عند دراسة المواد في الكيمياء العضوية ، يتم استخدام أكثر من اثني عشر تفاعلات نوعية مختلفة لتحديد محتوى بعض المركبات. يتيح لك هذا التحليل المرئي أن تفهم على الفور ما إذا كانت المواد الضرورية موجودة ، وإذا لم تكن موجودة ، فيمكنك تقليل التجارب الإضافية بشكل كبير لتحديدها. تتضمن هذه التفاعلات النينهيدرين ، وهو التفاعل الرئيسي في التحديد البصري للمركبات الأمينية.
ما هذا؟
النينهيدرين مركب ثنائي كربوني يحتوي على حلقة عطرية واحدة متصلة به دورة غير متجانسة ، والذرة الثانية منها تحتوي على مجموعتي هيدروكسيل (OH-). يتم الحصول على هذه المادة عن طريق الأكسدة المباشرة لـ inandione - 1 ، 3 ، وبالتالي ، وفقًا للتسمية الدولية ، لها الاسم التالي: 2 ، 2 - ثنائي هيدروكسي إينانديون -1 ، 3 (الشكل 1).
نينهيدرين نقي هو بلورة صفراء أو بيضاءالألوان التي تذوب جيدًا عند تسخينها في الماء والمذيبات العضوية القطبية الأخرى ، مثل الأسيتون. هذه مادة ضارة إلى حد ما ، إذا لامست الجلد بكميات كبيرة أو الأغشية المخاطية ، فإنها تسبب تهيجًا ، بما في ذلك عند الاستنشاق. يجب أن يكون العمل مع هذا المركب حذرًا وفقط باستخدام القفازات ، لأنه عندما يتلامس مع الجلد ، فإنه يتفاعل مع بروتينات خلايا الجلد ويلطخه باللون الأرجواني.
المواد التفاعلية
كما ذكرنا سابقًا ، يتم استخدام تفاعل النينهيدرين بشكل أساسي من أجل التحديد البصري لمحتوى المركبات الأمينية:
- α-amino acids (بما في ذلك البروتينات) ؛
- سكريات أمينية ؛
- قلويدات تحتوي على مجموعات –NH2و -NH ؛
- أمينات مختلفة.
وتجدر الإشارة إلى أن الأمينات الثانوية والثالثية تتفاعل أحيانًا بشكل ضعيف جدًا ، لذلك هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتأكيد وجودها.
تُستخدم طرق مختلفة للكروماتوغرافيا للتحديد الكمي ، على سبيل المثال ، كروماتوغرافيا الورق (BC) ، كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC) أو مع غسل المواد الصلبة بمحلول نينهيدرين في وسائط مختلفة.
هذا التفاعل ليس خاصًا بالمركبات الأمينية ، حيث يمكن أن يدخل الكاشف فيه مرة واحدة. ومع ذلك ، من جانب نواتج التفاعل ، تتميز بخصوصية في شكل إطلاق فقاعات ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، وهذا أمر نموذجي فقط عند التفاعل مع α-amino الأحماض.
ميزات الآلية
بتوجد تفسيرات مختلفة لمعادلة تفاعل النينهيدرين في الأدبيات. يحذف بعض الباحثين تكوين الهيدريندانتين من 2-aminoinandione ، والذي ، بمشاركة الأمونيا والنينهيدرين ، يشكل أيضًا مادة تلوين تسمى "Rueman's Purple" (أو "Rueman's blue") ، بينما يفترض آخرون ، على العكس من ذلك ، أنه المشاركة دون وجود منتجات أمينية وسيطة. هناك أيضًا بعض النقاط المثيرة للاهتمام في سجل التفاعل نفسه ، على وجه الخصوص ، يتعلق هذا بطرق ربط المشتق الأميني للنينهيدرين بجزيئه الرئيسي لتكوين صبغة. لا تزال الإشارة إلى مكان "الهيدروجين المتحرك" الذي تم الحصول عليه بواسطة الأمين الوسيط من الوسط المائي موضع شك أيضًا: يمكن أن يكون إما في مجموعة الكيتون أو بجوار –NH2.
في الواقع ، الفارق الدقيق مع ذرة H ضئيل ، لأن موقعها في المركب لا يلعب دورًا خاصًا في مسار التفاعل ، لذلك لا ينبغي الانتباه إليها. فيما يتعلق بحذف إحدى المراحل المحتملة ، يكمن السبب هنا في الجانب النظري: حتى الآن ، لم يتم تحديد الآلية الدقيقة لتشكيل أرجواني Rueman بدقة ، لذلك يمكن العثور على مخططات مختلفة تمامًا لتفاعل النينهيدرين.
سيتم اقتراح المسار الأكثر اكتمالا لتفاعل الكاشف مع المركبات الأمينية أدناه.
آلية التفاعل
أولاً ، يتفاعل نينهيدرين مع حمض ألفا أميني ، ويربطه في موقع انقسام مجموعات الهيدروكسي ويشكل منتج تكثيف (الشكل 2 أ). ثم يتم تدمير الأخير ، وإطلاق الأمين الوسيط ، والألدهيد ، وثاني أكسيد الكربون (الشكل 2 ب). من المنتج النهائي عند الانضمامنينهيدرين ، يتم تصنيع هيكل Rueman الأرجواني (ديكيتونهيدريندينكيتوهيدرينامين ، الشكل 2 ج). يشار أيضًا إلى احتمال تكوين الهيدرينثين (نينهيدرين المختزل) من الأمين الوسيط ، والذي يتحول أيضًا إلى مركب تلوين في وجود الأمونيا (بتعبير أدق ، هيدروكسيد الأمونيوم) مع وجود فائض من الكاشف نفسه (الشكل 2 د).
تم إثبات تكوين الهيدريندانتين بواسطة Rueman نفسه عندما يعمل كبريتيد الهيدروجين على جزيء نينهيدرين. هذا المركب قادر على الذوبان في كربونات الصوديوم Na2CO3، تلوين المحلول باللون الأحمر الداكن. وعندما يضاف حمض الهيدروكلوريك المخفف ، يترسب الهيدريندانثين.
على الأرجح ، يكون الأمين الوسيط ، والهيدريدانثين ، والنينهيدرين ، وبنية الصبغة ، بسبب عدم ثباتها عند تسخينها ، في بعض التوازن ، مما يسمح بوجود عدة مراحل إضافية.
هذه الآلية مناسبة لشرح تفاعل النينهيدرين مع المركبات الأمينية الأخرى ، باستثناء المنتجات الثانوية الناتجة عن إزالة باقي الهيكل من NH2أو -NH أو -N.
اختبار Biuret وردود الفعل الأخرى على البروتينات
يمكن إجراء التحليل النوعي للروابط الببتيدية حتى الهياكل غير البروتينية ليس فقط بمشاركة الكاشف أعلاه. ومع ذلك ، في حالة تفاعل النينهيدرين مع البروتينات ، لا يحدث التفاعل مع مجموعات –CO-NH‒ ، ولكن على طول مجموعات الأمين. يوجد ما يسمى ب "تفاعل بيوريت" ، والذي يتميز بإضافة الأيونات إلى المحلول مع المركبات الأمينيةالنحاس ثنائي التكافؤ من CuSO4أو Cu (OH)2في وسط قلوي (الشكل 3).
أثناء التحليل ، في ظل وجود الهياكل اللازمة ، يتحول المحلول إلى اللون الأزرق الداكن بسبب ارتباط روابط الببتيد بمركب لوني ، مما يميز كاشفًا عن الآخر. هذا هو السبب في أن تفاعلات البيوريت والنينهيدرين عالمية فيما يتعلق بالبنى البروتينية وغير البروتينية مع مجموعة –CO-NH‒.
عند تحديد الأحماض الأمينية الحلقية ، يتم استخدام تفاعل البروتين xantoprotein مع محلول مركّز من حمض النيتريك HNO3، مما يعطي لونًا أصفر عند النترات. تظهر قطرة من الكاشف على الجلد أيضًا لونًا أصفر من خلال التفاعل مع الأحماض الأمينية في خلايا الجلد. يمكن أن يتسبب حمض النيتريك في حدوث حروق ويجب أيضًا التعامل معه بالقفازات.
أمثلة على التفاعل مع المركبات الأمينية
تفاعل النينهيدرين لأحماض ألفا الأمينية يعطي نتيجة بصرية جيدة ، باستثناء بنية البرولين اللوني وهيدروكسي برولين ، والتي تتفاعل مع تكوين لون أصفر. تم العثور على تفسير محتمل لهذا التأثير في الظروف البيئية الأخرى لتفاعل النينهيدرين مع هذه الهياكل.
رد فعل مع المجموعة الأمينية
نظرًا لأن الاختبار غير محدد ، فإن الكشف البصري للألانين باستخدام تفاعل النينهيدرين في الخليط غير ممكن. ومع ذلك ، من خلال الكروماتوغرافيا الورقية ، عند تطبيق عينات من مختلف الأحماض الأمينية ألفا ، ورشها بمحلول مائي من النينهيدرين وتطويرها في وسط خاص ، يمكن للمرء أناحسب التركيب الكمي ليس فقط للمركب المطالب به ، ولكن أيضًا للعديد من المركبات الأخرى.
من الناحية التخطيطية ، يتبع تفاعل الألانين مع النينهيدرين نفس المبدأ. يتم إرفاقه بالكاشف في مجموعة الأمين ، وتحت تأثير أيونات الهيدرونيوم النشطة (H3O+) تنفصل عند الكربون - رابطة النيتروجين ، تتحلل إلى أسيتالديهيد (CH3COH) وثاني أكسيد الكربون (CO2). يرتبط جزيء نينهيدرين آخر بالنيتروجين ، مما يؤدي إلى إزاحة جزيئات الماء ، ويتم تكوين بنية تلوين (الشكل 4).
تفاعل مع مركب أميني حلقي غير متجانس
تفاعل النينهيدرين مع البرولين محدد ، خاصة في التحليلات الكروماتوغرافية ، لأن مثل هذه الهياكل في الوسط الحمضي تتحول أولاً إلى اللون الأصفر ، ثم تتحول إلى اللون الأرجواني في وسط متعادل. يشرح الباحثون ذلك من خلال ميزة إعادة ترتيب الدورة في المركب الوسيط ، والتي تتأثر تحديدًا بوجود عدد كبير من بروتونات الهيدروجين التي تكمل مستوى الطاقة الخارجية للنيتروجين.
لا يحدث تدمير للدورة غير المتجانسة ، ويرتبط بها جزيء نينهيدرين آخر عند ذرة الكربون الرابعة. عند مزيد من التسخين ، يتحول الهيكل الناتج في وسط محايد إلى أرجواني رومان (الشكل 5).
تحضير الكاشف الرئيسي
يتم إجراء اختبار النينهيدرين بمحاليل مختلفة ، اعتمادًا على انحلال الهياكل الأمينية في بعض المواد العضوية ومركبات غير عضوية.
الكاشف الرئيسي هو تحضير محلول 0.2٪ في الماء. هذا خليط متعدد الاستخدامات ، لأن معظم المركبات تذوب جيدًا في H2O. للحصول على كاشف طازج ، يتم تخفيف عينة من 0.2 جم من النينهيدرين النقي كيميائياً في 100 مل من الماء.
تجدر الإشارة إلى أن هذا التركيز غير كافٍ لبعض الحلول التي تم تحليلها ، لذلك يمكن تحضير حلول 1٪ أو 2٪. هذا هو الحال بالنسبة للمستخلصات من المواد الخام الطبية ، لأنها تحتوي على فئات مختلفة من المركبات الأمينية.
عند إجراء دراسات كروماتوجرافية ، يمكن تحضير المحاليل ، على سبيل المثال ، عند غسل خليط على مادة حاملة صلبة من خلال عمود ، في الكحول وثنائي ميثيل سلفوكسيد والأسيتون والمذيبات القطبية الأخرى - كل شيء يعتمد على مذيب معين الهياكل الأمينية.
التطبيق
تفاعل النينهيدرين يجعل من الممكن الكشف عن العديد من المركبات الأمينية في المحلول ، مما يجعلها واحدة من أولى المركبات المستخدمة في التحليل النوعي للمواد العضوية. يقلل التحديد البصري بشكل كبير من عدد التجارب ، خاصة عند تحليل النباتات والأدوية وأشكال الجرعات التي تمت دراستها بشكل سيئ ، وكذلك المحاليل والمخاليط غير المعروفة.
في علم الطب الشرعي ، تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع لتحديد وجود علامات العرق على أي سطح.
على الرغم من عدم خصوصية التفاعل ، فإن سحب تفاعل النينهيدرين من الممارسة الكيميائية أمر مستحيل ، لأنهأثبت استبدال هذه المادة بنظائر أقل سمية (على سبيل المثال ، oxolin) أن لديهم حساسية أقل للمجموعات الأمينية ولا تعطي نتائج جيدة في التحليلات الضوئية.
