Реакции, обусловленные наличием двух функциональных групп в
молекуле: а) Образование окрашенных комплексных солей с тяжелыми металлами… ( реакция может рассматриваться как качественная на α –аминокислоты) б) Образование петидов и белков при взаимодействии нескольких аминокислот. Схема процесса пептидного синтеза:
Все пептиды и белки имеют N-конец (со свободной аминогруппой) и С-конец (со свободной карбоксильной группой). Называют пептиды (и белки), последовательно перечисляя входящие в них аминокислоты (начиная с N-конца) с суффиксом «ил», последняя аминокислота (на С-конце) имеет свое обычное неизмененное название. Например: глицил-аланил-лизин. 15.3.Химические свойства пептидов
Уникальные химико- биологические свойства пептидов и белков обусловлены двумя факторами: 1) Качественный и количественный состав входящих аминокислот. 2) Последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Изомеры пептида можно получить, поменяв местами аминокислоты.
Химические свойства пептидов аналогичны свойствам отдельных аминокислот – идут реакции по NH2-группе, по СООН-группе и по функциональным группам в радикалах. Кроме того, для них характерна реакция гидролиза, которая может протекать в кислой или щелочной среде. В зависимости от характера среды продуктами гидролиза будут соли аминокислот по NH2-группе или по СООН-группе, соответственно. а) Гидролиз пептидов в кислой среде:
б) Гидролиз пептидов в щелочной среде:
15.4.Примеры решения задач Пример 36. Массовая доля водорода как элемента в смеси этана и диметиламина равна 16,66%. Какой объем этой смеси надо пропустить в 215 мл 20% раствора серной кислоты с плотностью 1,14 г/мл, чтобы получить кислую соль? Решение: 1) Напишем уравнение реакции: (CH3)2NH + H2SO4 (CH3)2NH2HSO4 2) Определяем количество вещества серной кислоты n (H2SO4) =215∙1,14∙0,2/98=0,5(моль) 3) Определим количество вещества этана в смеси: n (амина) = n (кислоты) = 0,5(моль) Пусть n (этана)=x моль, тогда n(H) в этане = 6x(моль) ; n(H) в амине = 7∙0,5 = 3,5(моль) 4) Масса смеси m(смеси) = 30x + 45∙0.5 = 30x + 22,5 ωH) = m(H):m(смеси) = (6x+3,5):(30x + 22,5) = 0.1666 5) Отсюда: 36x + 21,6 = 30x + 22.5; 6x = 0,9; x = 0,15 n(смеси) = 0,15 + 0,5 = 0,65(моль); V(смеси) = 0,65∙22.4 = 14,56(л). Ответ: 14,56л(н.у.) Пример 37. Смесь пропиламина и диэтилового эфира полностью сожгли в кислороде. Продукты сгорания пропустили через колбу с раствором концентрированной серной кислоты. Масса колбы при этом увеличилась на 133,65 г. Объем газообразных продуктов на выходе из колбы составил 132,75 л (н.у.). Найдите массовую долю эфира в исходной смеси. Решение: 1) Напишем уравнения реакций: а) C3H7NH2 + 5,25 O2 3 CO2 + 4,5 H2O + 0,5 N2 x 3x 4,5x 0,5x б) (C2H5)2O + 6 O2 4 CO2 +5 H2O y 4y 5y 2) Пусть n(амина) = x моль, а n(эфира) =y моль Из полученных продуктов сгорания раствором серной кислоты поглощается только вода. Тогда: Масса воды m(H2O) = 133,65(г) Количество вещества воды n (H2O) = 133,65:18 =7,425(моль) 3) Из уравнений а) и б) количество вещества воды равно 4,5x + 5y Следовательно, n (H2O) =4,5x + 5y = 7,425(моль) 4) Определяем количество вещества газообразных продуктов n (газообр. прод.) = 132,75:22,4 = 5,926(моль); В соответствии с уравнениями а) и б) n (газообр . прод.) = n(CO2) + n(N2) = 3x + 4y +0,5x; 5) Составляем два уравнения с двумя неизвестными: 4,5x + 5y = 7,425 3,5x + 4y = 5,926 6) Отсюда x = 0,15 и масса амина m(амина) = 0,15 ∙ 59 =8,85(г) y = 1,35 и масса эфира m(эфира) = 1,35 ∙ 74 =99,9(г) 7) Масса смеси m (смеси) = 8,85 + 99,9 = 108,75(г), а массовая доля эфира ω(эфира)= 99,9:108,75 = 0,9186 (91,86%) Ответ: ω(эфира)= 91,86% Пример 38.Продукты сгорания 6 г аминокислоты в избытке кислорода пропустили через трубку с Р2О5, а затем через избыток раствора гидроксида кальция. Масса трубки с Р2О5 увеличилась на 3,6 г, а масса выпавшего осадка равнялась 16 г. Объем газа, оставшегося после поглощения кислорода составил 896 мл (н.у.). Определите формулу аминокислоты. Решение: 1) Напишем уравнения реакций6 а) CxHyOzNk + O2 CO2 +H2O + N2 + (O2 остаток ) б) P2O5 + 3 H2O 2 H3PO4 в) CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O 2) В трубке с Р2О5 остается вода. п (Н2О) = 3,6:18 = 0,2(моль); п (Н) = 0,4(моль). 3) Раствор щелочи поглощает СО2. п (СаСО3) = 16:100 = 0,16(моль); п (СО2) = п (С) = 0,16(моль). 4) После поглощения О2 остается только N2. п (N2) = 0,896:22,4 = 0,04(моль); п (N) = 0,08(моль). 5) Масса кислорода в аминокислоте m (O) = m (аминокислоты) – m (C) – m (H) – m(N) = 6 - 0,16∙12 - 0,4∙1 – 0,08∙14 = 2,56 (г). п (О) = 2,56:16 = 0,16(моль). 6) Таким образом, молярное соотношение C:H:N:O (в аминокислоте) = x:y:z:k = 0,16:0,4:0,08:0,16 = = 2:5:1:2. Следовательно, искомая формула – C2H5NO2 или H2N-CH2-COOH - глицин Ответ: глицин
15.5.Задачи и упражнения для самостоятельного решения
440.К перечисленным веществам допишите одно, в результате должны получиться три пары изомеров. Напишите формулы всех веществ и укажите пары изомеров. Вещества: а) ацетон, метилацетат, н-бутиламин, пропаналь, диэтиламин. б) метиловый эфир глицина, диметиламин, аланин, метиловый эфир аланина, аминомасляная кислота 441.К перечисленным веществам допишите одно, в результате должны получиться три пары ближайших гомологов.Вещества: а) триметиламин, бутанол-2, этилакрилат, диметилэтиламин, изопропиловый спирт. б) этилформиат, аланин, п-этилтолуол, этилацетат, диметилбензол. 442.Один из изомеров состава С7Н7NO2 реагирует с натрием, а также с растворами НCl и щелочи. Продукт восстановления другого изомера взаимодействует с растворами кислот Приведите формулы изомеров и соответствующие уравнения реакций. 443.Идентифицируйте изомеры, отвечающие формулам: а) С2Н5NO2; б) C3H9NO2; в) C3H7NO2 444.Идентифицируйте химическими методами следующие вещества (напишите реакции, укажите наблюдаемые явления – выпадение осадка, изменение окраски, выделение газа и т.п.): а)анилин и фенол; б)анилин, гексан и масляная кислота; в)глицерин, анилин и пропаналь; г)формиат натрия, фенолят натрия и хлорид метиламмония; д)муравьиная кислота, 1,2-дихлорбутан и анилин;ж) хлоруксусная кислота, этиловый эфир муравьиной кислоты гидрохлорид анилина и фруктоза; з)хлорид этиламмония, анилин и этилформиат;и)анилин, бензойная кислота фенол и метаналь;к)1,2,3-трихлорпропан, хлорпропан, анилин и формиат натрия;л) этиламин и аммиак;м)глицерин, анилин, формиат натрия и пропаналь;н)анилин и пропиламин;о)глицерин, анилин, формиат натрия и ацетат калия;п)глюкоза, пальмитиновая кислота и тирозин;р)глюкоза, дипептид фенилаланил-тирозин и ацетат кальция;с) рибоза, дипептид глицил-глицин и формиат кальция;т) глюкоза, тирозин и ацетат кальция; у)гидрохлорид глицина, формиат натрия и ацетат натрия; ф)аланин, глицерин, бутен-2-аль, пропаналь и метаналь; х)этиламмонийхлорид, анилин, аланин и этилформиат; ц)гидрохлорид валина, гидрохлорид анилина, формиат натрия и ацетат натрия; ч)ацетат натрия, формиат метиламмония, гидрохлорид анилина и гидрохлорид глицина. 445.Разделите смесь на составляющие ее компоненты химическими методами, выделить каждое вещество в чистом виде. Смеси: а) серин, гидрохлорид анилина, ацетат метиламмония, фенолят натрия (все вещества в твердом виде) б) фенол, бензол, анилин (все вещества жидкие). 446.Осуществите следующие превращения, используя, кроме указанных исходных веществ, только неорганические вещества, продукты их взаимодействия, а также необходимые катализаторы (Напишите все реакции, укажите условия их протекания): а) метан анилин б) карбид алюминия ацетат фениламмония в) карбид алюминия формиат этиламмония г) карбид кальция формиат фениламмония д) пропен диизопропиламин ж) 1-хлорпропан аланин з) углерод глицин и) карбид кальция дипептид глицил-аланин к) глюкоза глицин л)крахмал бутиловый эфир аланина м)глюкоза этиловый эфир 2-аминомасляной кислоты н)карбид алюминия, воздух, вода, хлор глицин. 447.Опишите процессы, протекающие при пропускании в смесь А избытка хлороводорода и последующей обработке полученной реакционной массы избытком водного раствора NaOH при кипячении. Напишите соответствующие реакции. смесь А: а) диэтиламин и метиловый эфир акриловой кислоты б) ацетат аммония и этиловый эфир молочной кислоты в) пропионат этиламмония и этиловый эфир метакриловой кислоты г) раствор фенола и анилина в этилакрилате. д) ацетат этиламмония и метиловый эфир глицина е) фенол, акриловая кислота и глицин ж) диэтиламин и пропиловый эфир глицина 448.Опишите процессы, протекающие при добавлении в смесь В избытка бромной воды идальнейшем кипячении полученной реакционной массы с избытком водного раствора КОН. Напишите соответствующие реакции. смесь В: а) анилин, изопрен и этилпропионат б) стирол, анилин и фенол в) фенол, анилин и жир, содержащий остатки олеиновой кислоты. 449. Опишите процессы протекающие при добавлении концентрированной серной кислоты в смесь С и последующем нагревании реакционной массы. Напишите соответствующие реакции. смесь С: а) раствор малых количеств аланина и ацетата натрия в пропаноле-1 б) раствор малых количеств глицина и пропионата кальция в этаноле в) раствор малых количеств метилового эфира валина и ацетата кальция в пропаноле-2. 450. Опишите процессы, протекающие при добавлении избытка натрия в раствор фенола и анилина в метаноле, растворении полученной смеси в воде и добавлении в раствор избытка HCl. 451. Опишите процессы, протекающие при добавлении избытка водного раствора NaOH в раствор фенола и фениламмонийхлорида в этаноле и последующем насыщении полученной смеси избытком углекислого газа. 452.Опишите процессы, происходящие при обработке смеси гидрохлорида аланина, акриловой кислоты и ацетата бутанола-2 избытком водного раствора КОН при нагревании и дальнейшем пропускании в полученную смесь хлороводорода до окончания всех реакций. 453.Какие соединения могут быть получены при насыщении бромоводородом продуктов щелочного гидролиза смеси метилакрилата и этилового эфира тирозина. Напишите соответствующие реакции. 454.Смесь двух спиртов пропустили над нагретым CuO, затем обработали избытком аммиачного раствора оксида серебра, органический остаток подвергли хлорированию, а затем обработали избытком аммиака. В результате получили только один органический продукт – валин. Назовите исходные спирты и приведите уравнения указанных реакций. 455. После последовательного взаимодействия смеси двух спиртов с бромоводородом, водным раствором NaOH, CuO при нагревании, избытком аммиачного раствора оксида серебра, органический остаток обработали хлором, затем аммиаком. Получили один органический продукт – аланин. Назовите исходные спирты и приведите соответствующие реакции. 456.После последовательного взаимодействия смеси двух алкилгалогенидов с водным раствором NaOH, CuO при нагревании, избытком раствора перманганата калия, органический остаток обработали хлором, затем аммиаком.При этом получили только один органический продукт – глицин. Назовите исходные алкилгалогениды и приведите соответствующие реакции. 457.После последовательной обработки смеси двух алкилформиатов водным раствором NaOH при нагревании, хлороводородом, CuO при нагревании, подкисленным раствором перманганата калия, органический остаток обработали хлором, затем аммиаком. В результате получили один органический продукт – валин. Назовите исходные соединения и приведите соответствующие уравнения реакций. 458.Какие дипептиды можно получить, имея в своем распоряжении две аминокислоты: а) глицин и фенилаланин; б) глутаминовая кислота и глицин; в) серин и аланин; г) лизин и валин. Напишите структурные формулы дипептидов, а также реакцию гидролиза одного из них в присутствии HCl (NaOH). 459.Трипептид сожгли в избытке кислорода, продукты сгорания пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. Количества исходного трипептида и полученного осадка находились в мольном соотношении 1:8 (1:10; 1:17; 1:22). Предложите две возможные структурные формулы исходного трипептида, для одного из них напишите реакцию с водным раствором KOH (HBr) при нагревании. 460.Определите строение первичного амина, хлористоводородная соль которого содержит 43,55% хлора. 461.36 г первичного амина сожгли в избытке кислорода. Полученную газовую смесь после удаления кислорода пропустили через раствор гидроксида калия с массовой долей 20%. Объем газа, непоглощенного щелочью, составил 8,96 л(н.у.). Определите формулу амина. 462.Органическое соединение массой 18 г, содержащее азот и имеющее плотность по водороду 30, сожгли в избытке кислорода. В результате образовалось 21,6 мл воды и 29,12 л (н.у.) газовой смеси с плотностью 1,6346 г/л.Объем этой смеси при пропускании через избыток раствора щелочи уменьшился на 13,44 л (н.у.). Определите структурную формулу соединения. 463.20 л (н.у.) смеси метана, этана и метиламина пропустили через раствор HCl, при этом объем смеси уменьшился на 8 л. На сжигание такого же количества исходной смеси потребовался 51 л кислорода (н.у.). Определите состав исходной смеси в %% по объему. 464.Некоторое количество смеси хлорида аммония и хлорида метиламмония обработали водным раствором гидроксида натрия при нагревании. Выделившийся при этом газ сожгли в избытке кислорода, а образовавшиеся продукты сгорания пропустили через избыток водного раствора гидроксида кальция, при этом образовалось 2,5 г осадка. Такое же количество исходной смеси растворили в воде и обработали избытком водного раствора нитрата серебра, при этом выделилось 10,75 г осадка. Определите состав исходной смеси в массовых долях. 465.При пропускании смеси метиламина и бутана через колбу с соляной кислотой масса колбы увеличилась на 7,75 г. Массовая доля бутана в исходной смеси равна 25%. Определите объем пропущенной газовой смеси. 466.При пропускании смеси пропана и триметиламина через склянку с разбавленной азотной кислотой масса склянки увеличилась на 3,54 г. Массовая доля азота как элемента в исходной смеси равна 10%. Определите объем пропущенной смеси газов. 467.Массовая доля водорода как элемента в смеси этана и диметиламина равна 16,66%. Какой объем этой смеси надо пропустить в 215 мл 20% раствора серной кислоты с плотностью 1,14 г/мл, чтобы получить кислую соль? 468.11,2 л (н.у.) смеси пропана и метиламина сожгли в избытке кислорода. Продукты сгорания пропустили через избыток раствора гидроксида кальция, при этом выпало 80 г осадка. Определите состав исходной смеси в объемных долях и объем израсходованного на горение кислорода. 469.Смесь пропиламина и диэтилового эфира полностью сожгли в кислороде. Продукты сгорания пропустили через колбу с раствором концентрированной серной кислоты. Масса колбы при этом увеличилась на 133,65 г. Объем газообразных продуктов на выходе из колбы составил 132,75 л (н.у.). Найдите массовую долю эфира в исходной смеси. 470.Смесь диметилэтиламина, втор-бутиламина и метилпропиламина общей массой 29,2 г сожгли в двухкратном, по сравнению с необходимым, объеме воздуха. Определить объемную долю кислорода в конечной смеси до и после конденсации паров воды. 471.К 21 г смеси этана и этиламина добавили 672 мл (н.у.) хлороводорода. Плотность по водороду образовавшейся смеси газов оказалась равна 18,75. Определите объемные доли газов в исходной смеси. 472.Смесь диметиламина, этиламина и метана общей массой 18,6 г с плотностью по неону 1,1625 смешали с 6,72 л (н.у.) бромоводорода. Определите, во сколько раз изменится плотность газовой смеси после реакции. 473.Смесь бензола и анилина массой 1 г сожгли в избытке кислорода. При пропускании продуктов сгорания через избыток раствора гидроксида бария образовалось 14,08 г осадка. Определите состав исходной смеси в массовых долях. 474.65,4 г смеси хлорида фениламмония и этилового эфира одноосновной кислоты прореагировали с 240 г 10% водного раствора гидроксида натрия. Такое же количество хлорида фениламмония, что и в смеси, может быть получено восстановлением 18,45 г нитробензола в соляной кислоте. Определитее состав исходной смеси в массовых долях и структуру сложного эфира. 475.Для нейтрализации 50 г спиртового раствора смеси анилина и фенола потребовалось 103,7 мл 5% раствора КОН с плотностью 1,07 г/мл, а при добавлении к такой же порции исходного раствора избытка бромной воды получили 38,8 г осадка. Определите массовые доли анилина и фенола в исходном растворе. 476.Рассчитайте массу триметиламина, которую следует растворить в 20 г 17,1% раствора сульфата алюминия для полного осаждения ионов алюминия. 477.Некоторое количество диметиламина сожгли в избытке кислорода,а продукты сгорания растворили в 106,2 мл раствора КОН с массовой долей 14% и плотностью 1,134 г/мл. Определите объем сожженного амина, если в результате реакции образовалось две соли, а массовая доля гидрокарбоната калия в полученном растворе равна 7,4%. 478.К 500 г раствора серина с массовой долей 4,2% добавили 25 г раствора NaOH с массовой долей 48%. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе. 479. К 80 г раствора аланина добавили 5,04 г гидрокарбоната натрия, при этом выделилось 896 мл (н.у.) газа. Определите массовые доли веществ в полученном растворе 480.К 100 г водного раствора глицина прибавили 40,43 мл водного раствора этанола с массовой долей спирта 96% и плотностью 0,8 г/мл. Найдите массовую долю кислоты в исходном растворе, если оба вещества прореагировали полностью. Укажите условия данной реакции. 481.К 80 г раствора, содержащего смесь равных масс хлорида метиламмония и гидросульфата глицина, добавили 200 мл раствора КОН с молярной концентрацией 4 моль/л и плотностью 1,18 г/мл и затем нагрели до полного удаления газообразного продукта. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе, если суммарное количество вещества в исходной смеси было равно 0,2 моль. 482.Образец аминокислоты, входящей в состав белков, массой 4,68 г сожгли в избытке кислорода, при этом выделилось 3,96 г воды и 5,376 л (н.у.) газовой смеси, объем которой уменьшился в 6 раз после пропускания через избыток раствора щелочи. Оставшаяся смесь газов имела плотность по водороду 15. Определите формулу аминокислоты. 483.Продукты сгорания 6 г аминокислоты в избытке кислорода пропустили через трубку с Р2О5, а затем через избыток раствора гидроксида кальция. Масса трубки с Р2О5 увеличилась на 3,6 г, а масса выпавшего осадка равнялась 16 г. Объем газа, оставшегося после поглощения кислорода составил 896 мл (н.у.). Определите формулу аминокислоты. (См. решение). 484.При гидролизе сложного эфира были получены вторичный спирт и природная аминокислота с одной аминогруппой. Продукты сгорания, образовавшиеся при сжигании кислоты, пропустили через избыток раствора гидроксида бария – выпал осадок массой 23,64 г, при этом объем непоглощенного газа составил 448 мл (н.у.). Продукты сгорания, образовавшиеся при сжигании спирта, пропустили через избыток известковой воды – выпал осадок массой 12 г. Установите строение сложного эфира. 485.При кислотном гидролизе дипептида образовалась смесь хлороводородных солей лизина и фенилаланина общей массой 6,31 г. Вычислите массы веществ, которые образовались бы при проведении гидролиза такого же образца дипептида в присутствии избытка КОН. 486.При полном гидролизе дипептида 12% раствором NaOH с плотностью 1,02 г/мл из раствора выделили 22,2 г соли, в которой массовая доля натрия равна 20,72%. Определите формулу и массу дипептида и объем израсходованного раствора щелочи. ПРИЛОЖЕНИЕ Таблица 1.Электроотрицательность некоторых атомов по Полингу
Таблица 2.Свойства некоторых растворителей
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|