Опыт 55. Свойства аминокислот
Реактивы и оборудование: 2%-ный раствор аминоуксусной кислоты (глицина), 10%-ный раствор глицина, 1%-ный раствор аминоуксусной кислоты, растворы индикаторов (метиловый оранжевый, метиловый красный, лакмус), карбонат меди(II), 10%-ный раствор гидроксида натрия, 10%-ный раствор нитрита натрия, ледяная уксусная кислота, 0.1%-ный раствор нингидрина в ацетоне, химические стаканы на 100 мл, лед, водяные бани, пробирки.
55.1. Отношение аминокислот к индикаторам. В три пробирки наливают по 1 мл 2%-ного раствора глицина и добавляют по 1-2 капли растворов индикаторов: в первую пробирку — метиловый оранжевый, во вторую — метиловый красный, в третью – лакмус. Окраска индикаторов не изменяется. Это объясняется тем, что моноаминомонокарбоновые кислоты (в частности глицин) в водных растворах существуют в виде биполярных ионов, причем кислотность карбоксильной группы уравновешивается основностью аминогруппы, поэтому водные растворы этих аминокислот имеют нейтральную реакцию среды:
NH2-CH2-COOH ↔ +NH3-CH2-COO-
глицин (биполярный ион)
55.2. Образование медной соли аминоуксусной кислоты. В сухую пробирку вносят 0.5 г карбоната меди(II) и 1.5—2 мл 2%-ного раствора аминоуксусной кислоты. Реакционную смесь нагревают на пламени горелки. После нагревания хорошо видна синяя окраска раствора. Часть раствора переливают в другую пробирку и добавляют к нему 2 капли 10%-ного раствора гидроксида натрия. Выпадает ли осадок гидроксида меди(II)? Приведите объяснение.
Оставшуюся часть жидкости охлаждают в стакане с ледяной водой. Постепенно выпадают кристаллы труднорастворимой медной соли аминоуксусной кислоты. Обычно для ускорения процесса кристаллизации стенку пробирки потирают стеклянной палочкой.
Образование комплексных окрашенных в синий цвет медных солей характерно для α-аминокислот.
55.3. Взаимодействие аминокислот с азотистой кислотой. Аминокислоты, как и первичные амины, взаимодействуют с азотистой кислотой с выделением азота. Эту реакцию используют для количественного определения аминокислот.
К 1 мл 10%-ного раствора глицина приливают 1 мл 10%-ного раствора нитрита натрия и 1-2 капли ледяной уксусной кислоты. При встряхивании пробирки наблюдается выделение азота в виде мелких пузырьков.
NaNO2 + CH3‒COOH = HNO2 + CH3-COONa
NH2-CH2-COOH + HO-N=O → HO-CH2-COOH + N2↑ + HOH
55.4. Цветная реакция аминокислот с нингидрином. Реакция с нингидрином очень чувствительна, поэтому ее часто применяют для качественного и количественного анализа α-аминокислот.
К 2—3 мл 1%-ного раствора аминоуксусной кислоты добавляют 2—3 капли 0.1%-ного раствора нингидрина в ацетоне. Содержимое пробирки встряхивают и нагревают на горячей водяной бане. Через некоторое время появляется фиолетовая окраска с синим оттенком.
Различные α-аминокислоты с нингидрином образуют окрашенные соединения, отличающиеся оттенком.
Опыт 56. Свойства мочевины
Реактивы и оборудование: мочевина кристаллическая, 20%-ный раствор мочевины, концентрированная азотная кислота, ледяная уксусная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, насыщенный раствор щавелевой кислоты, насыщенный раствор гидроксида бария, 20%-ный раствор нитрита натрия, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 1%-ный раствор сульфата меди, лакмусовая бумага (синяя и красная), лед, пипетки, изогнутые газоотводные трубки, пробирки.
56.1. Растворимость мочевины в воде и образование ее солей. В пробирку вносят 0.2—0.5 г мочевины и добавляют несколько капель воды до полного ее растворения. По капле раствора наносят на синюю и красную лакмусовую бумагу. Раствор мочевины нейтрален на лакмус. Тем не менее основные свойства мочевины можно обнаружить при взаимодействии ее с кислотами. Полученный концентрированный раствор мочевины делят на две части. К первой части добавляют 2—3 капли концентрированной азотной кислоты, а ко второй — 2—3 капли насыщенного раствора щавелевой кислоты. Через несколько секунд наблюдают выпадение кристаллов солей мочевины:
Способность мочевины образовывать труднорастворимую соль с азотной кислотой используют для обнаружения мочевины в моче. В сутки с мочой из организма человека выделяется около 30 г мочевины.
56.2 Гидролиз мочевины. В пробирку вносят 0.1—0.2 г мочевины и добавляют 1—2 мл баритовой воды (насыщенный раствор гидроксида бария). Раствор кипятят до выпадения в осадок карбоната бария. Влажная красная лакмусовая бумажка, поднесенная к отверстию пробирки во время кипячения раствора, синеет в связи с выделением аммиака:
В живых организмах гидролиз мочевины происходит под действием фермента уреазы (urea — лат. мочевина). Что образовалось в результате гидролиза и что это подтверждает?
56.3. Реакция мочевины с азотистой кислотой. В пробирку наливают 1 мл 20%-ного раствора мочевины, 1.5 мл 20%-ного раствора нитрита натрия и 2—3 капли ледяной уксусной кислоты. Пробирку закрывают пробкой с изогнутой газоотводной трубкой, конец которой опускают в пробирку с баритовой водой. Пробирку с реакционной смесью встряхивают и наблюдают интенсивное выделение пузырьков газов — азота и оксида углерода(IV). Последний обнаруживают по помутнению баритовой воды.
Эта реакция подобна реакции с азотистой кислотой первичных аминов алифатического ряда и аминокислот. Ее также используют для количественного определения мочевины по методу Ван-Сляйка (масса мочевины рассчитывается по объему выделившегося азота).
56.4. Образование биурета. В сухую пробирку насыпают 0.2 г мочевины и нагревают ее в пламени горелки. Мочевина сначала плавится, а потом при дальнейшем нагревании разлагается с выделением аммиака, который обнаруживают по посинению влажной красной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки, и по запаху. Через некоторое время плав в пробирке затвердевает, несмотря на продолжающееся нагревание:
Пробирку охлаждают, добавляют в нее 2 мл воды и при слабом нагревании растворяют полученный биурет. Когда осадок отстоится, сливают с него раствор биурета и добавляют несколько капель 10%-ного раствора гидроксида натрия и 1—2 капли 1%-ного раствора сульфата меди. Раствор окрашивается в розово-фиолетовый цвет вследствие образования комплексной медной соли биурета.
Уравнение реакции биурета с гидроксидом меди(II):
комплексная медная соль биурета
Эта реакция называется биуретовой. Она также является цветной реакцией на пептиды и белки.