3. Визначення похідних карбонових кислот

Визначення похідних карбонових кислот сполук з базується на можливості утворення солей карбонових кислот (4.1) або гідроксамових кислот, що дають забарвлений комплекс з залізом (4.2)

4.1. Лужний гідроліз: 0,1 г досліджуваної сполуки розчиняють в 3 мл спирту, додають 3 краплини спиртового фенолфталеїну та 0,1 М спиртовий розчин лугу краплинами до появи червоного забарвлення. Потім 5 хв нагрівають до 40 ^оС на водяній бані. Для контролю додають ще декілька краплин лугу та спостерігають за зникненням забарвлення при нагріванні.

RCOOR’ + NaOH = RCOONa + R’OH

Якщо забарвлення зникає, у суміші присутні естери, лактони, ангідриди, легко-гідролізуючі галогенпохідні, можливо аміди. Заважають: дикетони, сполуки, що легко диспропорціонують або осмолюються, похідні сульфокислот.

Аміди та нітрили при взаємодії з розведеним лугом звичайно не гідролізують. Їх визначають, нагріваючи пробу з концентрованим лугом; фіксують запах або посиніння лакмусового папірця.

4.2. Гідроксамова проба: До 0,5 г (0,5 мл) досліджуваної сполуки додають 1 мл 0,5 н спиртового розчину NH₂OH∙HCl та 0,2 мл 6 М NaOH. Суміш нагрівають до кипіння, охолоджують, додають 2 мл 1 М HCl та декілька краплин 5% водного FeCl₃.

Яскраве червоне або фіолетове забарвлення комплексу заліза з гідроксамовою кислотою вказує на наявність естера, лактона, ангідриди, галоген-ангідрида або аміда карбонової кислоти. Не заважають похідні сульфокислоит, вугільної кислоти, неорганічних кислот, феноли (дають забарвлення тільки у лужному середовищі). Карбонові кислоти та їх солі теж можна ідентифікувати гідроксамовою пробою, перетворивши їх у хлорангідриди шляхом кип’ятіння (10 хв.) з SOCl₂ та відгонки останнього.

5. Визначення азот-вмісних сполук

Визначення азот-вмісних сполук базується на нуклеофільних властивостях аміногрупи (5.1), активності азот-вмісних сполук в окисно-відновних реакціях (5.2 та 5.3), утворенні іонних асоціатів (5.4) та комплексних сполук (5.5).

5.1. Утворення “основ Шифа”: до 5-10 краплин досліджуваної сполуки додають 1 мл 1% спиртового розчину саліцилового альдегіду. Якщо досліджувана сполука містить первинні аліфатичні або ароматичні аміногрупи, утворюється “основа Шифа” інтенсивно-жовтого кольору.

Солі амінів та сполуки, в яких аміногрупа міститься у протонованій формі (амінокислоти, тощо), у реакцію не вступають. Для їх визначення до реакційної суміші додають декілька краплин насиченого розчину NaHCO₃ для створення слабколужного середовища.

Утворення основ Шифа використовують і для кількісного визначення амінів (спектрофотометрія). Замість саліцилового альдегіду можна використовувати 2,4-пентандіон або ванілін. Останній є специфічним реагентом для визначення первинних ароматичних амінів.

5.2. Реакція з нінгідрином: До 1-2 мг (5 крапель 5% водного або спиртового розчину) досліджуваної проби додають трохи води, 4-5 краплин розчину нінгідрину, суміш кип’ятять. У присутності первинних амінів, амінокислот, з’являється фіалково-синє забарвлення.

Реагент: Нінгідрин, 0,1%-ий розчин в цитратному буферному розчині. Буферний розчин (рН 5): розчиняють 21,0 г лимонної кислоти в 200 мл 1М NaOH і розводять водою до 1 л.

5.3. Реакція з нітритною кислотою: Належність амінів до первинних (аліфатичних чи ароматичних), вторинних чи третинних ароматичних амінів може бути встановлена за реакцією з азотистою кислотою.

Пробу розчиняють у розведеній (1:1) HCl, охолоджують до 0 ^оС та краплинами додають 2,5М розчин NaNO₂. Бурхливе виділення газу вказує на наявність первинного аміна.

R-NH₂ + NaNO₂ + HCl = R-OH + N₂↑ + NaCl + 2H₂O

Утворення олієподібного жовтуватого осаду нітрозаміну (токсичний, працювати під тягою, не допускати потрапляння на шкіру) – на наявність вторинного аміна.

R₂NH + NaNO₂ + HCl = R₂N-NO↓ + NaCl + H₂O

Декілька краплин отриманої суміші додають до 1М розчину -нафтола в 2 М NaOH. Оранжеве забарвлення азобарвника, що утворився, вказує на наявність у вихідній суміші первинного ароматичного аміна.

Визначення первинного ароматичного аміну за реакцією азосполучення можна провести і на фільтрувальному папері, що суттєво зменшує об’єм необхідної проби.

Виконання реакції. На фільтрувальний папір наносять краплину досліджуваного розчину в 1%ій HCl, через 3 хвилини наносять зверху краплину 1%-ого розчину NaNO₂ і потім через 3 хвилини краплину свіжеприготовленого 0,2%-ого розчину1-нафтолу в 1М КОН. В присутності первинного ароматичного аміну з’являється забарвлення, наприклад, в присутності аніліну – червоне.

5.4. Утворення іонних асоціатів між четвертинними амонійними солями та органічними барвниками: На відміну від солей амінів та інших органічних основ, четвертинні амонійні солі (ЧАС) у слабко-лужному середовищі (рН = 8 - 9) існують у катіонній формі. Катіони ЧАС мають досить високу гідрофобність, тому їх можна екстрагувати в органічну фазу (хлороформ) у вигляді іонного асоціату {R₄N⁺A^-} з аніонним органічним барвником, наприклад бромфеноловим синім, бромтимоловим синім або бромкрезоловим пурпурним:

R₄N⁺Cl^- + Na⁺A^- = {R₄N⁺A^-} + NaCl

Виконання реакції: 1-2 краплини досліджуваної сполуки розчиняють в 1 мл води, додають декілька краплин насиченого розчину NaHCO₃, декілька краплин 0,1% розчину бромфенолового синього та 1 мл хлороформу. Синє забарвлення шару хлороформу вказує на наявність ЧАС в аналізованій пробі.

Цю ж реакцію можна використовувати і для кількісного визначення ЧАС методом фотометрії.

5.5. Біуретова проба: Молекули таких важливих природних сполук, як білки (поліпептиди), складаються з ланцюжків амідних (пептидних) фрагментів. У лужному середовищі пептидні фрагменти енолізуються, енольна форма поліпептиду утворює з іонами міді комплекс синьо-фіолетового кольору:

Виконання реакції: До 3 мл 1% розчину яєчного білку додають 1 мл 10% розчину NaOH, 1-2 краплини розчину сульфату міді (1%), перемішують скляною паличкою та спостерігають появу фіолетового забарвлення.

Біуретова реакція характерна для сполук, які містять щонайменше два пептидних зв’язки. Продукти неповного гідролізу білку (олігопептиди) при проведенні біуретової реакції дають червоне або рожеве забарвлення. Забарвлені продукти при проведенні біуретової реакції дають: біурет (продукт димеризації сечовини), амінокислоти, що містять додаткову комплексоутворюючу групу (аспарагін, гістидин, треонін, серін, тощо), солі амонію, деякі багатоатомні спирти та інші сполуки, що утворюють з міддю (II) забарвлені комплекси.