Wanneer stowwe in organiese chemie bestudeer word, word meer as 'n dosyn verskillende kwalitatiewe reaksies gebruik om die inhoud van sekere verbindings te bepaal. So 'n visuele ontleding laat jou toe om dadelik te verstaan of die nodige stowwe teenwoordig is, en as hulle nie teenwoordig is nie, kan jy verdere eksperimente aansienlik verminder om hulle te identifiseer. Hierdie reaksies sluit ninhidrien in, wat die belangrikste een in die visuele bepaling van aminoverbindings is.
Wat is dit?
Ninhidrien is 'n dikarbonielverbinding wat een aromatiese ring bevat met 'n heterosiklus daaraan geheg, waarvan die tweede atoom 2 hidroksielgroepe het (OH-). Hierdie stof word verkry deur direkte oksidasie van inandioon - 1, 3, en daarom het dit, volgens die internasionale nomenklatuur, die volgende naam: 2, 2 - dihidroksienandioon -1, 3 (Fig. 1).
Suiwer ninhidrien is 'n geel of wit kristalkleure wat, wanneer dit verhit word, goed oplos in water en ander polêre organiese oplosmiddels, soos asetoon. Dit is 'n taamlik skadelike stof, as dit in groot hoeveelhede met die vel of slymvliese in aanraking kom, veroorsaak dit irritasie, ook wanneer dit ingeasem word. Werk met hierdie verbinding moet versigtig wees en slegs met handskoene, want wanneer dit met die vel in aanraking kom, reageer dit met velselproteïene en vlek dit pers.
Reaktiewe stowwe
Soos hierbo genoem, word die ninhidrienreaksie hoofsaaklik gebruik vir die visuele bepaling van die inhoud van aminoverbindings:
- α-aminosure (insluitend in proteïene);
- aminosuikers;
- alkaloïede wat –NH2 en -NH-groepe bevat;
- verskeie amiene.
Daar moet kennis geneem word dat sekondêre en tersiêre amiene soms baie swak reageer, dus is meer navorsing nodig om hul teenwoordigheid te bevestig.
Verskeie metodes van chromatografie word vir kwantitatiewe bepaling gebruik, byvoorbeeld papierchromatografie (BC), dunlaagchromatografie (TLC) of met was van vaste draers met 'n oplossing van ninhidrien in verskeie media.
Hierdie reaksie is nie spesifiek vir aminoverbindings nie, aangesien die reagens op een slag daarin kan ingaan. Aan die kant van die reaksieprodukte het dit egter 'n eienaardigheid in die vorm van die vrystelling van koolstofdioksiedborrels (CO2), en dit is slegs tipies wanneer dit met α-amino interaksie het. sure.
Meganismekenmerke
BDaar is verskillende interpretasies van die ninhidrienreaksievergelyking in die literatuur. Sommige navorsers laat die vorming van hidrindantien uit 2-aminoinandioon weg, wat met die deelname van ammoniak en ninhidrien ook 'n kleurstof genaamd "Rueman se pers" (of "Rueman se blou") vorm, terwyl ander, inteendeel, net die deelname sonder die teenwoordigheid van intermediêre aminoprodukte. Daar is ook 'n paar interessante punte in die rekord van die reaksie self, veral, dit gaan oor die metodes om die aminoderivaat van ninhidrien aan sy hoofmolekule te heg om 'n kleurstof te vorm. Die aanduiding van die plek van die "wandelende waterstof" wat deur die intermediêre amien uit die waterige medium verkry word, bly ook twyfelagtig: dit kan óf in die ketoongroep wees óf langs –NH2.
In werklikheid is die nuanse met die H-atoom onbeduidend, aangesien die posisie daarvan in die verbinding nie 'n spesiale rol speel in die verloop van die reaksie nie, daarom moet daar nie aandag aan gegee word nie. Wat die weglating van een van die moontlike stadiums betref, lê die rede hier in die teoretiese aspek: tot nou toe is die presiese meganisme vir die vorming van Rueman se pers nie presies bepaal nie, dus kan heelwat verskillende skemas van die ninhidrienreaksie gevind word.
Die mees volledige moontlike verloop van interaksie van die reagens met aminoverbindings sal hieronder voorgestel word.
Reaksiemeganisme
Eerste, ninhidrien in wisselwerking met α-aminosuur, heg dit by die plek van splitsing van hidroksie groepe en die vorming van 'n kondensasie produk (Fig. 2a). Dan word laasgenoemde vernietig, wat die intermediêre amien, aldehied en koolstofdioksied vrystel (Fig. 2b). Van die finale produk by aansluitingninhidrien, word die Rueman-persstruktuur (diketonhidrindenketohidrinamien, Fig. 2c) gesintetiseer. Die moontlike vorming van hidrindantien (verminderde ninhidrien) uit die intermediêre amien word ook aangedui, wat ook in die teenwoordigheid van ammoniak (meer presies, ammoniumhidroksied) in 'n kleurstof verander met 'n oormaat van die reagens self (Fig. 2d).
Die vorming van hidrindantien is deur Rueman self bewys wanneer waterstofsulfied op die ninhidrienmolekule inwerk. Hierdie verbinding kan in natriumkarbonaat Na2CO3 oplos, wat die oplossing donkerrooi kleur. En wanneer verdunde soutsuur bygevoeg word, val hidrindantien neer.
Heel waarskynlik is die intermediêre amien, hidridantien, ninhidrien en die struktuur van die kleurstof, as gevolg van hul onstabiliteit wanneer dit verhit word, in 'n mate van ewewig, wat die teenwoordigheid van verskeie bykomende stadiums moontlik maak.
Hierdie meganisme is geskik om die ninhidrienreaksie met ander aminoverbindings te verduidelik, met die uitsondering van neweprodukte wat voortspruit uit die eliminasie van die res van die struktuur vanaf –NH2, -NH of -N.
Biuret-toets en ander reaksies op proteïene
Kwalitatiewe analise vir peptiedbindings selfs van nie-proteïenstrukture kan plaasvind nie net met die deelname van die bogenoemde reagens nie. In die geval van 'n ninhidrienreaksie op proteïene vind die interaksie egter nie langs –CO-NH‒-groepe plaas nie, maar langs amiengroepe. Daar is 'n sogenaamde "biureetreaksie", wat gekenmerk word deur die byvoeging van ione tot die oplossing met aminoverbindingstweewaardige koper van CuSO4 of Cu(OH)2 in 'n alkaliese medium (Fig. 3).
Tydens die ontleding, in die teenwoordigheid van die nodige strukture, word die oplossing donkerblou as gevolg van die binding van peptiedbindings in 'n kleurkompleks, wat een reagens van 'n ander onderskei. Daarom is die biureet- en ninhidrienreaksies universeel in verhouding tot proteïen- en nie-proteïenstrukture met die –CO-NH‒-groep.
Wanneer sikliese aminosure bepaal word, word 'n xantoproteïenreaksie met 'n gekonsentreerde oplossing van salpetersuur HNO3 gebruik, wat 'n geel kleur gee wanneer dit nitreer word. 'n Druppel reagens op die vel vertoon ook 'n geel kleur deur met die aminosure in die velselle te reageer. Salpetersuur kan brandwonde veroorsaak en moet ook met handskoene hanteer word.
Voorbeelde van interaksie met aminoverbindings
Ninhidrienreaksie vir α-aminosure gee 'n goeie visuele resultaat, behalwe vir die kleur prolien- en hidroksiprolienstrukture, wat reageer met die vorming van 'n geel kleur. 'n Moontlike verklaring vir hierdie effek is gevind in ander omgewingstoestande van die interaksie van ninhidrien met hierdie strukture.
Reaksie met aminogroep
Aangesien die toets nie spesifiek is nie, is visuele opsporing van alanien deur die ninhidrienreaksie in die mengsel nie moontlik nie. Deur papierchromatografie egter, wanneer monsters van verskeie α-aminosure toegedien word, dit met 'n waterige oplossing van ninhidrien gespuit word en in 'n spesiale medium ontwikkel, kan 'n mensbereken die kwantitatiewe samestelling van nie net die beweerde verbinding nie, maar ook baie ander.
Skematies volg die interaksie van alanien met ninhidrien dieselfde beginsel. Dit heg aan die reagens by die amiengroep, en word onder die werking van aktiewe hidroniumione (H3O+) by die koolstof afgesplits. -stikstofbinding, ontbind in asetaldehied (CH3COH) en koolstofdioksied (CO2). Nog 'n ninhidrienmolekule heg aan stikstof, wat watermolekules verplaas, en 'n kleurstruktuur word gevorm (Fig. 4).
Reaksie met 'n heterosikliese aminoverbinding
Die ninhidrienreaksie met prolien is spesifiek, veral in chromatografiese ontledings, aangesien sulke strukture in 'n suurmedium eers geel word, en dan pers in 'n neutrale een word. Die navorsers verduidelik dit deur 'n kenmerk van die siklusherrangskikking in die tussenverbinding, wat juis deur die teenwoordigheid van 'n groot aantal waterstofprotone wat die eksterne energievlak van stikstof komplementeer, beïnvloed word.
Die vernietiging van die heterosiklus vind nie plaas nie, en nog 'n ninhidrienmolekule is daaraan geheg by die 4de koolstofatoom. By verdere verhitting verander die resulterende struktuur in 'n neutrale medium in Rueman-pers (Fig. 5).
Voorbereiding van die hoofreagens
Ninhidrientoets word met verskillende oplossings uitgevoer, afhangende van die ontbinding van aminostrukture in sekere organiese enanorganiese verbindings.
Die hoofreagens is die voorbereiding van 'n 0,2% oplossing in water. Dit is 'n veelsydige mengsel, aangesien die meeste verbindings goed in H2O oplos. Om 'n vars voorbereide reagens te verkry, word 'n monster van 0,2 g chemies suiwer ninhidrien verdun in 100 ml water.
Dit is opmerklik dat vir sommige geanaliseerde oplossings hierdie konsentrasie onvoldoende is, dus kan 1% of 2% oplossings voorberei word. Dit is tipies vir ekstrakte uit medisinale grondstowwe, aangesien dit verskeie klasse aminoverbindings bevat.
Wanneer chromatografiese studies uitgevoer word, kan oplossings, byvoorbeeld wanneer 'n mengsel op 'n vaste draer deur 'n kolom gewas word, in alkohol, dimetielsulfoksied, asetoon en ander polêre oplosmiddels berei word - alles sal afhang van die oplosmiddel van sekere aminostrukture.
Aansoek
Die ninhidrienreaksie maak dit moontlik om baie aminoverbindings in oplossing op te spoor, wat dit een van die eerstes gemaak het wat in die kwalitatiewe ontleding van organiese stowwe gebruik is. Visuele bepaling verminder die aantal eksperimente aansienlik, veral wanneer swak bestudeerde plante, geneesmiddels en doseervorme, sowel as onbekende oplossings en mengsels ontleed word.
In forensiese wetenskap word hierdie metode wyd gebruik om die teenwoordigheid van sweetmerke op enige oppervlak te bepaal.
Selfs ten spyte van die nie-spesifiekheid van die reaksie, is die onttrekking van die ninhidrienreaksie uit chemiese praktyk onmoontlik, aangesiendie vervanging van hierdie stof met minder toksiese analoë (byvoorbeeld oksolien) het bewys dat hulle swakker sensitiwiteit vir aminogroepe het en nie goeie resultate in fotometriese ontledings lewer nie.
