Chào các em! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau đi giải một bài tập về peptit, một phần kiến thức quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 12. Bài tập của chúng ta là viết phương trình hóa học xảy ra khi cho tripeptit Gly-Ala-Ala tác dụng với dung dịch HCl và dung dịch NaOH.

Các em thân mến, trước khi đi vào viết phương trình, chúng ta cần nhớ lại cấu tạo của tripeptit Gly-Ala-Ala và tính chất hóa học của nhóm amino (-NH2) và nhóm cacboxyl (-COOH) trong các amino axit cấu tạo nên nó.

Bước 1: Xác định cấu tạo của tripeptit Gly-Ala-Ala

Gly-Ala-Ala là một tripeptit được tạo thành từ ba amino axit: Glyxin (Gly), Alanin (Ala) và Alanin (Ala).
– Glyxin có công thức là H2N-CH2-COOH
– Alanin có công thức là H2N-CH(CH3)-COOH

Khi tạo thành tripeptit, các nhóm -COOH của amino axit này sẽ phản ứng với nhóm -NH2 của amino axit kia, tạo thành liên kết peptit (-CO-NH-).
Cấu tạo của Gly-Ala-Ala sẽ là:
H2N – CH2 – CO – NH – CH(CH3) – CO – NH – CH(CH3) – COOH

Ta có thể thấy, ở đầu mạch peptit có một nhóm amino (-NH2) tự do và ở cuối mạch peptit có một nhóm cacboxyl (-COOH) tự do. Ngoài ra, trong phân tử còn có hai liên kết peptit (-CO-NH-).

Bước 2: Viết phương trình hóa học với dung dịch HCl

Axit HCl là một axit mạnh. Khi cho tripeptit Gly-Ala-Ala tác dụng với dung dịch HCl, nhóm amino (-NH2) tự do ở đầu mạch peptit sẽ phản ứng với HCl theo tỉ lệ 1:1, tạo thành muối amoni.
Phương trình hóa học như sau:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + HCl -> Cl- [NH3+]-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH

Bước 3: Viết phương trình hóa học với dung dịch NaOH

Dung dịch NaOH là một dung dịch bazơ mạnh. Khi cho tripeptit Gly-Ala-Ala tác dụng với dung dịch NaOH, có hai phản ứng chính xảy ra:
1. Nhóm cacboxyl (-COOH) tự do ở cuối mạch peptit sẽ phản ứng với NaOH, tạo thành muối natri và nước.
2. Các liên kết peptit (-CO-NH-) trong phân tử sẽ bị thủy phân trong môi trường bazơ mạnh, tạo ra các muối natri của các amino axit ban đầu. Phản ứng thủy phân liên kết peptit xảy ra ở cả hai liên kết peptit.

Chúng ta sẽ viết chi tiết từng phản ứng:

Phản ứng với nhóm cacboxyl tự do:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + NaOH -> H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COONa + H2O

Phản ứng thủy phân hai liên kết peptit:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COONa + 2NaOH -> H2N-CH2-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + H2O

Để viết gộp cả hai phản ứng, chúng ta cần cân bằng hệ số.

Tổng cộng, khi cho Gly-Ala-Ala tác dụng với dung dịch NaOH, ta có:
– 1 phân tử tripeptit.
– 1 nhóm cacboxyl tự do phản ứng với 1 NaOH.
– 2 liên kết peptit bị thủy phân, mỗi liên kết cần 1 NaOH và tạo ra 1 nhóm cacboxyl mới, sau đó nhóm cacboxyl mới này cũng phản ứng với 1 NaOH. Tuy nhiên, cách hiểu đơn giản hơn là: mỗi liên kết peptit bị phá vỡ, nhóm -NH- sẽ nhận 1 nhóm -ONa, và nhóm -CO- sẽ nhận 1 nguyên tử H từ nước, sau đó nhóm -OH từ nước này sẽ phản ứng với 1 NaOH để tạo muối. Hoặc hiểu đơn giản hơn theo sách giáo khoa, bazơ mạnh sẽ phá vỡ liên kết peptit và muối cacboxylat hình thành sẽ phản ứng tiếp với bazơ.
Vì vậy, 1 liên kết peptit (-CO-NH-) khi thủy phân trong môi trường bazơ sẽ tạo ra nhóm -COONa và -NH2.
Như vậy, 2 liên kết peptit bị thủy phân sẽ tạo ra 2 nhóm -COONa và 2 nhóm -NH2.

Quá trình thủy phân 2 liên kết peptit trong môi trường NaOH:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + 3NaOH (xúc tác thủy phân) -> H2N-CH2-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + NaOOC-CH(CH3)-NH2 + 2H2O

Tuy nhiên, trong dung dịch NaOH dư, nhóm amino tự do (H2N-) cũng sẽ bị bazơ tác dụng. À, xin lỗi các em, nhóm amino tự do không phản ứng trực tiếp với NaOH. Chỉ có nhóm cacboxyl phản ứng.

Vậy, chúng ta có thể viết phương trình tổng quát như sau:
Gly-Ala-Ala có công thức cấu tạo là:
H2N – CH2 – CO – NH – CH(CH3) – CO – NH – CH(CH3) – COOH

Khi tác dụng với dung dịch NaOH:
1. Nhóm -COOH tác dụng với NaOH:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + NaOH -> H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COONa + H2O

2. Hai liên kết peptit bị thủy phân trong môi trường bazơ. Mỗi liên kết peptit bị thủy phân sẽ tạo ra một nhóm cacboxyl và một nhóm amino. Nhóm cacboxyl này sẽ phản ứng với NaOH để tạo muối natri.
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COONa + 2NaOH -> H2N-CH2-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + NaOOC-CH(CH3)-NH2 + H2O

Tổng hợp lại, chúng ta có thể viết phương trình tổng thể:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + 4NaOH -> H2N-CH2-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + NaOOC-CH(CH3)-NH2 + 3H2O

Ta có thể kiểm tra lại số mol nguyên tử.

Lưu ý quan trọng: Khi thủy phân peptit trong môi trường kiềm, sản phẩm thu được là muối của các amino axit. Nhóm amino tự do ở đầu mạch peptit ban đầu sẽ vẫn là nhóm amino tự do.

Vậy, phương trình hóa học đầy đủ khi cho Gly-Ala-Ala tác dụng với dung dịch NaOH dư là:
H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH(CH3)-COOH + 4NaOH (dư) -> H2N-CH2-COONa + NaOOC-CH(CH3)-COONa + NaOOC-CH(CH3)-NH2 + 3H2O

Đến đây, các em đã nắm được cách viết phương trình hóa học cho peptit tác dụng với axit và bazơ rồi đúng không nào? Các em hãy ôn tập kỹ phần này để làm tốt các bài tập tiếp theo nhé!