Քիմիա. Նինհիդրինի ռեակցիա

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Օրգանական քիմիայում նյութերն ուսումնասիրելիս օգտագործվում են մեկ տասնյակից ավելի տարբեր որակական ռեակցիաներ՝ որոշ միացությունների պարունակությունը որոշելու համար։ Նման տեսողական վերլուծությունը թույլ է տալիս անմիջապես հասկանալ, թե արդյոք առկա են անհրաժեշտ նյութերը, և եթե դրանք չկան, կարող եք զգալիորեն նվազեցնել հետագա փորձերը՝ դրանք բացահայտելու համար: Այս ռեակցիաները ներառում են նինհիդրին, որը հիմնականն է ամինային միացությունների տեսողական որոշման մեջ։

Ինչ է սա?

Նինհիդրինը երկկարբոնիլային միացություն է, որը պարունակում է մեկ անուշաբույր օղակ, որի վրա կցված է հետերոցիկլ, որի երկրորդ ատոմն ունի 2 հիդրօքսիլ խումբ (OH^-): Այս նյութը ստացվում է ինանդիոնի անմիջական օքսիդացումից՝ 1, 3, և, հետևաբար, ըստ միջազգային անվանացանկի ունի հետևյալ անվանումը՝ 2, 2 - դիհիդրօքսինանդիոն -1, 3 (նկ. 1)։

Մաքուր նինհիդրինը դեղին կամ սպիտակ բյուրեղ էգույներ, որոնք տաքացնելիս լավ լուծվում են ջրի և բևեռային այլ օրգանական լուծիչների, օրինակ՝ ացետոնի մեջ։ Սա բավականին վնասակար նյութ է, եթե այն մեծ քանակությամբ կամ լորձաթաղանթների հետ շփվում է մաշկի հետ, առաջացնում է գրգռում, այդ թվում՝ ներշնչելիս։ Այս միացության հետ աշխատելը պետք է զգույշ լինել և միայն ձեռնոցներով, քանի որ մաշկի հետ շփվելիս այն արձագանքում է մաշկի բջիջների սպիտակուցներին և այն ներկում մանուշակագույն:

Ռեակտիվ նյութեր

Ինչպես նշվեց վերևում, նինհիդրինային ռեակցիան հիմնականում օգտագործվում է ամինային միացությունների պարունակության տեսողական որոշման համար.

• α-ամինաթթուներ (ներառյալ սպիտակուցներում);
• ամինո շաքարներ;
• ալկալոիդներ պարունակող –NH₂ և -NH խմբեր;
• տարբեր ամիններ.

Հարկ է նշել, որ երկրորդային և երրորդային ամինները երբեմն շատ թույլ են արձագանքում, ուստի դրանց առկայությունը հաստատելու համար ավելի շատ հետազոտություններ են անհրաժեշտ:

Քանակական որոշման համար օգտագործվում են քրոմատագրման տարբեր մեթոդներ, օրինակ՝ թղթային քրոմատոգրաֆիա (BC), բարակ շերտով քրոմատոգրաֆիա (TLC) կամ պինդ կրիչների լվացում նինհիդրինի լուծույթով տարբեր միջավայրերում։

Այս ռեակցիան հատուկ չէ ամինային միացությունների համար, քանի որ ռեագենտը կարող է միանգամից մտնել դրա մեջ: Այնուամենայնիվ, ռեակցիայի արտադրանքի կողմից այն ունի յուրահատկություն ածխաթթու գազի պղպջակների (CO₂) արտազատման տեսքով, և դա բնորոշ է միայն α-ամինոյի հետ փոխազդեցության ժամանակ. թթուներ.

Մեխանիզմի առանձնահատկությունները

BԳրականության մեջ կան նինհիդրին ռեակցիայի հավասարման տարբեր մեկնաբանություններ։ Որոշ հետազոտողներ բաց են թողնում հիդրինդանթինի ձևավորումը 2-ամինոինանդիոնից, որը ամոնիակի և նինհիդրինի մասնակցությամբ ձևավորում է նաև գունանյութ, որը կոչվում է «Ռումանի մանուշակագույն» (կամ «Ռումանի կապույտ»), իսկ մյուսները, ընդհակառակը, ենթադրում են միայն դրա: մասնակցություն առանց միջանկյալ ամինամթերքների առկայության. Բուն ռեակցիայի արձանագրության մեջ կան նաև որոշ հետաքրքիր կետեր, մասնավորապես, դա վերաբերում է նինհիդրինի ամինային ածանցյալը նրա հիմնական մոլեկուլին ներկանյութ ձևավորելու եղանակներին։ Ջրային միջավայրից միջանկյալ ամինով ստացված «քայլող ջրածնի» տեղորոշումը նույնպես կասկածելի է. այն կարող է լինել կա՛մ կետոնային խմբում, կա՛մ –NH₂-ի կողքին::

Իրականում H ատոմի հետ երանգը աննշան է, քանի որ նրա դիրքը միացության մեջ հատուկ դեր չի խաղում ռեակցիայի ընթացքում, ուստի դրան պետք չէ ուշադրություն դարձնել։ Ինչ վերաբերում է հնարավոր փուլերից մեկի բացթողմանը, ապա այստեղ պատճառը տեսական ասպեկտում է. մինչ այժմ Ռումանի մանուշակագույնի առաջացման ճշգրիտ մեխանիզմը ճշգրիտ որոշված չէ, ուստի կարելի է գտնել նինհիդրինի ռեակցիայի միանգամայն տարբեր սխեմաներ:

Ամինի միացությունների հետ ռեագենտի փոխազդեցության առավել ամբողջական հնարավոր ընթացքը կառաջարկվի ստորև։

Ռեակցիայի մեխանիզմ

Նախ, նինհիդրինը փոխազդում է α-ամինաթթվի հետ՝ ամրացնելով այն հիդրօքսի խմբերի տրոհման տեղում և ձևավորելով խտացման արտադրանք (նկ. 2ա): Այնուհետև վերջինս ոչնչանում է՝ ազատելով միջանկյալ ամին, ալդեհիդ և ածխաթթու գազ (նկ. 2բ)։ Վերջնական արտադրանքից միանալիսնինհիդրին, սինթեզվում է Rueman մանուշակագույն կառուցվածքը (diketonhydrindenketohydrinamine, նկ. 2c): Նշվում է նաև միջանկյալ ամինից հիդրինդանթինի (նվազեցված նինհիդրին) հնարավոր ձևավորումը, որը նույնպես ամոնիակի (ավելի ճիշտ՝ ամոնիումի հիդրօքսիդի) առկայության դեպքում վերածվում է գունանյութի միացության՝ բուն ռեագենտի ավելցուկով (նկ. 2դ):

Հիդրինդանտինի առաջացումը ապացուցվել է անձամբ Ռյումանի կողմից, երբ ջրածնի սուլֆիդը գործում է նինհիդրինի մոլեկուլի վրա: Այս միացությունը կարող է լուծվել նատրիումի կարբոնատ Na₂CO₃՝ լուծույթը ներկելով մուգ կարմիր: Եվ երբ նոսր աղաթթու ավելացվում է, հիդրինդանտինը նստում է:

Ամենայն հավանականությամբ, միջանկյալ ամինը, հիդրիդանտինը, նինհիդրինը և ներկանյութի կառուցվածքը, տաքացնելիս իրենց անկայունության պատճառով, գտնվում են որոշակի հավասարակշռության մեջ, ինչը թույլ է տալիս մի քանի լրացուցիչ փուլերի առկայությունը։

Այս մեխանիզմը հարմար է նինհիդրինի ռեակցիան այլ ամինային միացությունների հետ բացատրելու համար, բացառությամբ ենթամթերքների, որոնք առաջանում են կառուցվածքի մնացած մասի հեռացումից –NH₂-ից:, -NH կամ -N.

Բիուրետի թեստ և այլ ռեակցիաներ սպիտակուցներին

Պեպտիդային կապերի որակական վերլուծություն նույնիսկ ոչ սպիտակուցային կառուցվածքների համար կարող է իրականացվել ոչ միայն վերը նշված ռեագենտի մասնակցությամբ: Այնուամենայնիվ, սպիտակուցների նկատմամբ նինհիդրին ռեակցիայի դեպքում փոխազդեցությունը տեղի է ունենում ոչ թե –CO-NH– խմբերի, այլ ամինային խմբերի երկայնքով: Գոյություն ունի այսպես կոչված «բիուրետային ռեակցիա», որը բնութագրվում է ամինային միացություններով լուծույթին իոնների ավելացմամբ.երկվալենտ պղինձ CuSO₄ կամ Cu(OH)₂ ալկալային միջավայրում (նկ. 3):

Անալիզի ընթացքում անհրաժեշտ կառուցվածքների առկայության դեպքում լուծույթը դառնում է մուգ կապույտ՝ պեպտիդային կապերի միացման շնորհիվ գունային համալիրի, որը տարբերում է մի ռեագենտը մյուսից։ Ահա թե ինչու բիուրետի և նինհիդրինի ռեակցիաները ունիվերսալ են սպիտակուցային և ոչ սպիտակուցային կառուցվածքների հետ կապված –CO-NH‒ խմբի հետ:

Ցիկլային ամինաթթուները որոշելիս օգտագործվում է քսանտոպրոտեինային ռեակցիա HNO₃ ազոտական թթվի խտացված լուծույթով, որը նիտրացման ժամանակ տալիս է դեղին գույն։ Մաշկի վրա ռեագենտի կաթիլը նույնպես դեղին գույն է ցուցադրում՝ արձագանքելով մաշկի բջիջների ամինաթթուների հետ: Ազոտական թթուն կարող է այրվածքներ առաջացնել, և այն պետք է նաև ձեռնոցներով վարվել։

Ամինի միացությունների հետ փոխազդեցության օրինակներ

Նինհիդրինի ռեակցիան α-ամինաթթուների համար տալիս է լավ տեսողական արդյունք, բացառությամբ գունավոր պրոլինի և հիդրօքսիպրոլինի կառուցվածքների, որոնք արձագանքում են դեղին գույնի ձևավորմանը: Այս ազդեցության հնարավոր բացատրությունը գտնվել է այս կառուցվածքների հետ նինհիդրինի փոխազդեցության այլ բնապահպանական պայմաններում:

Արձագանք ամինախմբի հետ

Քանի որ թեստը սպեցիֆիկ չէ, խառնուրդում նինհիդրինի ռեակցիայի միջոցով ալանինի տեսողական հայտնաբերումը հնարավոր չէ: Այնուամենայնիվ, թղթային քրոմատագրմամբ, տարբեր α-ամինաթթուների նմուշներ կիրառելիս, դրանք նինհիդրինի ջրային լուծույթով ցողելիս և հատուկ միջավայրում մշակելիս կարելի է.հաշվարկեք ոչ միայն հայցվող միացության, այլև շատ այլ միացությունների քանակական բաղադրությունը։

Սխեմատիկորեն ալանինի փոխազդեցությունը նինհիդրինի հետ հետևում է նույն սկզբունքին: Այն կցվում է ռեագենտին ամինային խմբում և ակտիվ հիդրոնիումի իոնների ազդեցության տակ (H₃O⁺) բաժանվում է ածխածնի վրա: -ազոտային կապ, որը քայքայվում է ացետալդեհիդի (CH₃COH) և ածխածնի երկօքսիդի (CO₂): Նինհիդրինի մեկ այլ մոլեկուլ միանում է ազոտին՝ տեղաշարժելով ջրի մոլեկուլները և ձևավորվում է գունավորող կառուցվածք (նկ. 4):

Ռեակցիան հետերոցիկլիկ ամինային միացության հետ

Նինհիդրինի ռեակցիան պրոլինի հետ սպեցիֆիկ է, հատկապես քրոմատոգրաֆիկ անալիզներում, քանի որ նման կառուցվածքները թթվային միջավայրում սկզբում դեղնում են, իսկ հետո չեզոքում` մանուշակագույն: Հետազոտողները դա բացատրում են միջանկյալ միացությունում ցիկլի վերադասավորման առանձնահատկությունով, որի վրա ազդում է հենց մեծ քանակությամբ ջրածնի պրոտոնների առկայությունը, որոնք լրացնում են ազոտի արտաքին էներգիայի մակարդակը։

:

Հետերոցիկլի ոչնչացումը տեղի չի ունենում, և նինհիդրինի մեկ այլ մոլեկուլ կցվում է դրան ածխածնի 4-րդ ատոմում: Հետագա տաքացումից հետո չեզոք միջավայրում ստացված կառուցվածքը վերածվում է Rueman-ի մանուշակագույնի (նկ. 5):

Հիմնական ռեագենտի պատրաստում

Նինհիդրինի թեստն իրականացվում է տարբեր լուծույթներով՝ կախված որոշակի օրգանական և օրգանական ամինային կառուցվածքների լուծարումից.անօրգանական միացություններ.

Հիմնական ռեակտիվը ջրի մեջ 0,2% լուծույթի պատրաստումն է: Սա բազմակողմանի խառնուրդ է, քանի որ միացությունների մեծ մասը լավ է լուծվում H₂O-ում: Թարմ պատրաստված ռեագենտ ստանալու համար 0,2 գ քիմիապես մաքուր նինհիդրինի նմուշը նոսրացնում են 100 մլ ջրի մեջ։

Հարկ է նշել, որ որոշ վերլուծված լուծույթների համար այս կոնցենտրացիան անբավարար է, ուստի կարելի է պատրաստել 1% կամ 2% լուծույթներ։ Սա բնորոշ է բուժիչ հումքի քաղվածքներին, քանի որ դրանք պարունակում են տարբեր դասերի ամինային միացություններ։

Քրոմատոգրաֆիական ուսումնասիրություններ կատարելիս լուծույթները, օրինակ, խառնուրդը սյունակի միջով պինդ կրիչի վրա լվանալիս, կարելի է պատրաստել սպիրտով, դիմեթիլսուլֆօքսիդով, ացետոնով և այլ բևեռային լուծիչներով. ամեն ինչ կախված կլինի որոշակի լուծիչից: ամինային կառուցվածքներ.

Դիմում

Նինհիդրինի ռեակցիան հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել բազմաթիվ ամինային միացություններ լուծույթում, ինչը նրան դարձրեց առաջիններից մեկը, որն օգտագործվում էր օրգանական նյութերի որակական վերլուծության մեջ: Տեսողական որոշումը զգալիորեն նվազեցնում է փորձերի քանակը, հատկապես վատ ուսումնասիրված բույսերի, դեղերի և դեղաչափերի ձևերի, ինչպես նաև անհայտ լուծույթների և խառնուրդների վերլուծության ժամանակ:

Դատաբժշկական գիտության մեջ այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է ցանկացած մակերեսի վրա քրտինքի հետքերի առկայությունը որոշելու համար:

Նույնիսկ չնայած ռեակցիայի ոչ սպեցիֆիկությանը, նինհիդրին ռեակցիայի դուրսբերումը քիմիական պրակտիկայից անհնար է, քանի որ.փոխարինելով այս նյութը ավելի քիչ թունավոր անալոգներով (օրինակ՝ օքսոլին) ապացուցեց, որ դրանք ավելի վատ զգայունություն ունեն ամինային խմբերի նկատմամբ և լավ արդյունքներ չեն տալիս լուսաչափական անալիզներում։