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最全2014年全国化学竞赛 - 中学化学竞赛试题资源库 - 氨基酸

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试写出生成下图a、b、c、d的四种有机物的化学方程式(不必注明反应条件)。

(1)生成a: (2)生成b: (3)生成c: (4)生成d: 33.物质C可由下图的几种方法制备: 化合物A含48.60%(质量)的碳、8.1%(质量)的氢和43.30%(质量)的氧,它可和新制备的氧化银(Ⅰ)反应,形成一种难溶盐,从0.74g的A可得到1.81g银(Ⅰ)盐。

化合物D含54.54%的碳、9.09%的氢和36.37%的氧,它可和亚硫酸氢钠化合,形成一个含21.6%硫的化合物。

(1)简要写出过程以及A和D的结构式; (2)写出B、C、E、F、G的结构式;

(3)指出上图中按镜头标示的反应类型,并较详细地讨论B→G和D→E的反应; (4)写出G的可能的异构体的结构式并指出异构类型。

34.α-氨基丙酸是蛋白质中的一个成分,它可由另一个α-氨丙酸[L-(-)-丝氨酸]通过一系列的反应制得。将下列反应所得的中间产物填写在答题卡中相应的位置处。

HOCH2OHClCHCOHCH3OHNH2①PCl5②⑴H3⑵OH-O+ONa-Hg③HOCH3CHCOH2NH2

L-(-)-丝氨酸

35.氨基酸分子(RCH(NH2)COOH)中,既有碱性的氨基(-NH2),又有酸性的羧

+-

基(-COOH)。在一定的酸碱性条件下,能自身成盐(RCH(NH3)COO)。所以在氨基酸分析中不能用碱溶液测定氨基酸水溶液中羧基的数目,而应先加入甲醛,使它与-NH2缩合(R-NH2+HCHO→R-N=CH2+H2O),然后再用碱液滴定法,测定羧基含量。氨基酸中-NH2的数目可用与HNO2反应定量放出N2而测得,氨基在反应中变成羟基(-OH)(R-NH2+HNO2→R-OH+N2+H2O)。

化合物A,分子式为C8H15O4N3中和1mol A与甲醛作用后的产物消耗1mol NaOH。1mol A与HNO2反应放出1mol N2,并生成B(C8H14O5N2)。B经水解后得羟基乙酸和丙氨酸。

①B的结构简式为 ;

②A跟亚硝酸反应的化学方程式为 。

36.化合物A是蛋白质经酸性水解得到的产物之一,是一种白色的晶体。它的水溶液能够导电,而且,在不同的pH值下,有时向阳极移动,有时向阴极移动。A没有光学活性。加热A,得到一种相对分子质量为114的固体B。B很容易经简单的化学处理变回A。

(1)写出A的结构式。 (2)写出B的结构式。

(3)写出A和B相互转化的反应式。

37.从人尿中分离出的晶体化合物A熔点为187~188℃。对于化合物A得到下列实验结果:

①化合物A含碳、氢、氧、氮四种元素;

②17.2g A完全燃烧时,生成39.6g CO2和8.1g H2O。分解8.96g A以测定A中的含氮量,A可被完全转化成氮气0.025mol;

③测定A的相对分子质量,大约为180; ④证明A中有羧基;

⑤A用足量的6mol/L盐酸加热完全水解时,1mol A可生成1mol B和1mol C。B、C均为羧基化合物;

⑥B易溶于有机溶剂,在热水中也易溶如遇冷却的水溶液就析出晶体,可用于B的精制精制后的B是熔点为122.4℃的晶体;

⑦若将B的钠盐和苛性钠混合进行强热,则生成苯(此反应类同于实验室制备甲烷); ⑧取出纯的C,含氮量为18.7%,它是难溶于有机溶剂,而易溶于水、盐酸、氢氧化钠溶液的化合物。

从以下实验结果,回答下列问题:

(1)A的分子式 ,A的结构简式 。 (2)B的名称 。

(3)C跟盐酸反应的化学方程式 。 (4)C发生缩聚反应的化学方程式 。 C组

38.丙氨酸在强酸性溶液中以阳离子存在,在强碱溶液中以阴离子存在,在pH为6时,以两性离子存在。丙氨酸在水溶液中存在下列关系:

强酸溶液 pH=6 强碱溶液 现以Pt电极在下列介质中电解丙氨酸溶液:

(1)在强酸溶液中,在 极,析出丙氨酸。 (2)在强碱溶液中,在 极,析出丙氨酸。

(3)在pH=6时,阳极的电极反应式为 。

39.写出赖氨酸(H2NCH2CH2CH2CH2CH(NH)COOH)在指定条件下占优势的结构式: (1)在强酸性溶液中。 (2)在强碱性溶液中。

(3)在达到等电点的溶液中。

40.A和B属于一类天然有机化合物,当用三氟醋酸酸氯(CF3-Cl)作用于A物质时,可得C物质,C物质能与五氯化磷作用转变为D物质。B物质与甲醇作用生成E,D与E反应的产物为F,它与稀碱作用转化为G。

A、B、G能与盐酸、碱、亚硝酸反应。已知G的分子中所含的氧原子数为A分子中的2.5倍,而B分子中的氧原子数为A中的2倍,G分子中的碳原子数等于6,它是A和B中碳原子数的总和。

随着介质的酸度不同,A、B、G都能以阴离子、阳离子和中性分子3种形式存在。 (1)试确定A至G各为何种物质。

B、G与盐酸、CF3COCl(2)以A物质为例,说明A、碱、亚硝酸作用时的产物。(提示:

与CH3COOH有类似的化学反应;CH3COOH与PCl5作用得CH3COCl)

41.1866年H. Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸,

。1890年L. Wollf合成并确定了它的结构,1908年池田菊苗从海

带的热水提取物中分离出L-谷氨酸的钠盐,它才是具有鲜味的成分,即味精。

谷氨酸的电离常数Ka1=6.46×10-3,Ka2=5.62×10-5,Ka3=2.14×10-10;pKa=-lgKa,所以pKa1=2.19,pKa2=4.25,pK3=9.67。

目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。

以发酵法生产的工艺流程如下:淀粉?水解???发酵?等电点???葡萄糖?尿素???谷氨酸铵???L-谷氨酸?中和、浓缩、结晶??????L-谷氨酸-钠盐。

若生成L-谷氨酸二钠盐,则不具有鲜味,所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。

试问:

(1)Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个?

(2)计算L-谷氨酸等电点的pH?(所谓等电点,就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH)

(3)中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少? (4)用什么物质脱色? 42.L-甲状腺素是一种重要的激素,用来治疗呆小病、粘液瘤、肥胖病等人类疾病。早期人类都是用动物的甲状腺组织来提取甲状腺素。甲状腺素的光学活性在20世纪30年代首先由Harington和Salter发现,他们从动物甲状腺体的蛋白质用发酵水解方法提取了L-甲状腺素,从而避免了碱性水解的消旋现象,同样的结果也由Foster和Palmer等人在甲状腺体初步发酵后再酸性水解的方法而获得。但是从动物甲状腺体组织提取的L-甲状腺素纯度低、光学纯度比较差,而且数量亦受到限制。40年代起,人们开始用合成方法来生产L-甲状腺素。

化学合成法是以L-酪氨酸为起始原料合成L-甲状腺素有多种路线,最有代表性的为Chalmers开发的经典路线:

CH3CO?2O?NaOH3?H2SO4(C9H11NO3)?HNO?????A(C9H9N3O7)????????

3CH2OH?HB(C11H11N3O8)?CH??????C(C13H15N3O8)

?D(C20H21N3O9)

?NaNO2/HCl?HAc2?Pd (C20H25N3O5)?KI(C20H21NO5I2)?HI(C16H13NO4I2)?H???E??????F????G

2?KI?I???(L-甲状腺素,C16H11NO4I4)

此合成工艺需要八步反应,虽可保留其光学活性,但操作步骤非常复杂,产率低,成本较高。

通过化学工程师们的不懈努力,上海精细化工研究所的研究人员采用3,5-二碘-L-酪氨酸为原料,经孵化反应(消化-偶合反应)合成了高纯度、高生物活性的L-甲状腺素,缩短了工艺路线,降低了生产成本,是较理想的合成路线。合成原理如下:

2222???M??????H???J???L????L-甲状腺素 L-酪氨酸??I?HOIKO?催化剂HCl?HAc(1)为何L-甲状腺素有光学活性,以上反应是否会影响其光学活性?

(2)写出A~M各物质的结构简式。 43.(1)等电点是氨基酸和蛋白质的一个重要物理化学特征。当溶液的pH值与等电点(等电pH)一致时,化合物的总电荷为零,下表中列出某些氨基酸的等电点,指出在标明的pH值下,各氨基酸在电场中的移动方向(向正极或负极),并说明原因。 氨基酸 缬氨酸 丝氨酸 赖氨酸 谷氨酸 等电点(pH) 5.96 5.68 9.74 3.22 指明的pH 8 1 12 7 氨基酸在电场中移动方向 氨基酸在等电点时溶解度也最小,容易从溶液中沉淀出来。利用等电点的不同,可以将不同的氨基酸分离。为什么氨基酸在等电点时溶解度最小呢?

(2)上面四种氨基酸有三种酸性氨基酸,其中谷氨酸酸性最强,它的钠盐是味精主要成分。谷氨酸可由戊二酸合成。谷氨酸结构简式为:成步骤是:

。最后一个合

请写出中间步骤的合成路线(最好不要超过4步,无机试剂任选):

(3)AOT是一种阴离子表面活性剂,其学名是丁二酸二(2-乙基)己酯磺酸钠。将50mmol/dm3的AOT水溶液与异辛烷以1︰2的体积比混合后,AOT在异辛烷(有机相)中形成胶束萃取体系;在有机相中,非极性端伸向油(O)相,形成油包水(W/O)型胶

束(反胶束),由于属阴离子表面活性剂,亲水的蛋白质正离子能进入反胶束中。

①请画出在有机相中形成的胶束模型

②用上述AOT胶束体系,可通过萃取法分离蛋白质。现有一水溶液,含有下列蛋白质:

序号 A B C D

蛋白质 溶菌酶 核糖核酸酶 淀粉酶 胰蛋白酶

分子量 14500 13700 24000 23800

等电点(pI)

11.1

7.8 4.7 0.5

调节溶液0.5<pH<4.7,研究结果发现只有三种蛋白质被萃取到胶束中去,请写出它们的序号。

③同氨基酸一样,蛋白质在等电点时溶解度最小,发生凝聚现象。对水的亲和力设计一最少步骤的分离框图,最终三种被分离的蛋白质均在水相中,或者将蛋白质序号逐步填入下述方框,带箭头的横线填写分离条件(如pH范围)。O代表含胶束体系的有机相,W代表水相。

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试写出生成下图a、b、c、d的四种有机物的化学方程式(不必注明反应条件)。(1)生成a:(2)生成b:(3)生成c:(4)生成d:33.物质C可由下图的几种方法制备:化合物A含48.60%(质量)的碳、8.1%(质量)的氢和43.30%(质量)的氧,它可和新制备的氧化银(Ⅰ)反应,形成一种难溶盐,从0.74g的A可得到1.81g银(Ⅰ)盐。
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