Лекарственный препарат содержащий фенольный гидроксил. Как определить фенольный гидроксил? Реакции с участием бензольного кольца
Функциональный анализ органических лекарственных веществ
Подавляющую часть применяемых в медицинской практике лекарственных веществ составляют соединения органической природы. В отличие от анализа неорганических веществ, в котором используются свойства образующих их ионов, основу анализа органических лекарственных веществ составляют свойства функциональных групп.
Функциональные группы - это связанные с углеводородным радикалом отдельные атомы или группы атомов, которые вследствие своих характерных свойств могут быть использованы для целей идентификации и количественного определения лекарственных веществ.
Наличие нескольких функциональных групп оказывает влияние на эффекты некоторых общих реакций и на свойства продуктов, образующихся в результате их протекания.
Классификация функциональных групп
1. Кислородсодержащие функциональные группы:
ОН - гидроксильная (спиртовая или фенольная);
С=О; -С=О - карбонильная (кетонная или альдегидная);
СООН - карбоксильная;
C-О- - сложноэфирная группа;
CH-(CH 2) n -C=O – лактонная группа.
NH 2 - первичная аминогруппа алифатическая или ароматическая;
NO 2 - ароматическая нитрогруппа;
NH- - вторичная аминогруппа;
N- - третичный атом азота;
C-NH- - амидная группа;
CH-(CH 2) n -C=O – лактамная группа;
С-NH-C- - имидная группа;
SO 2 -NH- - сульфамидная группа;
СН = N- - азометиновая группа;
3. Прочие функциональные группы:
Ароматический (фенильный) радикал;
- пиридиновый цикл;
R―Gal - ковалентно-связанный галоген (Cl, Br, I, F);
R―S― - ковалентно-связанная сера.
Спиртовый гидроксил: Alk - ОН
Спиртовый гидроксил - это гидроксил, связанный с алифатическим углеводородным радикалом. Его содержат спирты, карбоновые кислоты и их соли, терпены, производные фенилалкиламинов, соединения стероидного строения, антибиотики ароматического ряда и некоторых другие лекарственные вещества.
Идентификация
1. Реакция этерификации с кислотами или их ангидридами в присутствии водоотнимающих средств. Основана на свойстве спиртов образовывать сложные эфиры. В случае низкомолекулярных соединений эфиры обнаруживают по запаху, а при анализе высокомолекулярных веществ - по температуре плавления.
С 2 Н 5 ОН + СН 3 СООН + Н 2 SО 4 к. → СН 3 -С = О + Н 2 О
спирт этиловый этилацетат (фруктовый запах)
2. Реакция окисления. Основана на свойстве спиртов окисляться до альдегидов, которые обнаруживают по запаху. В качестве реагентов используют различные окислители: калия перманганат, калия бихромат, калия гексацианоферрат (III) и др. Наибольшую аналитическую ценность имеет калия перманганат, который, восстанавливаясь, меняет степень окисления от
7 до +2 и обесцвечивается, т.е. делает реакцию наиболее эффектной.
С 2 Н 5 ОН + [О] → СН 3 -С=О + Н 2 О
спирт этиловый ацетальдегид (запах яблок)
Окислению могут сопутствовать побочные химические реакции. Например, в случае эфедрина - гидраминное разложение, в случае молочной кислоты – декарбоксилирование.
3. Реакция комплексообразования , основанная на свойстве многоатомных спиртов образовывать комплексные соединения с сульфатом меди (II) в щелочной среде.
CuSO 4 + 2 NaOH → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4
глицерин синего цвета комплекс
Аналогичную цветную реакцию дают аминоспитры (эфедрин, мезатон и др.). В комплексообразовании принимают участие спиртовый гидроксил и вторичная аминогруппа. Полученные окрашенные комплексы имеют структуру:
В случае эфедрина образующийся комплекс при извлечении в эфир окрашивает его в фиолетово-красный цвет, а водный слой сохраняет синее окрашивание.
Количественное определение
1. Метод ацетилирования: алкалиметрия, вариант нейтрализации, способ косвенного титрования. Основан на свойстве спиртов образовывать нерастворимые сложные эфиры. Ацетилирование проводят избытком уксусного ангидрида при нагревании в присутствии пиридина. В процессе титрования выделяется эквивалентное количество уксусной кислоты, которую оттитровывают натрия гидроксидом с индикатором фенолфталеин.
СН 2 -ОН СН 2 -О-COCH 3
СН -ОH + 3 (СH 3 CO) 2 O → СН -О-COCH 3 + 3 CH 3 COOH
СН 2 -ОН СН 2 -О-COCH 3
Одновременно будет титроваться также кислота, образованная при гидролизе избытка уксусного ангидрида, взятого для ацетилирования, поэтому необходим контрольный опыт.
(СH 3 CO) 2 O + H 2 O → 2 СH 3 COOH
СH 3 COOH + NaOH → СH 3 COONa + H 2 O Э=М/3
2. Бихроматометрия . Метод основан на окислении спиртов избытком бихромата калия в кислой среде. При этом спирт этиловый окисляется до уксусной кислоты, глицерин – до углекислоты и воды. Окислении проходит во времени и поэтому используют способ обратного титрования.
3 C 2 H 5 OH + 2 K 2 Cr 2 O 7 + 16 HNO 3 → 3 CH 3 COОН + 4 Cr(NO 3) 3 + 4 KNO 3 + 11 H 2 O
Избыток бихромата калия определяют йодометрически с индикатором – крахмал:
K 2 Cr 2 O 7 + 6 KJ + 14 HNO 3 → 3 J 2 + 2 Cr(NO 3) 3 + 8 KNO 3 + 7 H 2 O
J 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 → 2 NaJ + Na 2 S 4 O 6 Э=М/4
3. Куприметрия . Метод основан на свойстве спиртов образовывать устойчивые комплексные соединения с сульфатом меди в щелочной среде. Прямое титрование. Титрант – сульфат меди. Индикатор – мурексид. Метод используется во внутриаптечном контроле качества лекарственных форм с левомицетином.
Фенольный гидроксил: А r - ОН
Это гидроксил, связанный с ароматическим радикалом. Его содержат лекарственные вещества группы фенолов, фенолокислот и их производных, производные фенантренизохинолина, синэстрол, адреналин и др.
Идентификация
1. Реакция комплексообразования фенольного гидроксила с ионами железа (III). Основана на свойствах фенольного гидроксила образовывать растворимые комплексные соединения, окрашенные чаще в синий цвет (фенол) или фиолетовый (резорцин, кислота салициловая), реже в красный (ПАС-натрий) и зеленый цвета (хинозол).
Состав комплексов, а, следовательно, и их окраска обусловлены количеством фенольных гидроксилов: синий (фенол) или фиолетовый (резорцин), влиянием других функциональных групп (кислотата салициловая, ПАС-натрий, хинозол), реакцией среды (резорцин).
кислота салициловая
2. Реакция бромирования ароматического кольца. Основана на электрофильном замещении водорода в о- и п- положениях на бром с образованием нерастворимого бромпроизводного белого цвета. При избытке бромной воды образуется продукт окисления и галогенирования (тетрабромциклогексадиен-2,5-он) в виде осадка желтого цвета.
1. ФС Реакция на фенольный гидроксил – в кислой среде с раствором хлорида железа (III): образуетсякомплексное соединение (фиолетово-красное окрашивание).
В этой реакции, как и всегда в реакциях с солями тяжелых металлов, важна определенная реакция среды. Водные растворы ПАС-натрия имеют рН 6,5-8,5, в этой среде с хлоридом железа образуется комплекс коричнево-красного цвета. Поэтому проводят подкисление разведенной хлороводородной кислотой.
Эта реакция является фармакопейной реакцией подлинности на ПАС-натрия, доказывающей наличие фенольного гидроксила. Однако, у этой реакции есть еще одно значение. Мы имеем дело с очень редким случаем, когда реакция подлинности является одновременно и реакцией обнаружения примеси . Это токсичное, фармакологически неактивное вещество – м-аминосалицилат натрия :
Он образует с хлоридом железа комплекс такого же цвета, как и ПАС-натрия, однако со временем выпадает осадок коричневого цвета . По фармакопее после появления фиолетово-красного окрашивания раствор оставляют на 3 часа. Не должно наблюдаться появления осадка коричневого цвета .
2.ФС Реакция образования азокрасителя , основанная на наличии в структуре: первичной ароматической аминогруппы и фенольного гидроксила .
А) В методике ФС после диазотирования раствором нитрита натрия в кислой среде проводят азосочетание с β-нафтолом в щелочной среде, появляется красное окрашивание (ЛВ диазосоставляющая):
Б) в методике МФ-II после диазотирования ЛВ в качестве азосоставляющей берется α-нафтиламин. Реакция проводится в кислой среде. Образуется красное окрашивание, переходящее в оранжевое при добавлении раствора гидроксида натрия (ЛВ диазосоставляющая):
В) следующий вариант образования азокрасителя основан на наличии фенольного гидроксила . Следовательно, при добавлении диазореактива происходит азосочетание в одну стадию, в орто- или пара- положении по отношению к фенольному гидроксилу (ЛВ азосоставляющая по -ОН ):
(дописать самостоятельно)
Г) есть еще один вариант, основанный на том, что ПАС-натрия имеет в структуре одновременно ПАА и фенольный гидроксил . Вначале проводят диазотирование по ПАА, затем азосочетание с ПАС-натрия (ЛВ диазо- и азосоставляющая ). В щелочной среде сочетается как фенол:
В кислой среде ПАС-натрия сочетается как амин, присоединение идет в 3-положении (пара- к ПАА).
3.На ион натрия –окрашивает пламя горелки в желтый цветФС .
При взаимодействии с цинкуранилацетатом образуется осадок желтого цвета.
Среди многочисленных цветных реакций на фенольный гидроксил наибольшее распространение в фармакопейном анализе получило испытание с хлоридом окисного железа. Возникающее в результате реакции окрашивание обычно бывает синим или фиолетовым и зависит от заместителей. С. Вайбель указывает на установленные опытным путем «следующие закономерности, не являющиеся, однако, справедливыми во всех случаях»:
1) замещенные фенолы, имеющие две гидроксильные группы в ортоположении, дают зеленую окраску;
2) наличие карбоксильной группы в орто-положении к гидроксилу приводит к появлению фиолетовой окраски вместо синей,
3) если карбоксильная группа находится в пара-положении по отношению к гидроксилу, окраска становится желтой или красной, интенсивность окраски в первом случае увеличивается, а в последнем - уменьшается, п-оксикарбоновые кислоты могут также образовывать с хлорным железом желтые или красноватые осадки,
4) мета-замещенные фенолы обычно дают слабую цветную реакцию или вообще не окрашиваются, однако м-диоксибензол (резорцин) окрашивается в интенсивный фиолетовый цвет.
Разводят 1 мл 0,1% водного раствора адреналина 4 мл воды, прибавляют 1 каплю раствора хлорида окисного железа: сразу же возникает зеленое окрашивание, переходящее в вишнево-красное при прибавлении 0,5 мл разведенного аммиака. (Раствор адреналина гидрохлорида, ГФХ.)
Фенолы со свободным орто- или пара-положениями обесцвечивают бромную воду и образуют при этом продукты замещения, которые обычно выпадают в осадок и могут быть после перекристаллизации характеризованы по температуре плавления.
Так, трибромфенол, получающийся при бромировании фенола, после перекристаллизации из спирта и высушивания при 80° плавится при 92-95°.
Те же фенолы сочетаются с диазотированными первичными ароматическими аминами во всех случаях, когда замещения не находятся в мета-положении к аминогруппе или к другой оксигруппе.
Реакция описана выше при испытаниях на первичную ароматическую аминогруппу.
Многие фенолы со свободным пара-положением конденсируются с 4-хлорим,ин-2,6-дихлорхиноном с образованием окрашенных индофенолов. Индофенольная реакция может быть выполнена как в растворе, так и на фильтровальной бумаге.
Помещают по 1 мл 0,01% раствора в две пробирки, обозначенные соответственно А и Б, и прибавляют в каждую пробирку по 2 мл 20% раствора ацетата натрия. В пробирку А прибавляют 1 мл воды, в пробирку Б-1 мл 4% раствора борной кислоты и перемешивают. Охлаждают обе пробирки до 20° и быстро прибавляют в каждую пробирку по 1 мл 0,5% раствора 4-хлоримин-2,6-дихлорхино-на в спирте: в пробирке А возникает синее окрашивание, быстро исчезающее и переходящее через несколько минут в красное, в пробирке Б не возникает синего окрашивания. (Пиридоксина гидрохлорид. Международная фармакопея, Фармакопея США XVII.)
Специфичность общего для фенолов метода достигается в случае пиридоксина за счет реакции двух молекул пиридоксина с одной молекулой борной кислоты, вследствие которой образуется соединение, не реагирующее с хлор-хиноном.
Комплекс пиридоксина с борной кислотой
Последнее позволяет проводить контрольное определение, которое отличает пиридоксин от других фенольных соединений и от пиридоксамина и пиридоксаля, не имеющих оксиметиленовой группы в положении 4. Эта же реакция использована в X издании Государственной фармакопеи для испытания на отсутствие метилового эфира пиридоксина.
Фенолы переводят в ацетильные производные, нагревая вещество, растворенное в пиридине, с уксусным ангидридом.
0,2 г кипятят 5 минут с 1 мл уксусного ангидрида и 2 мл пиридина о колбе для ацетилирования. После охлаждения прибавляют 10 капель воды и после образования кристаллов еще 50 мл воды, колбу оставляют стоять при постоянном взбалтывании на 1 час. Фильтруют через стеклянный фильтр, промывая колбу,и фильтр 50 мл воды. Сушат фильтр при 105°. Температура плавления полученного диацетата 121- 124°. (Диэтилстильбэстрол, Скандинавская фармакопея.)
Таким же образом определяются дикумарин, флюорес-цеин и фенолфталеин, температуры плавления ацетилпро-изводных которых соответственно 262-271°, 202-207° и 147-150°.
Как и в случае ароматических аминов, бензоаты фенолов представляют собой твердые кристаллические вещества, имеющие характерную температуру плавления.
0,03 г растертого препарата растворяют в колбе с притертой пробкой емкостью 50 мл в 12 мл 5% раствора едкого кали, охлаждают до температуры не выше 10° и прибавляют 3-4 капли бензоилхлорнда. Раствор энергично взбалтывают, выделившийся осадок отфильтровывают на маленький стеклянный фильтр № 3 или № 4, промывают 1-2 мл воды, переносят в колбу емкостью 25 мл, снабженную воздушным холодильником, прибавляют 2 мл метилового спирта и нагревают на водяной бане при помешивании до полного растворения, а затем
охлаждают во льду. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат 30 минут в сушильном шкафу при 100-105°. Температура плавления полученного бензоата этинилэстрадиола 199-202°. (Этинилэсградиол, ГФХ.)
РЕАКЦИИ по ОН - группе 2. РЕАКЦИИ по ароматическому кольцу
- кислотные свойства (+ Na, NaOH; феноксиды – слабые кислоты, + Н 2 СО 3) - электрофильное замещение
-нуклеофильное замещение - бромирование
Взаимодействие с галогеноалканами → простые эфиры - нитрование см. тему «Аромати
Взаимодействие с галоенангидридами → сложные эфиры - сульфирование ческие УВ»
Алкилирование
3. ОКИСЛЕНИЕ. Окисляются легко, кислородом воздуха (сравни с бензолом?).
ФЕНОЛ → п-ХИНОН → ядро разрушается.
Двухатомные фенолы окисляются еще легче: РЕЗОРЦИН → м-ХИНОН→ п –ХИНОН
ПИРОКАТЕХИН → о-ХИНОН → п-ХИНОН сравни – какой из фенолов окисляется
ГИДРОХИНОН → п -ХИНОН быстрей?
Все фенолы дают с раствором FеС1 3 окрашенные соединения:
Одноатомные фенолы → фиолетовый цвет;
Многоатомные →окраска различных оттенков (резорцин→фиолетовый, пирокатехин →зеленый, гидрохинон→грязно-зеленое, переходящее в желтый цвет).
ПРИМЕНЕНИЕ:
ФЕНОЛ (карболовая кислота) – для дезинфекции инструмента, белья, предметов ухода за больными, помещений; для консервирования лекарственных веществ и сывороток. Иногда при кожных заболеваниях в составе мазей. ПИКРИНОВАЯ КИСЛОТА - при лечении ожогов, реактив в аналитической химии (на Na +). ТИМОЛ – антисептическое средство при заболеваниях ЖКТ, противоглистное, в стоматологии как обезболивающее, как консервант фарм. препаратов. РЕЗОРЦИН – наружно при кожных заболеваниях (экзема, микозы). АДРЕНАЛИН – повышает АД; при бронхиальной астме, аллергических реакциях, при шоке, глаукоме и т.д.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ»
ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ – продукты замещения атома водорода в гидроксильной группе спирта или фенола на УВ радикал.
Общая формула R 1 - О – R 2 .
НОМЕНКЛАТУРА: по радикально – функциональной номенклатуре перечисляют радикалы в алфавитном порядке, добавляя название класса «эфир».
ИЗОМЕРИЯ: структурная (изомерия радикалов – прямая и разветвленная цепь); межклассовая ИЗОМЕРИЯ (простым эфирам изомерны спирты).
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (мало реакционноспособны):
- основные свойства (с разб. НС1) → оксониевые соли (не устойчивы).
- расщепление простых эфиров (конц. Н 2 SO 4) → спирт + алкилсерная кислота
(конц. НI) → спирт + галогеноалкан
(изб. конц. НI) → 2 галогеноалкана
- окисление: простой эфир → пероксид → гидропероксид → альдегид (раздражает дыхательные пути)
(взрывоопасны)
Формула пероксида R – О – О – R, формула гидропероксида R – О – ОН.
ПРОВЕРКА ПЕРЕКИСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТВОРЕ ЭФИРА:
К раствору эфира добавляют КI в сернокислой среде. Если в растворе эфира есть перекисные соединения, то КI (восстановитель) окисляется до свободного I 2 , который обнаруживают по посинению крахмала. Если в растворе нет пероксидных соединений, то раствор крахмала не посинеет.
ПРИМЕНЕНИЕ:
ДИЭТИЛОВЫЙ ЭФИР (этоксиэтан) – наружно в составе мазей и линиментов, для изготовления настоек и экстрактов в фарм. промышленности. В хирургии для ингаляционного наркоза.
БУТИЛВИНИЛОВЫЙ ЭФИР (винил→ винилен, или бальзам Шостаковского) – для лечения фурункулов, трофических язв, ожогов.
ДЕМИДРОЛ – противогистаминное (противоаллергическое), легкое снотворное.
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА ДИМЕДРОЛ:
Димедрол + конц. Н 2 SО 4 → димедролоксония гидросульфат (окрашивание от желтого до кирпично-красного цвета), при добавлении воды окрашивание разрушается, => соль разрушается.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ».
АЛЬДЕГИДЫ – карбонильные соединения, которые содержат в своем составе альдегидную группу. //
Общая формула R – С
КЕТОНЫ – карбонильные соединения, которые в своем составе содержат кетогруппу. Общая формула R – С - R
НОМЕНКЛАТУРА: альдегиды – называют алкан + аль , кетоны - называют алкан + он .
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1.РЕАКЦИИ ПО КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЕ – НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ
Гидрирование → образование одноатомного спирта
Гидратация (кетоны не взаимодействуют с Н 2 О) → образование двухатомного спирта
Присоединение НСN, ее солей → образование гидроксинитрила
Присоединение NaHSO 3 → образование гидросульфитного соединения
Присоединение спиртов (кетоны не взаимодействуют) → образование полуацеталей (с 1 молекулой спирта), ацеталей (с 2 молекулами - спирта)
Полимеризация: 1) циклическая (следы минеральных кислот – Н 2 SО 4 , НС1 и т.д.) → паральдегид
2) линейная (Т, Н +) → незамкнутые цепи молекул различной длины
(кетоны не полимеризуются)
Альдольная конденсация (в щелочной среде) → альдоль (гидроксиальдегиды)
(кетоны в реакцию конденсации не вступают).
2. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ НА АТОМ «О» В КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЕ – реакции характерны одинаково для альдегидов и кетонов
Замещение на галоген (с РС1 5) → галогеноалканы
Взаимодействие с NН 3 и его производными (аминами, NН 2 – NН 2 , NН 2 ОН, NН 2 – NНС 6 Н 5)→ основания Шиффа (имин, замещенный имин, гидразон, оксим, фенилгидразон).
3. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ (легче окисляется альдегид, кетон окисляется сильными окислителями с расщеплением углеродной цепи)
Реакция «серебряного зеркала» с реактивом Толленса - (Ag(NH 3) 2)OH→серебристый налет на стенках пробирки
С реактивом Несслера - К 2 НgI 4 в КОН → черный осадок Нg
Со свежеприготовленным раствором Сu(ОН) 2 → кирпично-красный осадок Сu 2 О.
4. РЕАКЦИИ УГЛЕВОДОРОДНОГО РАДИКАЛА
Для предельных альдегидов – реакции свободнорадикального замещения (см. тему АЛКАНЫ)
Для ароматических альдегидов – реакции электрофильного замещения (см. тему АРЕНЫ)
ПРИМЕНЕНИЕ: ФОРМАЛЬДЕГИД (формалин) – дезинфецирующее, дезодорирующее средство для мытья рук, обмывания кожи при повышенной потливости, для консервации анатомических и биологических объектов; МЕТЕНАМИН (уротропин, гексаметиленамин) – днзинфецирующее средство при заболеваниях мочевого пузыря, как противоподагрическое, при ревматизме. Входит в состав противогриппозного препарата «Кальцекс»; ХЛОРАЛГИДРАТ – снотворное, успокаивающее, противосудорожное.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «ОДНООСНОВНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ»
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ – это органические соединения, содержащие карбоксильную группу (- СООН).
КЛАССИФИКАЦИЯ
по числу карбоксильных групп по характеру углеводородного радикала
(одноосновные – одна – СООН, двухосновные – две – СООН) (предельные, непредельные, ароматические)
НОМЕНКЛАТУРА: алкан + овая кислота
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1.КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА – диссоциация (индикаторы меняют окраску в водных растворах карбоновых кислот)
Реакция нейтрализации (взаимодействие с щелочными и щелочноземельными металлами, их оксидами и основаниями).
2. РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ - реакция этерификации (образование сложного эфира)
Взаимодействие с РС1 5 (образование галогенангидрида)
Взаимодействие с карбоновой кислотой (образование ангидрида)
Взаимодействие с аммиаком (образование амидов)
3.РЕАКЦИИ ПО УГЛЕВОДОРОДНОМУ РАДИКАЛУ
Свободнорадикальное замещение для предельных карбоновых кислот (см. тему АЛКАНЫ)
Электрофильное присоединение для непредельных карбоновых кислот (см. тему АЛКЕНЫ, реакция идет против правила Марковникова),
Электрофильное замещение для ароматических кислот (см. тему АРЕНЫ).
ПРИМЕНЕНИЕ:
МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА – спиртовый раствор кислоты «муравьиный спирт» при невралгиях как раздражающее средство.
УКСУСНАЯ КИСЛОТА – консервант и приправа, для синтеза лекарственных препаратов.
БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА – наружно как противомикробное и противогрибковое средство.
БЕНЗОАТ НАТРИЯ - отхаркивающее.
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ:
Муравьиная кислота (восстановитель) + реактив Толленса → серебристый налет на стенках пробирки
Уксусная кислота + р-р FеС1 3 → красно-бурый раствор ацетата железа (111)
Бензойная кислота + р-р FеС1 3 в слабощелочной среде → осадок оранжево-розового цвета основной бензоат железа (111).
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «ДВУХОСНОВНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ»
ДВУХОСНОВНЫЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ – это производные УВ, в молекулах которых два атома водорода замещены на две – СООН.
ОБЩАЯ ФОРМУЛА О О
КЛАССИФИКАЦИЯ – по характеру углеводородного радикала (предельные, непредельные, ароматические)
НОМЕНКЛАТУРА: алкан + диовая кислота
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:
1.КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА
Диссоциация два ряда солей – кислые и средние
Реакция нейтрализации
2.РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ
Образование сложных эфиров
- образование амидов полных и неполных
Образование галогенангидридов
3.СПЕЦИФИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ (отношение к нагреванию)
- декарбоксилирование (характерно для щавелевой и малоновой кислот) → одноосновная карбоновая кислота + СО 2
- дегидратация (характерна для остальных гомологов двухосновных карбоновых кислот) → ангидрид соответсвующей кислоты + Н 2 О
(пяти- и шестичленные циклы)
ПРИМЕНЕНИЕ:
ЩАВЕЛЕВАЯ КИСЛОТА – реагент в аналитической химии на Са 2+
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ
НООС – СООН + СаС1 2 → СаС 2 О 4 ↓ + 2НС1
белый осадок
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «АМИДЫ КИСЛОТ»
АМИДЫ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ – производные карбоновых кислот, в молекулах которых ОН - группа замещена на NН 2 – группу.
ОБЩАЯ ФОРМУЛА АМИДА О ФОРМУЛА МОЧЕВИНЫ
// NH 2 – C – NH 2
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМИДОВ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ:
1.кислотные свойства (очень слабые) с НgО → амид карбоновой кислоты ртути (11)
2. основные свойства (слабые) с НС1 → гидрохлорид амида карбоновой кислоты
3. гидролиз → карбоновая кислота и аммиак
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЧЕВИНЫ (карбамида):
1.основные свойства (+ НNО 3 , или + Н 2 С 2 О 4) → нитрат мочевины↓, или гидрооскалат мочевины↓
2. гидролиз: а) щелочной
б) кислотный
3. образование уреидов (+ галогенангидрид карбоновой кислоты) → уреид карбоновой кислоты
4. образование уреидокислоты (+ α-хлоркарбоновая кислота) → уреидокарбоновая кислота
5. образование биурета.
КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ НА БИУРЕТ (на амидную связь) + Сu(ОН) 2 +NаОН → хелатный комплекс красно-фиолетового цвета (сине-фиолетового цвета).
ПРИМЕНЕНИЕ:
МОЧЕВИНА – для синтеза многих лекарственных препаратов (например, барбитуратов),
БРОМИЗОВАЛ (α- бромизовалериановая кислота) – успокаивающее,
УРЕТАН (этилкарбамат) – снотворное средство.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ – ЖИРЫ».
СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ - продукт взаимодействия карбоновых кислот и спирта. Общая формула сложного эфира R – COOR 1 .
ЖИРЫ – сложные эфиры высших карбоновых кислот и многоатомного спирта – глицерина. СН 2 - СН - СН 2
COR 1 COR 2 COR 3
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИРОВ:
По происхождению (животные, растительные)
По консистенции (твердые, жидкие)
В зависимости от состава карбоновых кислот (простые, сложные).
В СОСТАВ ЖИРОВ ВХОДЯТ: пальмитиновая кислота С 15 Н 31 – СООН предельные карбоновые кислоты
стеариновая кислота С 17 Н 35 – СООН
олеиновая кислота С 17 Н 33 – СООН
Линолевая кислота С 17 Н 31 – СООН непредельные карбоновые кислоты
линоленовая кислота С 17 Н 29 – СООН
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИРОВ:
Гидролиз: 1) в кислой среде – обратимый, - гидролиз 1) в кислой среде - обратимый
2) в щелочной среде – необратимый. 2) в щелочной среде - необратимый
Восстановление → образование 2-х молекул СП 3) ферментативный – под действием липаз
Образование амида кислоты (взаимодействие с аммиаком) - гидрогенизация (восстановление) → получение твердого жира
Окисление (прогоркание) → смесь карбоновых кислот.
ПРИМЕНЕНИЕ:
МАСЛО КАКАО – суппозиторная основа,
МАСЛО КАСТОРОВОЕ – внутрь, как слабительное,
МАСЛО ЛЬНЯНОЕ – наружно при поражениях кожи,
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ЖИРЫ (персиковое и др.) – растворители,
ЛИНЕТОЛ - наружно при ожогах и лучевых поражениях кожи, внутрь для профилактики и лечении атероскероза.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ К ТЕМЕ «АМИНЫ»
АМИНЫ – производные NH 3 , в котором атомы водорода частично или полностью замещены углеводородными радикалами (жирного, ароматического рядов или смешанные).
КЛАССИФИКАЦИЯ: первичные R – NH 2, вторичные R – NH – R, третичные N(R) 3 . НОМЕНКЛАТУРА: радикалы в алфавитном
порядке + амин
Фенольный гидроксил – это гидроксил, связанный с ароматическим радикалом. Его содержат ЛВ группы фенолов (фенол, резорцин); фенолокислот и их производных (кислота салициловая, фенилсалицилат, салициламид, оксафенамид); производные фенантренизохинолина (морфина гидрохлорид, апоморфин); синэстрол, адреналин и др.
Химические свойства соединений, содержащих фенольный гидроксил, обусловлены взаимодействием электронной пары с π-электронами ароматического кольца. Это взаимодействие приводит к смещению электронной плотности с ОН-группы на кольцо, нарушению в нём равномерности распределения электронов, созданию избыточного отрицательного заряда в орто (о )- и пара (п )-положениях. Атом водорода гидроксигруппы ионизирует и придаёт фенолам слабые кислотные свойства (рКа фенола = 10,0; рКа резорцина = 9,44). Поэтому, в отличие от спиртов, они образуют соли со щелочами (при рН 12-13), растворимые комплексные соединения с хлоридом железа (III) (в нейтральных, слабощелочных и кислых растворах).
Фенолы проявляют сильные восстановительные свойства, очень легко окисляются даже слабыми окислителями. Образуют окрашенные соединения хиноидной структуры.
Наибольшее значение имеют реакции электрофильного замещения водородов в о - и п -положениях ароматического кольца – галогенирование (бромирование), конденсация с альдегидами, нитрование, сочетание с солями диазония.
На основе свойств фенольного гидроксила и активированного им ароматического кольца в анализе ЛВ используются следующие реакции:
1 – комплексообразования;
2 – галогенирования (бромирования);
3 – азосочетания;
4 – окисления;
5 – образования индофенолового красителя;
6 – конденсации с альдегидами.
Идентификация
2.1. Реакция комплексообразования с ионами железа (III )
Основана на свойствах фенольного гидроксила образовывать растворимые комплексные соединения, окрашенные чаще в синий (фенол) или фиолетовый цвет (резорцин, кислота салициловая) реже в красный (ПАСК – натрия) и зелёный (хинозол, адреналин).
Состав комплексов, а, следовательно, и их окраска обусловлены количеством фенольных гидроксилов, влиянием других функциональных групп, реакцией среды.
При избытке фенола:
Предположительный состав конечного продукта в реакции с фенолом:
2.2. Реакция бромирования ароматического кольца
Основана на электрофильном замещении водорода в о- и п- положениях на бром с образованием нерастворимого бромпроизводного (белый осадок).
Основные правила бромирования:
Бром замещает водород в о- и п- положениях по отношению к фенольному гидроксилу (наиболее реакционноспособное – п- положение):
При наличии в о- или п- положениях ароматического кольца заместителей, в реакцию вступает меньше атомов брома;
Если в о- или п- положениях находится карбоксильная группа, то при наличии избытка брома происходит декарбоксилирование и образование трибромпроизводного:
Если заместитель находится в м- положении, то он не препятствует образованию трибромпроизводного:
Если в соединении содержится два фенольных гидроксила в м- положении, то в результате их согласованной ориентации образуется трибромпроизводное:
Если две гидроксильные группы расположены в о- или п- положениях друг к другу, то они действуют несогласованно: бромирование количественно не проходит:
Если кроме фенольных гидроксилов соединение содержит амидную или сложно-эфирную группу (салициламид, фенилсалицилат) для их количественной оценки методом броматометрии необходимо провести предварительный гидролиз.
2.3. Реакция азосочетания
Сочетание идет также в о- и п- положениях, в этом случае также, как и при бромировании, предпочтительным является п- положение. Диазореактив – соль диазония (диазотированная сульфаниловая кислота). Среда – щелочная. Продукт реакции – азокраситель.
2.4. Реакция окисления
Фенолы могут окисляться до различных соединений, но чаще всего до о - или п -хинонов (циклических дикетонов),окрашенных в розовый или реже в жёлтый цвет.
2.5. Реакция образования индофенолового красителя
Основана на окислении фенолов до хинонов, которые при конденсации с аммиаком или аминопроизводным и избытком фенола образуют индофеноловый краситель, окрашенный в фиолетовый цвет.
Разновидностью данной реакции является нитрозореакция Либермана, она характерна для фенолов, не имеющих заместителей в о- и п- положениях.
При действии нитрита натрия в кислой среде образуется п -нитрозофенол, изомеризующийся в п- хиноидоксим, который, реагируя с избытком фенола в кислой среде, образует индофенол:
2.6. Образование нитрозосоединений
При взаимодействии с разведенной азотной кислотой фенолы могут нитроваться при комнатной температуре, образуя о- и п- нитропроизводные. Образующееся нитропроизводное содержит в п- положении подвижный атом водорода гидроксильной группы, образуется таутомерная аци-форма с хиноидной структурой, она обычно окрашена в желтый цвет. Добавление щелочи усиливает окраску, вследствие образования хорошо диссоциируемой соли:
2.7. Реакция конденсации с альдегидами или ангидридами кислот
С формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты с образованием ауринового (арилметанового) красителя окрашенного в красный цвет.
Реакция является фармакопейной для кислоты салициловой. Концентрированная серная кислота на первой стадии реакции играет роль водоотнимающего средства, на второй – является окислителем.
С фталевым ангидридом (сплавление и последующее растворение плава в щёлочи) рекомендована фармакопеей для идентификации фенола и резорцина.
Количественное определение
2.8. Броматометрия
Метод основан на электрофильном замещении атомов водорода ароматического кольца на бром, выделенный в реакции бромата калия с бромидом калия в кислой среде.
K
BrO 3
+
5KBr
+ 6 HCl
→ 3Br 2
+
6KCl
+ 3H 2 O
Используют способы прямого и обратного титрования. В прямом – титруют броматом калия в присутствии бромида калия с индикатором метиловым оранжевым или метиловым красным от розовой окраски до обесцвечивания. В точке эквивалентности избыточная капля бромата калия выделяет бром, который окисляет индикатор и раствор обесцвечивается. При обратном титровании вводят избыток бромата калия, добавляют калия бромид, создают кислую среду, выдерживают нужное для бромирования время и после чего избыток брома определяют йодометрически (индикатор – крахмал).
Br 2 + 2KI → I 2 + 2KBr
I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → Na 2 S 4 O 6 + 2NaI
Способом прямого титрования определяют по ГФ Х тимол, обратного – фенол, резорцин, кислоту салициловую, синэстрол и другие ЛВ.
М.э. = ¼ М.м. (тимол)
М.э. = 1/6 М.м. (фенол, резорцин, кислота салициловая)
М.э. = 1/8 М.м. (синэстрол)
2.9. Йодометрия
Основана на электрофильном замещении атомов водорода ароматического кольца на йод.
Для связывания йодоводородной кислоты, смещающей равновесие в обратную сторону, добавляют ацетат или гидрокарбонат натрия.
HI + NaHCO 3 → NaI + H 2 O + CO 2
HI + CH 3 COONa → NaI + CH 3 COOH
Используют способы прямого и обратного титрования. В последнем – избыток йода оттитровывают тиосульфатом натрия.
I 2 + 2NaS 2 O 3 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6
М.э. = 1/6 М.м. (фенол)
2.10. Йодхлорметрия
Метод основан на электрофильном замещении атомов водорода ароматического кольца на йод, входящий в состав йодмонохлорида.
Используют способ обратного титрования – избыток йодмонохлорида определяют йодометрически.
ICl + KI → I 2 + KCl
I 2 + 2Na 2 S 2 O 6 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6
М.э. = 1/6 М.м. (фенол)
2.11. Метод ацетилирования
Используют по ГФ Х для количественной оценки синэстрола.
М.э. = ½ М.м.
2.12. Алкалиметрический метод нейтрализации в среде протофильного растворителя диметилформамида (ДМФА).
ЛВ группы фенолов проявляют очень слабые кислотные свойства, их определение алкалиметрическим методом нейтрализации в водных или смешанных средах невозможно, поэтому используют титрование в среде неводных растворителей, в частности, ДМФА. Метод основан на солеобразовании определяемой слабой кислоты (фенола) с титрантом (метилатом натрия) в среде протофильного растворителя, усиливающего кислотные свойства.
Суммарно:
2.13. Фотоколориметрия (ФЭК) и спектрофотометрия (СФМ)
Основана на свойстве окрашенных растворов поглощать немонохроматический (ФЭК) или монохроматический (СФМ) свет в видимой области спектра.
Получение окрашенных растворов;
Измерение оптической плотности (D), характеризующей поглощение электромагнитного излучения раствором, содержащим анализируемое вещество;
Проведение расчётов на основе основного закона светопоглощения с использованием калибровочного графика, удельного коэффициента поглощения, раствора стандартного образца.
При определении этими методами ЛВ, содержащих фенольный гидроксил, получают окрашенные соединения на основе реакций комплексообразования с ионами железа (III), азосочетания с солями диазония и образования индофенолового красителя.