Kapag nag-aaral ng mga substance sa organic chemistry, higit sa isang dosenang iba't ibang mga qualitative reaction ang ginagamit upang matukoy ang nilalaman ng ilang partikular na compound. Ang ganitong visual na pagsusuri ay nagbibigay-daan sa iyo upang agad na maunawaan kung ang mga kinakailangang sangkap ay naroroon, at kung wala ang mga ito, maaari mong makabuluhang bawasan ang karagdagang mga eksperimento upang makilala ang mga ito. Kasama sa mga reaksyong ito ang ninhydrin, na siyang pangunahing sa visual na pagtukoy ng mga amino compound.
Ano ito?
Ang
Ninhydrin ay isang dicarbonyl compound na naglalaman ng isang aromatic ring na may heterocycle na nakakabit dito, ang pangalawang atom ay mayroong 2 hydroxyl group (OH-). Ang sangkap na ito ay nakuha sa pamamagitan ng direktang oksihenasyon ng inandione - 1, 3, at, samakatuwid, ayon sa internasyonal na katawagan, mayroon itong sumusunod na pangalan: 2, 2 - dihydroxyinandione -1, 3 (Larawan 1).
Ang purong ninhydrin ay isang dilaw o puting kristalmga kulay na, kapag pinainit, natutunaw nang mabuti sa tubig at iba pang mga polar organic solvents, tulad ng acetone. Ito ay isang medyo nakakapinsalang sangkap, kung ito ay nakikipag-ugnay sa balat sa maraming dami o mauhog na lamad, nagiging sanhi ito ng pangangati, kabilang ang kapag nilalanghap. Ang pagtatrabaho sa tambalang ito ay dapat na maging maingat at gamit lamang ang mga guwantes, dahil kapag ito ay nadikit sa balat, ito ay tumutugon sa mga protina ng selula ng balat at nabahiran ito ng lila.
Reactive Substances
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang reaksyon ng ninhydrin ay pangunahing ginagamit para sa visual na pagtukoy ng nilalaman ng mga amino compound:
- α-amino acids (kabilang ang mga protina);
- amino sugars;
- alkaloids na naglalaman ng –NH2 at -NH na pangkat;
- iba't ibang amine.
Dapat tandaan na minsan ay mahina ang reaksyon ng mga secondary at tertiary amine, kaya kailangan ng higit pang pananaliksik upang kumpirmahin ang kanilang presensya.
Ginagamit ang iba't ibang paraan ng chromatography para sa quantitative determination, halimbawa, paper chromatography (BC), thin layer chromatography (TLC) o sa paghuhugas ng solid carrier na may solusyon ng ninhydrin sa iba't ibang media.
Ang reaksyong ito ay hindi partikular para sa mga amino compound, dahil ang reagent ay maaaring pumasok dito nang sabay-sabay. Gayunpaman, sa bahagi ng mga produkto ng reaksyon, mayroon itong kakaiba sa anyo ng paglabas ng mga bula ng carbon dioxide (CO2), at ito ay tipikal lamang kapag nakikipag-ugnayan sa α-amino acids.
Mga tampok ng mekanismo
BMayroong iba't ibang mga interpretasyon ng equation ng reaksyon ng ninhydrin sa panitikan. Inalis ng ilang mga mananaliksik ang pagbuo ng hydrindanthine mula sa 2-aminoinandione, na, kasama ng ammonia at ninhydrin, ay bumubuo rin ng isang pangkulay na sangkap na tinatawag na "Rueman's purple" (o "Rueman's blue"), habang ang iba, sa kabaligtaran, ay ipinapalagay lamang nito. pakikilahok nang walang pagkakaroon ng mga intermediate na produkto ng amino. Mayroon ding ilang mga kagiliw-giliw na punto sa talaan ng reaksyon mismo, lalo na, ito ay may kinalaman sa mga pamamaraan ng paglakip ng amino derivative ng ninhydrin sa pangunahing molekula nito upang bumuo ng isang pangulay. Ang indikasyon ng lugar ng "walking hydrogen" na nakuha ng intermediate amine mula sa aqueous medium ay nananatiling kaduda-dudang: maaari itong alinman sa ketone group o sa tabi ng –NH2.
Sa katotohanan, ang nuance sa H atom ay hindi gaanong mahalaga, dahil ang posisyon nito sa compound ay hindi gumaganap ng isang espesyal na papel sa takbo ng reaksyon, kaya hindi ito dapat bigyang pansin. Kung tungkol sa pagtanggal ng isa sa mga posibleng yugto, ang dahilan dito ay nakasalalay sa teoretikal na aspeto: hanggang ngayon, ang eksaktong mekanismo para sa pagbuo ng lila ni Rueman ay hindi pa tiyak na natutukoy, kaya medyo iba't ibang mga scheme ng reaksyon ng ninhydrin ay matatagpuan.
Ang pinakakumpletong posibleng kurso ng pakikipag-ugnayan ng reagent na may mga amino compound ay imumungkahi sa ibaba.
Mekanismo ng reaksyon
Una, ang ninhydrin ay nakikipag-ugnayan sa α-amino acid, inilalagay ito sa lugar ng cleavage ng mga hydroxy group at bumubuo ng condensation product (Fig. 2a). Pagkatapos ang huli ay nawasak, na naglalabas ng intermediate amine, aldehyde, at carbon dioxide (Larawan 2b). Mula sa huling produkto kapag sumalininhydrin, ang Rueman purple na istraktura (diketonhydrindenketohydrinamine, Fig. 2c) ay na-synthesize. Ipinapahiwatig din ang posibleng pagbuo ng hydrindanthine (nabawasang ninhydrin) mula sa intermediate amine, na nagiging isang compound ng pangkulay sa pagkakaroon ng ammonia (mas tiyak, ammonium hydroxide) na may labis na reagent mismo (Fig. 2d).
Ang pagbuo ng hydrindantine ay pinatunayan mismo ni Rueman nang kumilos ang hydrogen sulfide sa molekula ng ninhydrin. Ang tambalang ito ay natutunaw sa sodium carbonate Na2CO3, na nagpapakulay sa solusyon ng madilim na pula. At kapag idinagdag ang dilute hydrochloric acid, namuo ang hydrindanthine.
Malamang, ang intermediate amine, hydridanthin, ninhydrin at ang istraktura ng dye, dahil sa kanilang kawalang-tatag kapag pinainit, ay nasa ilang equilibrium, na nagbibigay-daan para sa pagkakaroon ng ilang karagdagang mga yugto.
Ang mekanismong ito ay angkop para sa pagpapaliwanag ng reaksyon ng ninhydrin kasama ng iba pang mga amino compound, maliban sa mga by-product na nagreresulta mula sa pag-aalis ng natitirang istraktura mula sa –NH2, -NH o -N.
Biuret test at iba pang reaksyon sa mga protina
Qualitative analysis para sa mga peptide bond kahit na sa mga non-protein structures ay maaaring maganap hindi lamang sa partisipasyon ng reagent sa itaas. Gayunpaman, sa kaso ng isang reaksyon ng ninhydrin sa mga protina, ang pakikipag-ugnayan ay hindi nagaganap kasama ang -CO-NH‒ na mga grupo, ngunit kasama ang mga grupo ng amine. Mayroong tinatawag na "reaksyon ng biuret", na nailalarawan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga ions sa solusyon na may mga amino compoundbivalent copper mula sa CuSO4 o Cu(OH)2 sa isang alkaline medium (Fig. 3).
Sa panahon ng pagsusuri, sa pagkakaroon ng mga kinakailangang istruktura, ang solusyon ay nagiging madilim na asul dahil sa pagbubuklod ng mga peptide bond sa isang color complex, na nagpapakilala sa isang reagent mula sa isa pa. Kaya naman ang mga reaksyon ng biuret at ninhydrin ay pangkalahatan kaugnay ng mga istrukturang protina at hindi protina na may pangkat na –CO-NH‒.
Kapag tinutukoy ang cyclic amino acids, isang xantoprotein reaction na may concentrated solution ng nitric acid HNO3 ang ginagamit, na nagbibigay ng dilaw na kulay kapag nitrayd. Ang isang patak ng reagent sa balat ay nagpapakita rin ng dilaw na kulay sa pamamagitan ng pagtugon sa mga amino acid sa mga selula ng balat. Ang nitric acid ay maaaring magdulot ng paso at dapat ding hawakan gamit ang mga guwantes.
Mga halimbawa ng pakikipag-ugnayan sa mga amino compound
Ang
Ninhydrin reaction para sa α-amino acids ay nagbibigay ng magandang visual na resulta, maliban sa color proline at hydroxyproline structures, na tumutugon sa pagbuo ng dilaw na kulay. Ang isang posibleng paliwanag para sa epektong ito ay natagpuan sa ibang mga kondisyon sa kapaligiran ng pakikipag-ugnayan ng ninhydrin sa mga istrukturang ito.
Reaksyon sa amino group
Dahil hindi partikular ang pagsusulit, hindi posible ang visual detection ng alanine gamit ang reaksyon ng ninhydrin sa mixture. Gayunpaman, sa pamamagitan ng chromatography ng papel, kapag nag-aaplay ng mga sample ng iba't ibang mga α-amino acid, ang pag-spray sa kanila ng isang may tubig na solusyon ng ninhydrin at pagbuo sa isang espesyal na daluyan, ang isa ay maaaringkalkulahin ang dami ng komposisyon ng hindi lamang ang inaangkin na tambalan, kundi pati na rin ng marami pang iba.
Schematically, ang interaksyon ng alanine sa ninhydrin ay sumusunod sa parehong prinsipyo. Nakakabit ito sa reagent sa grupong amine, at sa ilalim ng pagkilos ng mga aktibong hydronium ions (H3O+) ay nahahati sa carbon -nitrogen bond, nabubulok sa acetaldehyde (CH3COH) at carbon dioxide (CO2). Ang isa pang molekula ng ninhydrin ay nakakabit sa nitrogen, nagpapalipat-lipat ng mga molekula ng tubig, at nabuo ang isang istrakturang pangkulay (Larawan 4).
Reaksyon na may heterocyclic amino compound
Ang reaksyon ng ninhydrin na may proline ay partikular, lalo na sa mga pagsusuri sa chromatographic, dahil ang mga istrukturang nasa acid medium ay unang nagiging dilaw, at pagkatapos ay nagiging purple sa neutral. Ipinaliwanag ito ng mga mananaliksik sa pamamagitan ng isang tampok ng muling pagsasaayos ng cycle sa intermediate compound, na tiyak na apektado ng pagkakaroon ng malaking bilang ng mga hydrogen proton na umaakma sa panlabas na antas ng enerhiya ng nitrogen.
Ang pagkasira ng heterocycle ay hindi nangyayari, at isa pang molekula ng ninhydrin ay nakakabit dito sa ika-4 na carbon atom. Sa karagdagang pag-init, ang nagreresultang istraktura sa isang neutral na medium ay nagiging Rueman purple (Fig. 5).
Paghahanda ng pangunahing reagent
Ang
Ninhydrin test ay isinasagawa gamit ang iba't ibang solusyon, depende sa pagkatunaw ng mga istruktura ng amino sa ilang partikular na organic atmga inorganikong compound.
Ang pangunahing reagent ay ang paghahanda ng 0.2% na solusyon sa tubig. Isa itong versatile mixture, dahil ang karamihan sa mga compound ay natutunaw nang mabuti sa H2O. Upang makakuha ng bagong handa na reagent, isang sample ng 0.2 g ng chemically pure ninhydrin ay diluted sa 100 ml ng tubig.
Nararapat tandaan na para sa ilang nasuri na solusyon ang konsentrasyong ito ay hindi sapat, kaya 1% o 2% na solusyon ang maaaring ihanda. Ito ay tipikal para sa mga extract mula sa panggamot na hilaw na materyales, dahil naglalaman ang mga ito ng iba't ibang klase ng mga amino compound.
Kapag nagsasagawa ng mga pag-aaral sa chromatographic, ang mga solusyon, halimbawa, kapag naghuhugas ng pinaghalong sa isang solidong carrier sa pamamagitan ng isang haligi, ay maaaring ihanda sa alkohol, dimethyl sulfoxide, acetone at iba pang mga polar solvent - ang lahat ay depende sa solvent ng ilang amino structures.
Application
Ang reaksyon ng ninhydrin ay ginagawang posible na makakita ng maraming amino compound sa solusyon, na naging dahilan upang ito ay isa sa mga unang ginamit sa qualitative analysis ng mga organic substance. Malaking binabawasan ng visual na pagpapasiya ang bilang ng mga eksperimento, lalo na kapag sinusuri ang mga halaman, gamot, at dosage form na hindi gaanong pinag-aralan, pati na rin ang mga hindi kilalang solusyon at mixture.
Sa forensic science, malawakang ginagamit ang paraang ito upang matukoy ang pagkakaroon ng mga marka ng pawis sa anumang ibabaw.
Kahit na sa kabila ng hindi tiyak na reaksyon, ang pag-alis ng reaksyon ng ninhydrin mula sa kemikal na kasanayan ay imposible, dahilang pagpapalit sa sangkap na ito ng hindi gaanong nakakalason na mga analogue (halimbawa, oxolin) ay nagpatunay na ang mga ito ay may mas mahinang sensitivity sa mga amino group at hindi nagbibigay ng magandang resulta sa photometric analysis.
