Giáo án Hoá học 12 chân trời Bài 7: Amino acid và peptide

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS nghiên cứu nội dung trong SGK, thực hiện: Tìm hiểu về khái niệm và cách phân loại amino acid. 

- GV yêu cầu HS quan sát Hình 7.1:

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm 4, trả lời câu hỏi Thảo luận: Quan sát Hình 7.1, cho biết trong phân tử amino acid có chứa nhóm chức hóa học nào. Nguyên tử carbon ở vị trí thứ 2 đến 6 theo chữ cái Hy Lạp được viết và đọc như thế nào? 

- GV cung cấp thêm thông tin cho HS: Trong tự nhiên có khoảng 500 amino acid được tìm thấy.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-   HS quan sát hình, đọc thông tin trong bài, thảo luận nhóm để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi của GV (DKSP).

Trong phân tử amino acid có nhóm chức carboxyl (-COOH) và nhóm amino (-NH₂). Theo chữ cái Hy Lạp, vị trí nhóm amino ở carbon thứ 2 đến 6 lần lượt được viết và đọc là  (alpha),  (beta),  (gamma),  (delta),  (epsilon).

 - Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về khái niệm amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

A. Amino acid

1. Khái niệm, cấu trúc và tên gọi 

Khái niệm

- Khái niệm: Amino acid là hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử chứa đồng thời nhóm amino (-NH₂) và nhóm carboxyl (-COOH).

- Phân loại:

+ Trong cơ thể: Amino acid tiêu chuẩn: khoảng 20 amino acid cấu thành nên phần lớn protein trong cơ thể người, gồm amino acid thiết yếu (cơ thể không tự tổng hợp được, phải cung cấp qua thức ăn) và không thiết yếu (cơ thể có thể tự tổng hợp được).

+ Amino acid thiên nhiên: hầu hết là -amino acid.

- Amino acid có thể được phân loại theo vị trí , , ,… (ứng với vị trí 2, 3, 4,…) của nhóm NH₂.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4.

- GV dẫn dắt vấn đề: Glycine là amino acid đơn giản nhất. Khi thay thế nguyên tử hydrogen trong nhóm -CH₂- của glycine bởi mạch bên (R) có đặc điểm cấu tạo khác nhau, sẽ hình thành amino acid có tính chất khác nhau.

- GV yêu cầu HS hình dung lại Hình 7.1 và quan sát Hình 7.2:

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm để cùng phân tích thông tin trong Hình 7.2 (đặc điểm mạch bên (R) của các amino acid, các cách gọi tên (quan sát thêm Hình 7.1), cách viết tắt,…).

- GV tổ chức cho HS báo cáo kết quả thảo luận thông qua trả lời câu hỏi Thảo luận 2: Quan sát Hình 7.1 và Hình 7.2, nêu đặc điểm cấu tạo phân tử amino acid. Phân tích cách đọc theo tên hệ thống.

- GV củng cố kiến thức cho HS thông qua câu hỏi: Nêu đặc điểm cấu tạo của glutamic acid và lysine, cho biết sự khác biệt chính giữa hai mạch bên R của hợp chất.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-   HS quan sát hình, đọc thông tin trong bài để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi Thảo luận (DKSP).

* Trả lời câu hỏi của GV:

+ Công thức cấu tạo của hai hợp chất được biểu diễn lại lần lượt là: HOOC-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COOH (glutamic acid) và H₂N-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH(NH₂)-COOH (lysine).

+ Glutamic acid và lysine đều là amino acid có nhóm -NH₂ ở vị trí . Phân tử glutamic acid có 2 nhóm chức -COOH và 1 nhóm -NH₂, trong khi phân tử lysine có 1 nhóm chức -COOH và 2 nhóm -NH₂. Sự khác biệt chính là mạch bên của glutamic acid có tính acid và mạch bên của lysine có tính base.

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về đặc điểm cấu tạo và tên gọi của amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

A. Amino acid

1. Khái niệm, cấu trúc và tên gọi 

Đặc điểm cấu tạo và tên gọi

- Đặc điểm cấu tạo: Gồm 3 thành phần: nhóm carboxyl (-COOH), nhóm amino (-NH₂), mạch bên (R). Sự khác nhau về đặc điểm cấu tạo của mạch bên dẫn đến các tính chất khác nhau giữa các amino acid (Gly, Ala, Val có mạch bên trung tính, mạch bên Glu có tính acid, mạch bên Lys có tính base).

- Cách gọi tên:

+ Tên hệ thống: mạch chính chứa nhóm -COOH, nhóm -NH₂ là nhóm thế.

+ Tên bán hệ thống: vị trí nhóm -NH₂ được kí hiệu bằng chữ cái Hy Lạp (, ,…), tên gọi acid được gọi theo tên thông thường.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4.

- GV yêu cầu các nhóm nghiên cứu thông tin trong SGK kết hợp tìm hiểu thêm trên Internet về dạng ion lưỡng cực.

- GV nhắc lại kiến thức đã học ở lớp 10 về đặc điểm của hợp chất ion: Trong tinh thể ion, giữa các ion có lực hút tĩnh điện rất mạnh nên các hợp chất ion thường là chất rắn, khó nóng chảy, khó bay hơi ở điều kiện thường. Các hợp chất ion thường tan nhiều trong nước.

- GV yêu cầu HS dựa vào thông tin đã tìm hiểu và gợi ý của GV, trả lời câu hỏi: Cho biết tính chất vật lí của amino acid.

- GV cho HS vận dụng kiến thức vừa được cung cấp để trả lời câu hỏi Thảo luận: Tại sao amino acid dễ hòa tan trong nước và có nhiệt độ nóng chảy cao?

- GV nêu câu hỏi mở rộng: Viết cấu tạo ion lưỡng cực của alanine. Dự đoán khả năng hòa tan trong nước của ion.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS đọc thông tin trong bài để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi của GV: Tính chất vật lí của amino acid (DKSP).

* Trả lời câu hỏi Thảo luận: Đặc điểm cấu tạo của amino acid là dạng ion lưỡng cực, do tính phân cực mạnh nên dễ hòa tan vào nước. Tính chất chung của hợp chất ion thường có nhiệt độ nóng chảy cao.

* Trả lời câu hỏi của GV: 

+ Cấu tạo ion lưỡng cực của alanine:

+ Do cấu tạo ion lưỡng cực phân cực mạnh nên alanine tan nhiều trong nước.

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về tính chất vật lí cơ bản của amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

A. Amino acid

2. Tính chất vật lí  

- Dạng tồn tại: ion lưỡng cực.

- Ở điều kiện thường, amino acid là chất rắn; ở dạng kết tinh: không màu.

- Tan nhiều trong nước, nhiệt độ nóng chảy cao.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành các nhóm 4.

- GV nêu khái niệm điện di: Các phần tử mang điện tích di chuyển trong dung dịch, gel hoặc chất nền dưới tác dụng của trường điện, gọi là điện di (electrophoresis).

- GV yêu cầu các nhóm nghiên cứu Ví dụ 1 kết hợp quan sát Hình 7.3 để tìm hiểu về tính chất điện di của amino acid.

-  GV yêu cầu các nhóm dựa vào thông tin vừa tìm hiểu, trả lời câu hỏi Thảo luận: Quan sát Hình 7.3, cho biết alanine tồn tại chủ yếu ở dạng ion nào trong dung dịch ở pH khác nhau.

- GV tổ chức cho HS vận dụng lí thuyết để trả lời câu hỏi: Trong Ví dụ 1, ở pH trên 10, nếu đặt hai điện cực của nguồn điện một chiều vào dung dịch, ion trong dung dịch sẽ di chuyển như thế nào?

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-   HS quan sát hình, đọc thông tin trong bài, suy nghĩ để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi Thảo luận:

+ Trong môi trường acid mạnh, ion chủ yếu của alanine là dạng cation:

+ Trong môi trường base, ion chủ yếu của amino acid là dạng anion:

+ Môi trường trung tính (thực chất là môi trường có pH gần bằng điểm đẳng điện (pI), ion chủ yếu là dạng ion lưỡng cực:

* Trả lời câu hỏi của GV: Ở pH trên 10, ion chủ yếu là H₂NCH₂COO^-. Nếu đặt 2 điện cực của nguồn điện một chiều vào dung dịch, H₂NCH₂COO^- sẽ di chuyển về điện cực dương, do tương tác tĩnh điện giữa 2 điện tích trái dấu.

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về tính chất điện di của amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

A. Amino acid

3. Tính chất điện di 

- Amino acid có khả năng di chuyển khác nhau trong điện trường tùy thuộc vào pH của môi trường (tính chất điện di).

- Trong dung dịch, tồn tại cân bằng hóa học giữa ion lưỡng cực với các dạng ion của amino acid đó (dạng ion thay đổi tùy thuộc vào pH dung dịch, bản chất của amino acid).

- Ví dụ: Gly khi đặt trong điện trường:

+ pH   6, Gly tồn tại chủ yếu ở dạng ion lưỡng cực, tổng điện tích bằng không ⇒ không di chuyển trong điện trường.

+ pH   1-2: nhận proton, trở thành cation, di chuyển về cực âm.

+ pH > 10: nhường proton, trở thành anion, di chuyển về cực dương.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV hướng dẫn HS nghiên cứu Ví dụ 2, Ví dụ 3 để tìm hiểu tính lưỡng tính của amino acid.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi Thảo luận: Nhận xét tính chất của glycine trong Ví dụ 2 và Ví dụ 3. 

- GV tổ chức cho HS vận dụng kiến thức đã học để hoàn thành mục Luyện tập: Viết phương trình hóa học của các phản ứng chứng minh tính lưỡng tính của alanine.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS đọc thông tin trong bài, suy nghĩ để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi Thảo luận: Trong Ví dụ 2, glycine đóng vai trò là một acid (thể hiện tính chất ở nhóm -COOH) khi tác dụng với base. Trong Ví dụ 3, glycine đóng vai trò là một base (thể hiện tính chất ở nhóm -NH₂) khi tác dụng với dung dịch acid. Vậy glycine có tính lưỡng tính.

* Trả lời câu hỏi Luyện tập:

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về tính lưỡng tính của amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới. 

A. Amino acid

4. Tính chất hóa học

Tính chất riêng của các nhóm chức

Tính lưỡng tính 

- Amino acid có thể tác dụng với acid mạnh và base mạnh:

HCl + H₂N-CH₂-COOH → ClH₃N-CH₂-COOH

H₂N-CH₂-COOH + NaOH → H₂N-CH₂-COONa + H₂O

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

- GV hướng dẫn HS nghiên cứu Ví dụ 4 để tìm hiểu phản ứng ester hóa của amino acid.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, trả lời câu hỏi Thảo luận: Phản ứng giữa amino acid với alcohol khi có xúc tác acid mạnh thuộc loại phản ứng gì? Viết phương trình tổng quát của phản ứng trên. 

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

-  HS đọc thông tin trong bài, suy nghĩ để thực hiện yêu cầu của GV.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết); ghi lại những HS tích cực, những HS chưa tích cực để điều chỉnh.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 - 3 HS xung phong trả lời:

* Trả lời câu hỏi Thảo luận: 

+ Phản ứng giữa nhóm carboxyl của amino acid với nhóm hydroxy của alcohol tạo thành ester nên thuộc loại phản ứng ester hóa. 

+ Phương trình tổng quát của phản ứng:

- Các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá câu trả lời của HS, đưa ra kết luận về phản ứng ester hóa của amino acid.

- GV chuyển sang nội dung mới.

A. Amino acid

4. Tính chất hóa học

Tính chất riêng của các nhóm chức

Phản ứng ester hóa

- Tương tự carboxylic acid, amino acid phản ứng với alcohol tạo ester: