Quan s'estudien substàncies en química orgànica, s'utilitzen més d'una dotzena de reaccions qualitatives diferents per determinar el contingut de determinats compostos. Aquesta anàlisi visual us permet entendre immediatament si hi ha les substàncies necessàries i, si no hi són, podeu reduir significativament els experiments posteriors per identificar-les. Aquestes reaccions inclouen la ninhidrina, que és la principal en la determinació visual de compostos amino.
Què és això?
Ninhidrina és un compost dicarbonílic que conté un anell aromàtic amb un heterocicle unit, el segon àtom del qual té 2 grups hidroxil (OH-). Aquesta substància s'obté per oxidació directa de la inandione - 1, 3 i, per tant, segons la nomenclatura internacional, té el nom següent: 2, 2 - dihidroxiinandione -1, 3 (Fig. 1).
La ninhidrina pura és un cristall groc o blanccolors que, quan s'escalfen, es dissolen bé en aigua i altres dissolvents orgànics polars, com l'acetona. Aquesta és una substància bastant nociva, si entra en contacte amb la pell en grans quantitats o les mucoses, provoca irritació, fins i tot quan s'inhala. El treball amb aquest compost s'ha d'anar amb compte i només amb guants, ja que quan entra en contacte amb la pell, reacciona amb les proteïnes de les cèl·lules de la pell i la tenyeix de violeta.
substàncies reactives
Com s'ha esmentat anteriorment, la reacció de la ninhidrina s'utilitza principalment per a la determinació visual del contingut de compostos amino:
- α-aminoàcids (inclosos en proteïnes);
- sucres amino;
- alcaloides que contenen grups –NH2 i -NH;
- diverses amines.
Cal tenir en compte que les amines secundàries i terciàries de vegades reaccionen molt feblement, per la qual cosa cal més investigació per confirmar-ne la presència.
S'utilitzen diversos mètodes de cromatografia per a la determinació quantitativa, per exemple, cromatografia en paper (BC), cromatografia en capa fina (TLC) o amb el rentat de vehicles sòlids amb una solució de ninhidrina en diversos medis.
Aquesta reacció no és específica per a compostos amino, ja que el reactiu pot entrar-hi de cop. No obstant això, per part dels productes de reacció, té una peculiaritat en la forma d'alliberament de bombolles de diòxid de carboni (CO2), i això és típic només quan interacciona amb α-amino. àcids.
Funcions del mecanisme
BHi ha diferents interpretacions de l'equació de la reacció de la ninhidrina a la literatura. Alguns investigadors ometen la formació d'hidrindantina a partir de 2-aminoinandione, que, amb la participació d'amoníac i ninhidrina, també forma una substància colorant anomenada "porpra de Rueman" (o "blau de Rueman"), mentre que altres, per contra, assumeixen només la seva participació sense presència de productes amino intermedis. També hi ha alguns punts interessants en el registre de la pròpia reacció, en particular, es refereix als mètodes d'unió del derivat amino de la ninhidrina a la seva molècula principal per formar un colorant. La indicació del lloc de l'"hidrogen caminant" obtingut per l'amina intermèdia del medi aquós també segueix sent qüestionable: pot estar en el grup cetònic o al costat de –NH2.
En realitat, el matís amb l'àtom H és insignificant, ja que la seva posició en el compost no juga un paper especial en el curs de la reacció, per la qual cosa no s'ha de prestar atenció. Pel que fa a l'omissió d'una de les possibles etapes, la raó aquí rau en l'aspecte teòric: fins ara, el mecanisme exacte per a la formació de la porpra de Rueman no s'ha determinat amb precisió, per la qual cosa es poden trobar esquemes força diferents de la reacció de la ninhidrina.
A continuació es proposarà el curs més complet possible d'interacció del reactiu amb compostos amino.
Mecanisme de reacció
Primer, la ninhidrina interacciona amb l'α-aminoàcid, unint-lo al lloc de ruptura dels grups hidroxi i formant un producte de condensació (Fig. 2a). A continuació, aquest últim es destrueix, alliberant l'amina intermèdia, l'aldehid i el diòxid de carboni (Fig. 2b). A partir del producte final en unir-seninhidrina, l'estructura porpra de Rueman (diketonhydrindenketohidrinamina, Fig. 2c) es sintetitza. També s'indica la possible formació d'hidrindantina (ninhidrina reduïda) a partir de l'amina intermèdia, que també es converteix en un compost colorant en presència d'amoníac (més precisament, hidròxid d'amoni) amb un excés del propi reactiu (Fig. 2d).
La formació d'hidrindantina va ser demostrada pel mateix Rueman quan el sulfur d'hidrogen actua sobre la molècula de ninhidrina. Aquest compost és capaç de dissoldre's en carbonat de sodi Na2CO3, tenint la solució de vermell fosc. I quan s'afegeix àcid clorhídric diluït, la hidrrindantina precipita.
El més probable és que l'amina intermèdia, la hidridantina, la ninhidrina i l'estructura del colorant, a causa de la seva inestabilitat quan s'escalfa, es troben en cert equilibri, cosa que permet la presència de diverses etapes addicionals.
Aquest mecanisme és adequat per explicar la reacció de la ninhidrina amb altres compostos amino, amb l'excepció dels subproductes resultants de l'eliminació de la resta de l'estructura de –NH2, -NH o -N.
Prova de biuret i altres reaccions a proteïnes
L'anàlisi qualitativa d'enllaços peptídics, fins i tot d'estructures no proteiques, es pot dur a terme no només amb la participació del reactiu anterior. Tanmateix, en el cas d'una reacció de ninhidrina a proteïnes, la interacció no té lloc al llarg dels grups –CO-NH‒, sinó al llarg dels grups amina. Hi ha una anomenada "reacció biuret", que es caracteritza per l'addició d'ions a la solució amb compostos aminocoure bivalent de CuSO4 o Cu(OH)2 en un medi alcalí (Fig. 3).
Durant l'anàlisi, en presència de les estructures necessàries, la solució es torna blau fosc a causa de la unió dels enllaços peptídics en un complex de color, que distingeix un reactiu d'un altre. És per això que les reaccions de biuret i ninhidrina són universals en relació amb les estructures proteiques i no proteiques amb el grup –CO-NH‒.
Quan es determinen aminoàcids cíclics, s'utilitza una reacció de xantoproteïna amb una solució concentrada d'àcid nítric HNO3 , que dóna un color groc quan es nitrat. Una gota de reactiu a la pell també presenta un color groc en reaccionar amb els aminoàcids de les cèl·lules de la pell. L'àcid nítric pot causar cremades i també s'ha de manipular amb guants.
Exemples d'interacció amb compostos amino
La reacció de la ninhidrina per als α-aminoàcids dóna un bon resultat visual, excepte les estructures de color prolina i hidroxiprolina, que reaccionen amb la formació d'un color groc. Una possible explicació d'aquest efecte es va trobar en altres condicions ambientals de la interacció de la ninhidrina amb aquestes estructures.
Reacció amb el grup amino
Com que la prova no és específica, no és possible la detecció visual d'alanina mitjançant la reacció de ninhidrina a la mescla. No obstant això, mitjançant cromatografia en paper, quan s'apliquen mostres de diversos α-aminoàcids, les ruixem amb una solució aquosa de ninhidrina i es desenvolupen en un medi especial, es potcalculeu la composició quantitativa no només del compost reivindicat, sinó també de molts altres.
Esquemàticament, la interacció de l'alanina amb la ninhidrina segueix el mateix principi. S'uneix al reactiu al grup amina, i sota l'acció dels ions hidroni actius (H3O+) es separa al carboni. -enllaç de nitrogen, descomposant-se en acetaldehid (CH3COH) i diòxid de carboni (CO2). Una altra molècula de ninhidrina s'uneix al nitrogen, desplaçant les molècules d'aigua, i es forma una estructura de color (Fig. 4).
Reacció amb un compost amino heterocíclic
La reacció de ninhidrina amb prolina és específica, especialment en anàlisis cromatogràfiques, ja que aquestes estructures en un medi àcid primer es tornen grogues i després es tornen morades en un de neutre. Els investigadors ho expliquen per una característica de la reordenació del cicle en el compost intermedi, que es veu afectada precisament per la presència d'un gran nombre de protons d'hidrogen que complementen el nivell d'energia externa del nitrogen.
La destrucció de l'heterocicle no es produeix i una altra molècula de ninhidrina s'hi uneix al quart àtom de carboni. Després d'escalfar-se més, l'estructura resultant en un medi neutre es converteix en porpra Rueman (Fig. 5).
Preparació del reactiu principal
La prova de ninhidrina es realitza amb diferents solucions, en funció de la dissolució de les estructures amino en determinades orgàniques icompostos inorgànics.
El reactiu principal és la preparació d'una solució al 0,2% en aigua. Aquesta és una barreja versàtil, ja que la majoria de compostos es dissolen bé en H2O. Per obtenir un reactiu acabat de preparar, es dilueix una mostra de 0,2 g de ninhidrina químicament pura en 100 ml d'aigua.
Val la pena destacar que per a algunes solucions analitzades aquesta concentració és insuficient, per la qual cosa es poden preparar solucions de l'1% o el 2%. Això és típic dels extractes de matèries primeres medicinals, ja que contenen diverses classes de compostos amino.
Quan es realitzen estudis cromatogràfics, es poden preparar solucions, per exemple, quan es renta una barreja sobre un suport sòlid a través d'una columna, en alcohol, sulfòxid de dimetil, acetona i altres dissolvents polars; tot dependrà del dissolvent de certs dissolvents. estructures amino.
Aplicació
La reacció de la ninhidrina permet detectar molts compostos aminos en solució, fet que la va convertir en una de les primeres a utilitzar-se en l'anàlisi qualitativa de substàncies orgàniques. La determinació visual redueix significativament el nombre d'experiments, especialment quan s'analitzen plantes, fàrmacs i formes de dosificació poc estudiades, així com solucions i mescles desconegudes.
A la ciència forense, aquest mètode s'utilitza àmpliament per determinar la presència de marques de suor a qualsevol superfície.
Tot i la no especificitat de la reacció, la retirada de la reacció de la ninhidrina de la pràctica química és impossible, ja quela substitució d'aquesta substància per anàlegs menys tòxics (per exemple, l'oxolina) va demostrar que tenen una sensibilitat més baixa als grups amino i no donen bons resultats en les anàlisis fotomètriques.
