هنگام مطالعه مواد در شیمی آلی، بیش از دوازده واکنش کیفی مختلف برای تعیین محتوای ترکیبات خاص استفاده می شود. چنین تجزیه و تحلیل بصری به شما امکان می دهد بلافاصله متوجه شوید که آیا مواد لازم وجود دارد یا خیر، و اگر آنها وجود نداشته باشند، می توانید آزمایش های بیشتر برای شناسایی آنها را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. این واکنش ها شامل نین هیدرین است که اصلی ترین واکنش در تعیین بصری ترکیبات آمینه است.
این چیست؟
Ninhydrin یک ترکیب دی کربونیل حاوی یک حلقه معطر با یک هتروسیکل متصل به آن است که اتم دوم آن دارای 2 گروه هیدروکسیل است (OH-). این ماده از اکسیداسیون مستقیم ایناندیون - 1، 3 به دست می آید و بنابراین، طبق نامگذاری بین المللی، نام زیر را دارد: 2، 2 - دی هیدروکسی ایندیون -1، 3 (شکل 1).
نین هیدرین خالص یک کریستال زرد یا سفید استرنگ هایی که وقتی گرم می شوند به خوبی در آب و دیگر حلال های آلی قطبی مانند استون حل می شوند. این یک ماده نسبتاً مضر است، اگر به مقدار زیاد با پوست یا غشاهای مخاطی تماس پیدا کند، از جمله هنگام استنشاق، باعث تحریک می شود. کار با این ترکیب باید با احتیاط و فقط با دستکش انجام شود زیرا در تماس با پوست با پروتئین های سلولی پوست واکنش نشان می دهد و آن را ارغوانی می کند.
مواد واکنشی
همانطور که در بالا ذکر شد، واکنش نین هیدرین عمدتاً برای تعیین بصری محتوای ترکیبات آمینه استفاده می شود:
- آ-اسیدهای آمینه (از جمله در پروتئین)؛
- قندهای آمینه؛
- آلکالوئیدهای حاوی -NH2 و گروه -NH؛
- آمین های مختلف.
لازم به ذکر است که آمین های ثانویه و سوم گاهی اوقات بسیار ضعیف واکنش نشان می دهند، بنابراین تحقیقات بیشتری برای تأیید وجود آنها مورد نیاز است.
روش های مختلف کروماتوگرافی برای تعیین کمی استفاده می شود، به عنوان مثال، کروماتوگرافی کاغذی (BC)، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) یا با شستشوی حامل های جامد با محلول نین هیدرین در محیط های مختلف.
این واکنش برای ترکیبات آمینه خاص نیست، زیرا معرف می تواند به یکباره وارد آن شود. با این حال، در بخشی از محصولات واکنش، آن را به شکل آزاد شدن حباب های دی اکسید کربن (CO2) دارای یک ویژگی خاص است و این فقط در هنگام تعامل با α-آمینو معمول است. اسیدها.
ویژگی های مکانیزم
Bتفاسیر متفاوتی از معادله واکنش نین هیدرین در ادبیات وجود دارد. برخی از محققان تشکیل هیدرندانتین را از 2-آمینوایناندیون حذف می کنند که با مشارکت آمونیاک و نین هیدرین نیز ماده رنگی به نام "بنفش رومان" (یا "آبی رومان") را تشکیل می دهد، در حالی که برخی دیگر، برعکس، فقط آن را فرض می کنند. مشارکت بدون حضور محصولات آمینه میانی. همچنین نکات جالبی در رکورد خود واکنش وجود دارد، به ویژه، این مربوط به روش های اتصال مشتق آمینه نین هیدرین به مولکول اصلی آن برای تشکیل یک رنگ است. نشان‌دهنده محل «هیدروژن متحرک» به‌دست‌آمده توسط آمین میانی از محیط آبی نیز مشکوک است: می‌تواند در گروه کتون یا در کنار -NH2 باشد..
در واقعیت، تفاوت ظریف با اتم H ناچیز است، زیرا موقعیت آن در ترکیب نقش خاصی در روند واکنش ندارد، بنابراین نباید به آن توجه کرد. در مورد حذف یکی از مراحل احتمالی، دلیل در اینجا در جنبه نظری نهفته است: تا کنون، مکانیسم دقیق تشکیل ارغوانی رومان به طور دقیق مشخص نشده است، بنابراین طرح های کاملاً متفاوتی از واکنش نین هیدرین را می توان یافت.
کاملترین دوره ممکن برای برهمکنش معرف با ترکیبات آمینه در زیر پیشنهاد خواهد شد.
مکانیسم واکنش
اول، نین هیدرین با α-آمینو اسید برهمکنش می کند، آن را در محل جدا شدن گروه های هیدروکسی متصل می کند و محصول تراکم را تشکیل می دهد (شکل 2a). سپس دومی از بین می رود و آمین میانی، آلدهید و دی اکسید کربن آزاد می شود (شکل 2b). از محصول نهایی هنگام پیوستننین هیدرین، ساختار بنفش رومان (دیکتون هیدریندنکتوهیدرینامین، شکل 2c) سنتز شده است. همچنین نشان داده شده است که ممکن است هیدرندانتین (نین هیدرین احیا شده) از آمین میانی تشکیل شود، که همچنین در حضور آمونیاک (به طور دقیق تر، هیدروکسید آمونیوم) با مقدار اضافی خود معرف به یک ترکیب رنگی تبدیل می شود (شکل 2d).
تشکیل هیدریندانتین توسط خود رومن زمانی که سولفید هیدروژن بر روی مولکول نین هیدرین اثر می کند ثابت شد. این ترکیب قادر است در سدیم کربنات Na2CO3 حل شود و محلول را به رنگ قرمز تیره درآورد. و هنگامی که اسید کلریدریک رقیق اضافه می شود، هیدرندانتین رسوب می کند.
به احتمال زیاد، آمین میانی، هیدریدانتین، نین هیدرین و ساختار رنگ، به دلیل ناپایداری آنها هنگام گرم شدن، در حدی تعادل هستند که امکان حضور چندین مرحله اضافی را فراهم می کند.
این مکانیسم برای توضیح واکنش نین هیدرین با سایر ترکیبات آمینه مناسب است، به استثنای محصولات جانبی ناشی از حذف بقیه ساختار از –NH2 ، -NH یا -N.
آزمایش Biuret و سایر واکنش ها به پروتئین ها
تجزیه و تحلیل کیفی برای پیوندهای پپتیدی حتی ساختارهای غیر پروتئینی می تواند نه تنها با مشارکت معرف فوق انجام شود. با این حال، در مورد واکنش نین هیدرین به پروتئین، برهمکنش در امتداد گروه های –CO-NH‒ انجام نمی شود، بلکه در امتداد گروه های آمینی انجام می شود. یک واکنش به اصطلاح بیورت وجود دارد که با افزودن یون به محلول با ترکیبات آمینه مشخص می شود.مس دو ظرفیتی از CuSO4 یا Cu(OH)2 در یک محیط قلیایی (شکل 3).
در طول تجزیه و تحلیل، در حضور ساختارهای لازم، محلول به دلیل اتصال پیوندهای پپتیدی به رنگ آبی تیره در می آید که یک معرف را از دیگری متمایز می کند. به همین دلیل است که واکنش‌های بیورت و نین هیدرین در رابطه با ساختارهای پروتئینی و غیر پروتئینی با گروه -CO-NH‒ جهانی هستند.
هنگام تعیین اسیدهای آمینه حلقوی، از یک واکنش گزانتوپروتئین با محلول غلیظ اسید نیتریک HNO3 استفاده می شود که هنگام نیترات شدن رنگ زرد می دهد. یک قطره از معرف روی پوست نیز با واکنش با اسیدهای آمینه موجود در سلول های پوست، رنگ زرد را نشان می دهد. اسید نیتریک می تواند باعث سوختگی شود و همچنین باید با دستکش کار کرد.
نمونه هایی از برهمکنش با ترکیبات آمینه
واکنش
نین هیدرین برای اسیدهای آمینه α نتیجه بصری خوبی می دهد، به جز ساختارهای رنگی پرولین و هیدروکسی پرولین که با تشکیل رنگ زرد واکنش نشان می دهند. توضیح احتمالی برای این اثر در سایر شرایط محیطی برهمکنش نین هیدرین با این ساختارها یافت شد.
واکنش با گروه آمینه
از آنجایی که آزمایش اختصاصی نیست، تشخیص بصری آلانین با استفاده از واکنش نین هیدرین در مخلوط امکان پذیر نیست. با این حال، با کروماتوگرافی کاغذی، هنگام استفاده از نمونه هایی از اسیدهای آمینه مختلف، پاشش آنها با محلول آبی نین هیدرین و توسعه در یک محیط خاص، می توانترکیب کمی نه تنها ترکیب ادعا شده، بلکه بسیاری دیگر را نیز محاسبه کنید.
از نظر شماتیک، برهمکنش آلانین با نین هیدرین از همین اصل پیروی می کند. به معرف در گروه آمین می‌چسبد و تحت تأثیر یون‌های هیدرونیوم فعال (H3O+) در کربن جدا می‌شود. - پیوند نیتروژن، تجزیه به استالدئید (CH3COH) و دی اکسید کربن (CO2). یک مولکول نین هیدرین دیگر به نیتروژن می چسبد و مولکول های آب را جابجا می کند و یک ساختار رنگی تشکیل می شود (شکل 4).
واکنش با یک ترکیب آمینو هتروسیکلیک
واکنش نین هیدرین با پرولین خاص است، به ویژه در آنالیزهای کروماتوگرافی، زیرا چنین ساختارهایی در محیط اسیدی ابتدا زرد می شوند و سپس در محیط خنثی بنفش می شوند. محققان این موضوع را با ویژگی بازآرایی چرخه در ترکیب میانی توضیح می‌دهند که دقیقاً تحت تأثیر حضور تعداد زیادی پروتون هیدروژنی است که سطح انرژی خارجی نیتروژن را تکمیل می‌کنند.
تخریب هتروسیکل اتفاق نمی افتد و مولکول نین هیدرین دیگری در اتم کربن چهارم به آن متصل می شود. با حرارت دادن بیشتر، ساختار حاصل در یک محیط خنثی به رنگ بنفش رومان تبدیل می شود (شکل 5).
تهیه معرف اصلی
تست نین هیدرین با محلول های مختلف بسته به انحلال ساختارهای آمینه در مواد آلی و خاص انجام می شود.ترکیبات معدنی.
معرف اصلی تهیه محلول 0.2٪ در آب است. این یک مخلوط همه کاره است، زیرا اکثر ترکیبات به خوبی در H2O حل می شوند. برای به دست آوردن یک معرف تازه تهیه شده، نمونه ای از 0.2 گرم نین هیدرین شیمیایی خالص در 100 میلی لیتر آب رقیق می شود.
شایان ذکر است که برای برخی از محلول های آنالیز شده این غلظت کافی نیست، بنابراین می توان محلول های 1٪ یا 2٪ تهیه کرد. این برای عصاره های مواد خام دارویی معمول است، زیرا آنها حاوی کلاس های مختلفی از ترکیبات آمینه هستند.
هنگام انجام مطالعات کروماتوگرافی، محلول ها، به عنوان مثال، هنگام شستن مخلوط روی یک حامل جامد از طریق یک ستون، می توانند در الکل، دی متیل سولفوکسید، استون و سایر حلال های قطبی آماده شوند - همه چیز به حلال خاصی بستگی دارد. ساختارهای آمینه.
برنامه
واکنش نین هیدرین تشخیص بسیاری از ترکیبات آمینه را در محلول ممکن می کند، که آن را به یکی از اولین مواردی تبدیل کرد که در تجزیه و تحلیل کیفی مواد آلی مورد استفاده قرار گرفت. تعیین بصری تعداد آزمایش‌ها را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد، به‌ویژه هنگام تجزیه و تحلیل گیاهان، داروها و اشکال دارویی که مطالعه ضعیفی ندارند، و همچنین محلول‌ها و مخلوط‌های ناشناخته.
در علم پزشکی قانونی، این روش به طور گسترده ای برای تعیین وجود آثار عرق بر روی هر سطحی استفاده می شود.
حتی با وجود غیر اختصاصی بودن واکنش، خروج واکنش نین هیدرین از عمل شیمیایی غیرممکن است، زیراجایگزینی این ماده با آنالوگ های کمتر سمی (مثلاً اکسولین) ثابت کرد که آنها حساسیت ضعیف تری به گروه های آمینه دارند و نتایج خوبی در آنالیزهای فتومتریک نمی دهند.
