Chào các em học sinh yêu quý của thầy! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một dạng bài tập rất thú vị trong chương Polime, đó là phản ứng trùng ngưng các amino axit để tạo thành polime. Chúng ta sẽ bám sát kiến thức trong sách giáo khoa Hóa học lớp 12 để làm rõ từng bước nhé.

Trước khi đi vào giải chi tiết, thầy muốn nhắc lại một chút về phản ứng trùng ngưng. Phản ứng trùng ngưng là phản ứng hóa học mà trong đó hai hay nhiều phân tử kết hợp lại với nhau thành một phân tử lớn hơn, đồng thời giải phóng ra các phân tử nhỏ, ví dụ như nước (H_2O), amoniac (NH_3),…

Trong trường hợp của các amino axit, phản ứng trùng ngưng xảy ra là do sự tham gia của nhóm amino (-NH_2) và nhóm cacboxyl (-COOH). Một phân tử amino axit có thể phản ứng với một phân tử amino axit khác, hoặc chính nó có thể phản ứng với chính nó, tạo thành các mắt xích liên kết với nhau qua liên kết peptit (-CO-NH-).

Bây giờ, chúng ta sẽ lần lượt giải quyết từng câu a và b.

a. Axit 7 – aminoheptanoic

Bước 1: Xác định cấu tạo của axit 7 – aminoheptanoic.
Tên gọi “axit 7 – aminoheptanoic” cho chúng ta biết điều gì?
– “heptanoic” có nghĩa là mạch chính có 7 nguyên tử cacbon và có nhóm cacboxyl (-COOH).
– “7 – amino” có nghĩa là có nhóm amino (-NH_2) gắn vào nguyên tử cacbon thứ 7, đếm từ nhóm cacboxyl.

Vậy, công thức cấu tạo của axit 7 – aminoheptanoic là:
NH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – COOH

Chúng ta có thể viết gọn lại là: H_2N-(CH_2)_6-COOH.

Bước 2: Viết phương trình phản ứng trùng ngưng.
Khi các phân tử axit 7 – aminoheptanoic phản ứng với nhau, nhóm amino của phân tử này sẽ phản ứng với nhóm cacboxyl của phân tử kia, giải phóng ra một phân tử nước. Quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần tạo thành một chuỗi polime.

Ta có thể biểu diễn phản ứng trùng ngưng của n phân tử axit 7 – aminoheptanoic như sau:

n H_2N-(CH_2)_6-COOH <-----> [-NH-(CH_2)_6-CO-]_n + n H_2O

Trong đó:
– H_2N-(CH_2)_6-COOH là phân tử axit 7 – aminoheptanoic.
– [-NH-(CH_2)_6-CO-]_n là polime được tạo thành. Đây là một đoạn lặp lại của mắt xích polime.
– n là hệ số trùng hợp, thể hiện số lượng mắt xích trong một phân tử polime.

Bước 3: Gọi tên polime.
Polime được tạo thành từ phản ứng trùng ngưng của axit ω-amino (amino axit có nhóm amino ở vị trí ω, tức là cacbon cuối cùng của mạch cacbon tính từ nhóm cacboxyl) thường được gọi bằng cách thêm hậu tố “lon” vào tên của monome tương ứng.

Trong trường hợp này, monome là axit 7 – aminoheptanoic. Do đó, polime được gọi là Nylon-6.
Lưu ý: Sách giáo khoa thường dùng tên gọi chung là polyamit hoặc polipeptit cho loại polime này. Tuy nhiên, với các amino axit có cấu trúc cụ thể như trên, chúng ta có tên gọi riêng cho từng loại Nylon. Số “6” trong Nylon-6 chỉ số lượng nguyên tử cacbon trong monome. Ở đây, monome có 7 nguyên tử C (6 trong mạch -(CH_2)_6- và 1 trong nhóm -COOH). Tuy nhiên, khi tính số “C” trong tên gọi Nylon, người ta thường tính số “C” trong phần mạch cacbon không tính nhóm -COOH và nhóm -NH_2. Trong trường hợp này, mạch -(CH_2)_6- có 6 nguyên tử C.

b. Axit 6 – aminohexanoic

Bước 1: Xác định cấu tạo của axit 6 – aminohexanoic.
Tương tự như câu a:
– “hexanoic” có nghĩa là mạch chính có 6 nguyên tử cacbon và có nhóm cacboxyl (-COOH).
– “6 – amino” có nghĩa là có nhóm amino (-NH_2) gắn vào nguyên tử cacbon thứ 6, đếm từ nhóm cacboxyl.

Vậy, công thức cấu tạo của axit 6 – aminohexanoic là:
NH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – CH_2 – COOH

Chúng ta có thể viết gọn lại là: H_2N-(CH_2)_5-COOH.

Bước 2: Viết phương trình phản ứng trùng ngưng.
Phản ứng trùng ngưng của axit 6 – aminohexanoic cũng diễn ra tương tự: nhóm amino của phân tử này phản ứng với nhóm cacboxyl của phân tử kia, giải phóng ra nước.

Phương trình phản ứng trùng ngưng của n phân tử axit 6 – aminohexanoic:

n H_2N-(CH_2)_5-COOH <-----> [-NH-(CH_2)_5-CO-]_n + n H_2O

Trong đó:
– H_2N-(CH_2)_5-COOH là phân tử axit 6 – aminohexanoic.
– [-NH-(CH_2)_5-CO-]_n là polime được tạo thành.
– n là hệ số trùng hợp.

Bước 3: Gọi tên polime.
Tương tự như câu a, monome là axit 6 – aminohexanoic. Mạch cacbon trong phần không chứa nhóm chức là -(CH_2)_5- có 5 nguyên tử C. Tuy nhiên, nếu tính cả nguyên tử C trong nhóm -COOH, monome này có tổng cộng 6 nguyên tử cacbon.
Do đó, polime được tạo thành từ axit 6 – aminohexanoic được gọi là Nylon-6,6.
Lưu ý: Sách giáo khoa Hóa học lớp 12 không đề cập chi tiết đến tên gọi Nylon-6,6 mà chủ yếu tập trung vào tên gọi chung là polyamit. Tuy nhiên, trong các bài tập nâng cao hoặc các tài liệu tham khảo, đây là tên gọi phổ biến của polime này.

Nếu chỉ xét theo tên gọi chung của polime từ amino axit, chúng ta có thể gọi chúng là poliamit hoặc polipeptit (do liên kết peptit được hình thành).

Tuy nhiên, dựa trên cấu trúc cụ thể của từng monome và thông lệ đặt tên các loại Polyamit tổng hợp (Nylon), thì:
– Từ axit 7 – aminoheptanoic (H_2N-(CH_2)_6-COOH) ta thu được Nylon-6. (Ở đây có 6 gốc CH_2).
– Từ axit 6 – aminohexanoic (H_2N-(CH_2)_5-COOH) ta thu được Nylon-5. (Ở đây có 5 gốc CH_2).

Tuy nhiên, trong chương trình sách giáo khoa lớp 12, trường hợp axit 6 – aminohexanoic thường được nhắc đến như một tiền chất để tạo ra Nylon-6,6. Nylon-6,6 là một loại Polyamit phổ biến được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng giữa hexametylenđiamin (H_2N-(CH_2)_6-NH_2) và axit ađipic (HOOC-(CH_2)_4-COOH). Cả hai monome này đều có 6 nguyên tử cacbon.

Trong trường hợp của đề bài, axit 6 – aminohexanoic (H_2N-(CH_2)_5-COOH) là một amino axit duy nhất, do đó phản ứng trùng ngưng của nó sẽ cho một loại polime có tên gọi là Nylon-5.

Giáo viên cần làm rõ với học sinh: Tên gọi Nylon-X thường dựa trên số lượng nguyên tử cacbon trong mạch cacbon của monome (không tính nhóm chức -COOH và -NH_2). Tuy nhiên, có những quy ước khác nhau tùy theo từng loại Polyamit cụ thể. Đối với các amino axit đơn giản, tên gọi Nylon-X là phổ biến.

Vậy, chốt lại theo kiến thức sách giáo khoa và cách hiểu phổ biến nhất:
a. Axit 7 – aminoheptanoic —–> Polime có tên là Nylon-6.
b. Axit 6 – aminohexanoic —–> Polime có tên là Nylon-5.

Hy vọng bài giảng hôm nay đã giúp các em nắm vững cách viết phương trình phản ứng trùng ngưng và gọi tên polime từ amino axit. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé! Chúc các em học tốt!