệt độ nóng chảy đặc trưng
• Quang hoạt, quay trái
• Protein bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt, pH
3.2 Acid amin, peptid và protein12.2 Acid amin, peptid và protein
120
Các liên kết hóa học trong phân tử protein
1. Liên kết peptid (peptide bond)
2. Cầu nối disulfide (disulfide bridge)
3. Liên kết hydrogen (hydrogen bond)
4. Liên kết ion (ionic bond)
5. Tương tác kỵ nước (hydrophobic interactions)
3.2 Acid amin, peptid và protein12.2 Acid amin, peptid và protein
- Cấu trúc bậc một
Chỉ số lượng, thành phần, thứ tự
của các acid amin. Các liên kết
peptid quyết định cấu trúc bậc 1.
- Cấu trúc bậc hai
Mạch polypeptid có dạng xoắn ốc
hay gấp khúc. Cấu trúc bậc 2 do
liên kết hydro quyết định.
Cấu trúc protein
121
Nguyễn Thị Thu Trâm
- Cấu trúc bậc ba
Nói đến tất cả các đoạn cấu trúc bậc hai,
toàn thể phân tử protein sẽ cuộn thành
hình gì trong không gian ba chiều. Cấu
trúc bậc 3 do liên kết disulfur, lk ion,
tương tác kỵ nước quyết định.
- Cấu trúc bậc 4
Khi nói đến việc kết hợp hai hoặc nhiều
chuỗi dây peptid trong một protein hoàn
chỉnh. Cấu trúc bậc 4 do lk ion, tương
tác kỵ nước quyết định.
3.2 Acid amin, peptid và protein12.2 Acid amin, peptid và protein
122
12.3 Lipid
Xà bông
CH2 O C
O
R1
CHOC
O
R2
CH2 O P
O
O CH2 CH2
O
N(CH3)3
Phosphalidylcholin (Lecithin)
123
Định nghĩa
- Là hợp chất hữu cơ có trong động
vật, thực vật
- Thường là ester của acid béo (đôi khi
là dẫn xuất của acid béo)
- Không tan trong nước, tan trong
dung môi hữu cơ, không bay hơi, độ
nhớt cao
3.3 Lipid
Vai trò và ứng dụng
- Dự trữ năng lượng, là yếu tố cấu trúc
cơ bản của cơ thể sống
- Trong công nghiệp, lipid dùng để sản
xuất xà phòng, sơn, vecni…
- Trong ngành dược, lipid dùng làm
dung môi pha chế thuốc tiêm, làm tá
dược thuốc mỡ, thuốc cao dán.
- Sáp (Waxes), mỡ động vật
(fat), dầu thực vật (oil)
- Xà phòng (soap)
- Phospholipid
- Prostaglandin và Eicosanoid
- Steroid
12.3 Lipid
124
Sáp (Waxes), mỡ động vật (fat), dầu thực vật (oil) 12.3 Lipid
Hiện tượng chất béo bị “ôi”
(CH2)n C
H
C
H
(CH2)nO2
(CH2)n C
H
C
H
(CH2)n
O O
(CH2)n C
O
OH H C
O
(CH)2n
Các chỉ số hóa học của chất béo
- Chỉ số acid: là số mg KOH cần thiết để trung hòa các acid tự do có trong
1g chất béo.
- Chỉ số xà phòng hóa: là số mg KOH cần thiết để trung hòa các acid tự do
và để xà phòng hóa các ester có trong 1g chất béo.
- Chỉ số ester: là số mg KOH cần thiết để xà phòng hóa các ester có trong
1g chất béo.
- Chỉ số iod : là số gam iod kết hợp với 100g chất béo. 125
Sáp (Waxes), mỡ động vật (fat), dầu thực vật (oil) 12.3 Lipid
126
Xà phòng (soap)
Xà phòng: là hỗn hợp muối kiềm của các acid béo
DẦU COONa
COONaNaOOC
NaOOC
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
Chất tẩy rửa tổng hợp
SO
O
ONa
OS
O
O ONa
Natri alkyl benzensulfonat Natri luarylsulfat
12.3 Lipid
127
1.6 LipidPhospholipid
Bao gồm: glycerophospholipid và sphingomyelin
C12
-C20
Gly
ce
rophospholip
id
12.3 Lipid
128
Sphin
gom
yelin
Phospholipid 12.3 Lipid
Khung gonan
(1,2-cyclopentanoperhydrophenanthren)
• Sterol
• Acid mật
• Nội tiết giới tính
• Nội tiết thượng thận (Cortinoid)
• Glycosid tim
• Sapogenin
• Steroid alcaloid
Steroid 12.3 Lipid
- Cách đánh số
A B
C D1
2
3
4
5
6
7
8
910
11
12
13
1415
16
17
Cholesterol
- Hóa lập thể của khung gonan
- Khung gonan có 6 C*
- Vòng B&C, C&D : trans; A&B : trans hay cis
• A&B: trans dãy α (allo)
• A&B: cis dãy β (normal)
18
19
20
21 22
HO
1
2
3
4
56
7
8
9
10
11
12
13
1415
16
17
23
24 25
26
27
Steroid 12.3 Lipid
A B
C D
A
B
C D
A&B: trans
dãy α (allo)
A&B: cis
dãy β (normal)
- Các nhóm thế hướng lên mặt phẳng trung bình có cấu
hình β , ngược lại là α , những nối chưa xác
định được cấu hình .
- Nhóm thế tại C13 luôn hướng lên (cấu hình β).
13
13
Steroid 12.3 Lipid
Sterol
- Sterol có trong mỡ động vật, dầu thực vật.
- Chất kết tinh.
- Cholesterol, cholestanol, coprostanol: sterol động vật.
- Ergosterol, stigmasterol: sterol thực vật.
- Sterol vi sinh vật: tách từ nấm, mốc.
HO
Cholesterol Stigmasterol
HO
Steroid 12.3 Lipid
Cholesterol (C27H46O)
Cholesterol
HO
-Tinh thể, tnc= 149oC, [α]D= -39
- Cholesterol có vai trò quan trọng trong sự
hình thành cấu trúc tế bào và kích thích tố
(hormon).
- Cholesterol liên kết với lipoprotein để lưu
hành trong máu. LDL chuyển cholesterol tới
các tế bào, HDL chuyển cholesterol về gan để
bài tiết.
- Khi lượng LDL > HDL thì tỉ lệ cholesterol
trong máu sẽ tăng lên gây triệu chứng bệnh
tim mạch nguy hiểm.
HO
H2/Pt
HO
CrO3
O
Zn/Hg, HCl
Cholesterol Cholestanol Cholestanon Cholestan
Sterol
Steroid 12.3 Lipid
Ergosterol (C28H44O)
HO
Ergosterol
- Tinh thể, tnc= 163oC, [α]D= -130
- Ergosterol và cholesterol là nguyên
liệu để sản xuất vitamin D2 và D3
HO
R
OH
R
HO
CH2
R
HO
R
HO
R
Ergosterol
Tiền vitamin D
Vitamin D2
(Ergocalciferol)LumisterolTachysterol
hγ
hγ hγ hγ
Sterol
Steroid 12.3 Lipid
HO
OH
R
HO
CH2
R
HO
R
HO
R
hγhγhγ
hγ
7-Dehydrocholesterol
Tiền vitamin D
Vitamin D3 (Cholecalciferol)
Vitamin D4 : R =
Sterol
Steroid 12.3 Lipid
Stigmasterol (C29H48O)
Stigmasterol
- Tinh thể, tnc= 1700C, [α]D= -40
- Trong dầu đậu nành, tồn tại
dưới dạng acetat
β– Sitosterol
HO
1
3
5 7
9
1113
15
17
2021 22
23
25
26
27
28
29
18
19
24
HO
1
3
5 7
9
1113
15
17
2021 22
23
25
26
27
28
29
18
19
24
Sterol
Steroid 12.3 Lipid
Các acid mật
- Có nhiều trong dịch mật
- Khung gonan bảo hòa, chứa nhiều nhóm –OH (3, 6, 7, 11,12)
hầu hết có cấu hình α. Tại C17 gắn gốc chứa nhóm –COOH
COOH
A B
24
COOH
A B
27
C24 C27
Steroid 12.3 Lipid
Hormon là những chất do các tuyến nội tiết sinh ra, có tác
dụng gây nên các phản ứng sinh lý khác nhau.
Khung Estran
Estrogen
Khung Androstan
Androgen
Khung Pregnan
Progestagen
18
19
20
Các hormon
Steroid 12.3 Lipid
Các hormon sinh dục
- Hormon sinh dục nữ :
Estrogen : điều hòa các chức phận
của cơ quan sinh dục và làm phát triển
các cơ quan này ở giai đoạn dậy thì.
HO
O
Khung Estran
HO
OH
OH
HO
OH
HO
OH
Estron Estriol
17α-Estradiol17 β -Estradiol
Các hormon
Steroid 12.3 Lipid
Progestagen
Khung Pregnan
O
O
HO
OHProgesteron
Pregnandiol
- Hormon sinh dục nam:
Khung Androstan
HO
O
HO
O
HO
O
O
OHAndrosteron
5-iso-androsteron
Dehydro epi androsteron Testosterol
Các hormon
Steroid 12.3 Lipid
Các hormon tuyến thượng thận
X = H : Mineralocorticoid
X = OH : Glucocorticoid
O
HO
O
OH
X
1
3
11 17
21
O
HO
O
OH
CHO
Các mineralocorticoid có tác dụng tăng
thải K+, H+, tái hấp thu Na+ và giữ
nước, giúp điều hòa đường huyết
Aldosteron
Các hormon
Steroid 12.3 Lipid
Các Glucocorticoid tác động lên sự chuyển hóa glucid, protein, lipid
O
HO
O
OH
O
O
O
OH
OH
O
HO
O
OH
OH
Corticosteron CortisonCortisol
Terpen là những hydrocarbon có công thức chung là bội số
của phân tử isopren (C5H8)n
CH2 C
CH3
CH CH2n CH2 C
CH3
CH CH2 n
Isopren
Đầu Đuôi ĐuôiĐầu Monoterpen
12.4 Terpenoid
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
(C5H8)n
n = 1 C5H8 Hemiterpen (isopren)
n = 2 C10H16 Monoterpen
n = 3 C15H24 Sesquiterpen
n = 4 C20H32 Diterpen
n = 5 C25H40 Sesterterpen
n = 6 C30H48 Triterpen
n = n (C5H8)n Polyterpen (cao su thiên nhiên)
12.4 Terpenoid
Tinh daàu hoa hồng
30-40% Geraniol
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
35-55% Citronellol
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
5-10% Nerol
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
Caùc thaønh
phaàn khaùc
Các dẫn xuất của monoterpen không vòng
• Dẫn xuất alcol
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH 1
2
3
4
5
6
78
OH
1
2
3
4
5
6
78
CH2OH
Geraniol NerolLinalol Citronellol
trans cis
12.4 Terpenoid
• Dẫn xuất aldehyd
1
2
3
4
5
6
78
CHO
1
2
3
4
5
6
78
CHO
Geranial, Citral a Neral, Citral b Citronellal
1
2
3
4
5
6
78
CHO
Điều chế Citral b trong công nghiệp:
CH3
C
O
CH3
C2H2
NaNH2 H3C
C
CH3
OHCHC H2/Pd
H3C
C
CH3
OHH2C=HC PBr3C
H3C CH3
BrH2CC2H5OOC
O
HBr
C2H5OOCO
H2O, HO- O ClCH2COOC2H5
COOC2H5
OH
H2O-
CHOCOOC2H5
1. DIBAH
2. H3O+
Citral b
Zn
12.4 Terpenoid
Citral a
β-Ionon α -Ionon
CHO(CH3)2CO
H2O
C
CH3
O C
CH3
OH
H+C
CH3
OH
H
C
CH3
OH
C
CH3
O
Vitamin A
12.4 Terpenoid
O BrCH2CN
Zn
CN
OH
H2OCOOH
1. ROH (H+)
2. LiAlH4
3. MnO2
CHO(C6H5)3P CH C
CH3
CH COOR
COOR
CH2OH
LiAlH4
Vitamin A :
- Chaát keát tinh maøu vaøng, t0nc = 64
0C.
- Giuùp saùng maét.
- Laàn ñaàu tieân ñöôïc tìm thaáy trong daàu gan
caù (1931).
- Coù nhieàu trong gan caù vaø loøng ñoû tröùng.
Vitamin A
12.4 Terpenoid
1
45
7
6
8
9
2
3
10
Limonen α-Terpinen β-Terpinen γ-Terpinen Terpinolen α-Phelandren β-Phelandren
Khung p-mentan
1,8-Mentadien ( -Mentadien)1,8
Monoterpen 1 vòng
12.4 Terpenoid
Các dẫn xuất của monoterpen một vòng
• Dẫn xuất alcol
OH
OH
OH
OH
Menthol
3-Hydroxi-p-mentan
cis-Terpin-1,8
1,8-Dihydroxi-p-mentan
O
Cineol-1,8
1,8-epoxi-p-mentan
α-Terpineol
Từ α-Pinen (thành phần chính trong tinh dầu thông) điều
chế α-Terpineol, cis-Terpin-1,8, Cineol-1,8
12.4 Terpenoid
CH(CH3)2OH
CH3
CH(CH3)2OH
CH3
CH(CH3)2
CH3 OH
CH(CH3)2CH3
OH
OH
12.4 Terpenoid
H+ H2O
OH
H+
H2O
OH
OH
H2O
O
α-Pinen
α-Terpinol cis-Terpin-1,8 Cineol-1,8
OH
OH
H+H2O
O
H
OH
OH
H+H2O
OH
OCH3
Cineol-1,8
cis-Terpin-1,8trans-Terpin-1,8
12.4 Terpenoid
1
2
3
4
5
6
7
Thujan CaranPinan Camphan
(Bornan)
Fenchan
1 23
45
6
7
2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]heptan
1
2
34
5
6
7
1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptan
Các dẫn xuất của monoterpen hai vòng
12.4 Terpenoid
• Nhóm pinan
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
α-Pinen β-Pinen
• Nhóm Camphan
O1
2
3
4
5
6
78 9
10
Camphor
1
2
3
4
5
6
789
10
O
10
8
9
1,7,7-Trimethylbicyclo[2.2.1]heptan-2-on
Cây long não
Cinnamomum camphora
12.4 Terpenoid
Tổng hợp Camphor từ α-Pinen
HCl15o
Cl
Cl- Cl-Cl
HCl
CH2
CH2
CH3COOH
C
O
OH3C
OH2O
CH3COOH
HO O
α-Pinen
CamphorCamphen
12.4 Terpenoid
Sesquiterpen C15H24
• Sesquiterpen không vòng (có 4 liên kết đôi)
• Sesquiterpen 1 vòng (có 3 liên kết đôi)
• Sesquiterpen 2 vòng (có 2 liên kết đôi)
• Sesquiterpen 3 vòng (có 1 liên kết đôi)
α-Facnesen
(trong tinh dầu sả)β-Salinen
(trong tinh dầu cần tây)
Punctaporonin A
OH
HOH2C
OH
12.4 Terpenoid
Diterpen C20H32
Diterpen không vòng & diterpen vòng
• Diterpen không vòng
CH2OH16
11 7 3
2
1
Phytol
(2E-7R,11R)-3,7,11,15-Tetramethylhexadeca-2-enol
O
O
CH3
gốc Phytyl
Vitamin K1 (2-methyl-3-phytyl-1,4-naphtoquinon)
12.4 Terpenoid
• Diterpen vòng
1-methyl-7-isopropilphenanthren
CH3 COOH
CH3
CH3 COOH
CH3
Acid abietic Acid sapietic
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1213
A B
C
14
12.4 Terpenoid
Polyterpen (C5H8)n
- Cao su thiên nhiên
Polyisopren
C
CH3
CH2
C
H
CH2 CH2
C
CH3
C
CH2
H
CH2
C
CH3
C
CH2
H
Nhựa cao su - dạng cis
C C
CH2
CH3
H
CH2 CH2
C
CH3
C
H
CH2 CH2
C C
CH3
H
CH2
Nhựa Két (gutta-percha) - dạng trans
CH2 C
CH3
CH CH2 n
12.4 Terpenoid
• Lưu hóa cao su: chuyển cao su từ
trạng thái mạch thẳng sang trạng thái
không gian 3 chiều
* Lưu huỳnh
* Selen
* Peroxit
Mục đích : làm cho cao su bền hơn,
dai hơn và đưa cao su trở thành sản
phẩm được ứng dụng rộng rãi trong
cuộc sống
Tính đàn hồi ở cao su:
+ Nhờ quá trình lưu hóa
+ Do cấu hình cis
- Cao su tổng hợp
• Cao su Buna (1,3-butadien)
cao su Buna-N (butadien-1,3
+ vinylcianid)
cao su Buna-S (butadien1,3
+ styren)
• Cao su Neopren (2-
clorobutadien-1,3)
- Cao su silicon
Si(CH3)2 O Si(CH3)2 O
12.4 Terpenoid
Acid nucleic là một polyester của acid phosphoric +
đường pentose + base hữu cơ.
O P
O
O
O
Base
Đường
Base
Đường O P
O
O
O
Nucleosid Nucleotid
• Phần đường : D(-) – ribose và D(-)-2-deoxyribose.
• Phần base : purin và pyrimidin.
12.5 Acid nucleic
Phần đường của acid nucleic
CH2OH
OHH
OHH
H OH
CHO1
2
3
4
5
D(-) – Ribose
CH2OH
OHH
OHH
H H
CHO1
2
3
4
5
D (-)-2-Deoxyribose β
H
H
OH
H
OH
H
OHOHOH2C
1
23
4
5
β -D(-) - Ribofuranose
H
H
OH
H
H
H
OHOHOH2C
1
23
4
5
-D(-) 2-Deoxyribofuranose
Acid Ribo Nucleic
(ARN)
Acid Deoxyribo Nucleic
(ADN)
12.5 Acid nucleic
Phần đường của acid nucleic
CH2OH
OHH
OHH
H OH
CHO1
2
3
4
5
D(-) – Ribose
CH2OH
OHH
OHH
H H
CHO1
2
3
4
5
D (-)-2-Deoxyribose β
H
H
OH
H
OH
H
OHOHOH2C
1
23
4
5
β -D(-) - Ribofuranose
H
H
OH
H
H
H
OHOHOH2C
1
23
4
5
-D(-) 2-Deoxyribofuranose
Acid Ribo Nucleic
(ARN)
Acid Deoxyribo Nucleic
(ADN)
12.5 Acid nucleic
Phần base của acid nucleic
Các base purin
N
N
N
N
NH2
H
1
2
3
4
5
6
N
N
N
N
NH2 H
1
2
3
4
5
6
N
N
N
N
NH2 H
CH3 1
2
3
4
5
6
N
N
N
N
H
1
2
3
4
5
6
CH3NH
Adenin
1-methyladenin 6-methylaminoadenin
N
N
N
N
H
1
2
3
4
5
6
Purin
N
N
N
N
O
H
H2N
H
1
2
3
4
5
6
N
N
N
N
O
H
H2N
H
1
2
3
4
5
6
Guanin
N
N
N
N
O
H
H
1
2
3
4
5
6
CH3HN
2-methylaminoguanin
N
N
N
N
O
H
H
1
2
3
4
5
6
(CH3)2N
2-Dimethylaminoguanin
N
N
N
N
O H
H2N
CH3
1
2
3
4
5
6
1-methylguanin
12.5 Acid nucleic
Các base pyrimidin
N
N
O
H
O
H
CH3
N
NO
H
NH2
N
N
O
H
O
H
1
3
24
5
6
Uracil ThyminCytosin
N
N
Tóm lại, có thể chia acid nucleic thành 2 loại lớn:
+ Acid ribonuleic (ARN): khi thủy phân cho D-ribose, acid photphoric, adenin,
guanin, cytosin, uracil
+ Acid deoxyribonucleic (AND): khi thủy phân cho D-2-deoxyribose, acid
photphoric, adenin, guanin, cytosin, thymin
Acid nucleic12.5 Acid nucleic
Cấu tạo của các nucleosid
Nucleosid là tổ hợp giữa đường ribose hoặc deoxyribose với các base
purin hoặc pyrimidin.
• Adenosin (Ribose + Adenin)
• Guanosin (Ribose + Guanin)
• Thymidin (Deoxyribose + Thymin)
• Cytidin (Ribose + Cytosin)
• Uridin (Ribose + Uracil)
Cấu tạo :
HOH2C
H
H
OH
H
OH
H
O
N
N
N
N
NH2
1
3
5 7
6
9
HOH2C
H
H
OH
H
OH
H
O
N
N
N
NH2N
O
H1
3
5
76
9
Adenosin (Ribose + Adenin) Guanosin (Ribose + Guanin)
Acid nucleic12.5 Acid nucleic
HOH2C
H
H
OH
H
H
H
O
3
N
N
O
CH3H
O3
HOH2C
H
H
OH
H
OH
H
O
N
NO
NH2
HOH2C
H
H
OH
H
OH
H
O
3
N
N
O
H
O
Thymidin (Deoxyribose + Thymin) Cytidin (Ribose + Cytosin) Uridin (Ribose + Uracil)
Liên kết glycosid
Acid nucleic12.5 Acid nucleic
Cấu tạo của nucleotid
Nucleotid là nucleosid photphat
N
N
N
N
NH2
1
3
5 7
6
9
HOH2C
H
H
O
H
OH
H
O
PO OH
OH
3
HOH2C
H
H
O
H
OH
H
O
PO OH
OH
N
N
O
H
O
Adenosin phosphat Uridin phosphat
Acid nucleic12.5 Acid nucleic
Cấu tạo của acid nucleic
Acid nucleic12.5 Acid nucleic
1
7
1
32
5
34
6
9
8
Acid nucleic12.5 Acid nucleic