Bài tập phản ứng thủy phân peptit

Dung dịch G chứa GlyNa (a mol) và AlaNa (b mol)

→ n_HCl = 2a + 2b = 0,72

m_muối = 111,5a + 125,5b + 58,5.(a + b) = 63,72

→ a = b = 0,18 mol

=> n_NaOH = a + b = 0,18 + 0,18 = 0,36 mol

Gọi n_X = x mol => n_Y = x mol

Vì X tác dụng với NaOH tạo 1 H₂O và Y + NaOH tạo 1 H₂O

Bảo toàn khối lượng : m_X + m_NaOH = m_{dd T} + m_H2O

→ m + 0,36.40 = m + 12,24 + 18.(x + x)

=> x = 0,06

X có k gốc amino axit => n_NaOH = k.n_X + n_Y => 0,06k + 0,06 = 0,36

=> k = 5

Vì tỉ lệ muối GlyNa : AlaNa = 0,18 : 0,18 = 1 : 1 → có 2 trường hợp

TH1: X là Gly₃Ala₂ và Y là Ala (loại vì không thỏa mãn điều kiện M_X > 4M_Y)

TH2: X là Ala₃Gly₂ và Y là Gly (thỏa mãn M_X > 4M_Y)

A sai vì Y có %N = 18,67%

B sai vì X có 4 liên kết peptit

C sai vì tỉ lệ là 2 : 3

- Thủy phân X thu được 2 mol glyxin (Gly), 1 mol alanin (Ala), 1 mol valin (Val) và 1 mol phenylamin (Phe) nên suy ra X là pentapeptit được tạo bởi 2 Gly, 1 Ala, 1 Val, 1 Phe

- Thủy phân không hoàn toàn X thu được đipeptit Val-Phe và tripeptit Gly-Ala-Val nhưng không thu được đipeptit Gly-Gly suy ra cấu tạo của X là Gly-Ala-Val-Phe-Gly

CTCT: H₂N-CH₂-CONH-CH(CH₃)-CONH-CH(CH(CH₃)₂)-CONH-CH(CH₂C₆H₅)-CONH-CH2-COOH

+ A sai vì X chỉ có 3 nhóm CH₃

+ B đúng

+ C đúng:

X + 4H₂O + 5HCl → Muối

BTKL: m _muối = m_X + m_H2O + m_HCl = 0,1(75.2 + 89 + 117 + 165 - 4.18) + 0,4.18 + 0,5.36,5 = 70,35 gam

+ D đúng

Gọi số mắt xích của X, Y, Z lần lượt là x, y, z.

Tổng số liên kết peptit trong X, Y, Z là (x - 1) + (y - 1) + (z - 1) = 16 → x + y + z = 19

Sử dụng phương pháp trùng ngưng hóa: 2X + 3Y + 4Z → (A₂₉B₁₈)_k (T') + 8H₂O

Số mắt xích của T': (2.15 + 3.2 + 4.2) ≤ 47k ≤ (2.2 + 3.2 + 4.15)

→ 44 ≤ 47k ≤ 70 → 1,07 ≤ k ≤ 1,49 → k = 1

→ T' có dạng A₂₉B₁₈

→ n_A29B18 = n_A/29 = 0,01 mol

2X   +   3Y   +   4Z → A₂₉B₁₈ + 8H₂O

0,02 ← 0,03 ← 0,04 ← 0,01

→ n_T = 0,02 + 0,03 + 0,04 = 0,09 mol

Quy đổi 35,97 gam T thành: CONH (0,47); CH₂ (a); H₂O (0,09)

→ 0,47.43 + 14a + 0,09.18 = 35,97 → a = 1,01

Đốt 35,97 gam T:

Bảo toàn C → n_CO2 = n_CONH + n_CO2 = 1,48 mol

Bảo toàn H → n_H2O = 0,5.n_CONH + n_CH2 + n_H2O = 1,335 mol

Tỷ lệ: 34,97g T tạo thành 1,48 mol CO₂ và 1,335 mol H₂O

             m g  ……………0,74 mol       →  0,6675 mol (gần nhất với 0,67)

Gly-Ala + 2KOH → Gly-K + Ala-K + H₂O

x mol                        x mol      x mol

Muối khan thu được gồm Gly-K (x mol) và Ala-K (x mol)

Suy ra m_muối = 113x + 127x = 2,4 gam → x = 0,01 mol

Vậy giá trị của m là m = m_Gly-Ala = 0,01. 146 = 1,46 (gam)

- Ta thấy: Gly có 2C, Ala có 3C, Val có 5C

+ X có CTPT C₄H₈O₃N₂ nên là Gly-Gly.

+ Y có 7C nên chỉ có thể là Gly-Val hoặc Gly-Gly-Ala → Y có tối đa có 3 mắt xích

- Do X, Y, Z được tạo nên từ a.a có 1 nhóm NH₂ và 1 nhóm COOH nên quy đổi thành: CONH, CH₂, H₂O (số mol H₂O bằng tổng mol peptit)

- Bảo toàn Na → n_NaOH = 2n_Na2CO3 = 0,44 mol

Sơ đồ:

+) Bảo toàn O → \({n_{CONH}} + {n_{{H_2}O(1)}} + {n_{NaOH}} = {n_{{H_2}O(2)}} + 3{n_{N{a_2}C{O_3}}} + 2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O(3)}}\)

→ 0,44 + y + 0,44 = y + 3.0,22 + 2(x + 0,22) + (x + 0,44) → x = 0,55

+) m_E = m_CONH + m_CH2 + m_H2O → 28,42 = 0,44.43 + 14.0,55 + 18.y → y = 0,1

→ n_E = n_H2O = 0,1 mol

- Số mắt a.a xích trung bình = n_N : n_E = 0,44 : 0,1 = 4,4

- Biện luận tìm các peptit:

+ X là đipeptit, Y có tối đa 3 mắt xích → Z có từ 5 mắt xích trở lên

+ Mặt khác Z có 11C → Z chỉ có thể là Gly₄Ala

+ X, Z không chứa Val → Y chứa Val → Y là Gly-Val

- Giả sử E chứa: Gly₂ (a mol); Gly-Val (b mol); Gly₄Ala (c mol)

Ta lập hệ: \(\left\{ \begin{array}{l}{m_E} = 132{\rm{a}} + 174b + 317c = 28,42\\{n_E} = a + b + c = 0,1\\{n_{NaOH}} = 2{\rm{a}} + 2b + 5c = 0,44\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,01\\b = 0,01\\c = 0,08\end{array} \right.\)

→ %m_X = 4,64%

Khối lượng bình tăng chính là khối lượng CO₂ và H₂O suy ra m_CO2 + m_H2O = 74,225 gam

Khối lượng dung dịch giảm bằng m_{dd giảm} = m_BaCO3 - (m_CO2 + m_H2O) = 161,19 gam

→ m_BaCO3 = 235,415 gam → n_CO2 = 1,195 (mol) → n_H2O = 1,2025 (mol)

Quy đổi Z thành: C₂H₃ON (a mol), CH₂ (b mol) và H₂O (c mol)

Bảo toàn nguyên tố C ta có 2a + b = n_CO2 = 1,195 mol (1)

Bảo toàn nguyên tố H ta có 1,5a + b + c = n_H2O = 1,2025 mol (2)

139,608 lít khí trơ thoát ra chính là khí N₂. Suy ra n_N2 = 6,2325 mol

Bảo toàn nguyên tố O ta có: n_O2 = (2.n_CO2 + n_H2O - a - c) / 2 = (3,5925 - a - c ) / 2

Suy ra số mol N₂ trong không khí bằng n_{N2(trong không khí)} = 4.n_O2 = 2.(3,5925 - a - c )

Tổng số mol N₂ thu được bằng n_{N2 (tổng)} = a/2 + 2. (3,5925 - a - c ) = 6,2325 (3)

Giải hệ (1), (2), (3) ta có a = 0,375; b = 0,445; c = 0,195

Y tác dụng với KOH:

Một nửa hỗn hợp Z phản ứng: Z + KOH → Muối + H₂O

Ta có số mol KOH phản ứng với Z bằng a = 0,375 mol

Ta có: n_H2O = n_Z = c = 0,195 mol ; m_Z  = 31,115 gam

Bảo toàn khối lượng ta có: m_muối = 48,605 gam

Vậy nếu toàn bộ Z phản ứng thì số mol KOH phản ứng với Z bằng 0,75 mol và m_muối = 97,21 gam

Ta có: n_H2SO4 = 0,5 mol → n_KOH = 1 mol và m_K2SO4 = 87 gam

Số mol KOH phản ứng tổng = 1,75 mol → n_{KOH dư} = 0,35 mol → m_{KOH dư} = 19,6 gam

Khi cho Y tác dụng với KOH thì thu được 97,21 gam muối + K₂SO₄ (0,5 mol) + KOH dư (0,35 mol)

Vậy khối lượng chất rắn bằng 97,21 + 87 + 19,6 = 203,81 (gam)

Khối lượng chất rắn có giá trị gần đúng là 204 gam

\({n_{Gly}} = \frac{{30}}{{75}} = 0,4(mol);{n_{Ala}} = \frac{{28,48}}{{89}} = 0,32(mol)\)

Do X và Y đều chứa 2 Gly nên suy ra:

n_{hỗn hợp} = 0,5.n_Gly = 0,2 mol

Đặt n_X = a (mol) và n_Y = b (mol)

+) n_{hỗn hợp} = a + b = 0,2 (1)

+) Bảo toàn Ala: n_Ala = 2n_X + n_Y → 2a + b = 0,32 (2)

Giải (1) (2) được a = 0,12 và b = 0,08

Vậy m = 0,12.(89.2 + 75.2 + 117.2 - 18.5) + 0,08.(75.2 + 89 + 147 - 18.3) = 83,2 gam

Khí thoát ra là N₂ → n_N2 = 0,33 mol → n_{N (X)} = 0,66 mol

Do các peptit được tạo thành từ Gly và Ala nên ta có thể quy đổi hỗn hợp X thành:

CONH, CH₂, H₂O (với số mol H₂O bằng số mol peptit)

Sơ đồ bài toán:

\(X\underbrace {\left\{ \begin{array}{l}CONH:0,66\\C{H_2}:x\\{H_2}O:y\end{array} \right.}_{m(g)} + NaO{H_{v{\rm{d}}}} \to Muoi\underbrace {\left\{ \begin{array}{l}{\rm{COO}}Na:0,66\\N{H_2}:0,66\\C{H_2}:x\end{array} \right.}_{(m + 23,7)(g)} + {O_2} \to \left\{ \begin{array}{l}N{a_2}C{O_3}:0,33\\BT:C \to C{O_2}:x + 0,33\\BT:H \to {H_2}O:x + 0,66\\{N_2}:0,33\end{array} \right.\)

m _muối = 0,66.67 + 0,66.16 + 14x = 14x + 54,78  (g)

m_X = 0,66.43 + 14x + 18y = 14x + 18y + 28,38 (g)

→ m _muối - m_X = 26,4 - 18y = 23,7 → y = 0,15 mol → n_X = n_H2O = 0,15 mol

*Xét X: Đặt n_Y = a và n_Z = b (mol)

+ n_X = a + b = 0,15

+ BTNT "N": n_N = 4a + 5b = 0,66

Giải hệ được a = 0,09 và b = 0,06

*Xét phản ứng đốt muối:

m _{bình tăng} = m_CO2 + m_H2O → 44(x + 0,33) + 18(x + 0,66) = 84,06 → x = 0,93

Giả sử muối gồm: Gly-Na (u mol) và Ala-Na (v mol)

Ta lập được hệ phương trình:

+ m _muối = 95u + 111v = 0,66.67 + 0,66.16 + 0,93.14

+ BTNT "N": n_N = u + v = 0,66

Giải hệ được u = 0,39 và v = 0,27

Giả sử X chứa:

Y: Gly_nAla_4-n (0,09 mol)

Z: Gly_mAla_5-m (0,06 mol)

Do thủy phân Y, Z đều thu được Gly và Ala nên ta có: n < 4 và m < 5

n_Gly-Na = 0,09n + 0,06m = 0,39 → 3n + 2m = 13 có nghiệm (n = 3; m = 2) thỏa mãn

→ X chứa: Y là (Gly)₃Ala (0,09 mol) và Z là (Gly)₂(Ala)₃ (0,06 mol)

Xét các phát biểu:

(1) đúng, \(\% {m_{{{\left( {Gly} \right)}_3}Ala}} = \frac{{0,09.260}}{{0,09.260 + 0,06.345}}.100\%  = 53,06\% \)

(2) sai, tỉ lệ số phân tử Ala và Gly trong Z là 3 : 2

(3) sai, m = 0,09.260 + 0,06.345 = 44,1 gam

(4) đúng, tổng số nguyên tử C trong Y và Z là: 2.3 + 3 + 2.2 + 3.3 = 22

Vậy có 2 phát biểu đúng.