Введение

Большинство лекарственных средств, используемых в медицинской практике, являются органическими соединениями. Подлинность таких веществ подтверждают с помощью реакций на функциональные группы.

Функциональной группой называют реакционно-способный атом, группу атомов или реакционный центр в молекуле органического соединения.

Общим принципом функционального анализа является применение характерных реакций для групп, подлежащих определению. Реакция должна быть не только возможно более специфичной, но и достаточно быстрой, и в ней должны участвовать реагент или продукт реакции, легко поддающиеся определению.

Идентификация спиртового гидроксила

Спирты - это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами. В общем виде молекулу спирта можно представить как ROH.

Реакция образования сложных эфиров

Спирты образуют с органическими кислотами или ангидридами кислот в присутствии водоотнимающих средств (например, серная кислота концентрированная) сложные эфиры. Сложные эфиры, полученные на основе низкомолекулярных спиртов, обладают характерным запахом, а сложные эфиры на основе высокомолекулярных спиртов являются кристаллическими веществами, имеющими четкую температуру плавления.

Методика. К 1 мл этанола прибавляют 5 капель ледяной уксусной кислоты, 0,5 мл концентрированной серной кислоты и осторожно нагревают; обнаруживается характерный запах этилацетата (свежих яблок).

Реакция окисления спиртов до альдегидов

Образующиеся альдегиды обнаруживают по запаху. В качестве окислителей используют калия гексациано - (Ш) - феррат, калия перманганат, калия дихромат и др.

Методика. В первую пробирку помещают 2 капли этанола, 1 каплю 10%-го раствора серной кислоты и 2 капли 10%-го раствора дихромата калия. Полученный раствор имеет оранжевую окраску . Нагревают его над пламенем, пока раствор не начнет приобретать синевато-зеленую окраску (одновременно ощущается характерный запах уксусного альдегида, напоминающий запах антоновских яблок). Вносят 1 каплю полученного раствора во вторую пробирку с 3 каплями фуксинсернистой кислоты. Появляется розово-фиолетовое окрашивание.

Реакция образования комплексных соединений

Многоатомные спирты образуют с сульфатом меди в щелочной среде (с реактивом Фелинга) комплексные соединения синего цвета.

Методика. К 0,5 мл глицерина прибавляют по 5 капель растворов натрия гидроксида и меди (II) сульфата, появляется интенсивное синее окрашивание.

Идентификация фенольного гидроксила

Реакция с железа (111) хлоридом

Характерной качественной реакцией на фенолы является реакция с железа (III) хлоридом. В зависимости от количества фенольных гидроксилов, наличия в молекуле фенола других функциональных групп, их взаимного расположения, рН среды, температуры, образуются комплексные соединения различного состава и окраски.

Методика. К 0,01 г. препарата, растворенного в 1 мл воды (для фенола, резорцина) добавляют 2 капли раствора железа (III) хлорида - наблюдается характерное окрашивание (табл. 1.).

Таблица 1. Окраска комплексов препаратов с железа (III) хлоридом

Препарат	Растворитель	Окраска комплекса
		Фиолетовая
Резорцин		Сине-фиолетовая
Адреналина гидрохлорид		Изумрудно-зеленое, переходящее от прибавления одной капли раствора аммиака в вишнево-красное, а затем в оранжево-красное.
Морфина гидрохлорид		Синее, исчезающее от прибавления разведенных уксусной или соляной кислот
Парацетамол		Сине-фиолетовое
Пиридоксина гидрохлорид		Красное, исчезающее от прибавления разведенной соляной кислоты и не исчезающее от разведенной уксусной кислоты.
Салициловая кислота и натрия салицилат		Сине-фиолетовое, не исчезающее от прибавления нескольких капель разведенной соляной или уксусной кислот.
Фенилсалицилат		Фиолетовое, исчезающее от прибавления разведенной соляной или уксусной кислот и переходящее в кроваво-красное от прибавления 1-2 капель раствора аммиака.

С помощью раствора аммиака можно отличить фенол от резорцина. Окраска комплекса резорцина с железом после добавления реактива изменяется до буровато-желтой.

Кислотные свойства.

Большая подвижность атома водорода гидроксильной группы фенолов по сравнению со спиртами предопределяет и их большую кислотность. Доказательством большей кислотности фенолов по сравнению со спиртами является то, что фенол и его производные реагируют с водными растворами щелочей, образуя соли, называемые феноксидами. Феноксиды сравнительно устойчивы и в, отличие от алкоголятов, могут существовать в водных щелочных растворах. Однако при пропускании через такой раствор тока диоксида углерода феноксиды превращаются в свободные фенолы. Эта реакция доказывает, что фенол является более слабой кислотой, чем угольная кислота.

1. Фенолы могут взаимодействовать:

а) со щелочными металлами:

б) со щелочами:

Соли фенолов (феноляты) легко разлагаются минеральными кислотами, даже угольной:

Реакции нуклеофильного замещения.

В связи с +М -эффектом гидроксильной группы фенолы являются более слабыми нуклеофилами, чем спирты.

Взаимодействие с галогенопроизводными. Учитывая слабые нуклеофильные свойства, в реакциях нуклеофильного замещения используют обычно не сами фенолы, а их соли – феноксиды щелочных металлов. При взаимодействии феноксидов с алкил и арилгалогенидами образуются простые эфиры фенолов.

1. Алкилирование (образование простых эфиров):

2. Ацили

При действии на фенолы хлорангидридов или ангидридов карбоновых кислот образуются сложные эфиры. В отличие от спиртов фенолы не образуют сложных эфиров при действии на них карбоновых кислот.

Взаимодействие с FeCl 3 (качественная реакция на фенол)

Реакции углеводородного радикала.

Ранее было отмечено, что гидроксильная группа в фенолах проявляет +М-эффект и ведёт себя как электронодонор по отношению к бензольному кольцу. Она является ориентантом I рода и направляет атаку электрофильных реагентов в орто -и пара - положения бензольного кольца. Благодаря электронодонорному влиянию гидроксильной группы фенолы вступают в реакции электрофильного замещения легче, чем бензол.

Реакции, идущие по бензольному кольцу.

Влияние атомов взаимно. Гидроксильная группа влияет на бензольное кольцо. Водородные атомы становятся подвижными в орто- и пара- положении и замещаются на другие атомы и радикалы:

а) галогенирование (реакция с бромной водой):
Эта реакция используется для качественного обнаружения и количественного определения фенолов.

б) нитрование:

в) сульфинирование:

По правилам ИЮПАК сульфогруппа старше, чем гидроксильная группа, поэтому продукты сульфирования называются сульфокислотами.

Г) окисление фенолов.

Фенолы легко окисляются под действием кислорода воздуха:

№30.Фенол, резорцин, пирокатехин, гидрохинон, применение в медицине.

а)С 6 Н 5 - ОН (фенол). - Бесцветное кристаллическое вещество с резким характерным запахом. При хранении окисляется кислородом воздуха, приобретая розовую окраску. Плавится при 42,3ºС, кипит при 182ºС, частично растворим в воде (6г в 100г воды). Обладает сильным антисептическим свойством, ядовит. При действии на кожу обжигает, образуя волдыри, язвы. 3% раствор фенола в воде называется карболовой кислотой и применяется как дезинфицирующее средство. Применяется для синтеза красителей, пластмасс, лекарственных препаратов.

б)Гидрохинон- содержится в толокнянке, легко окисляется, поэ тому используют в фотографии в качестве проявители.

в)Пирокатехин - кристаллическое вещество, темнеющее при хранении, используют как проявитель в фотографии, в синтезе красителей, пластмассе, лек-х преп.-ов.

г) Резорцин- кристаллическое вещество, темнеющее на воздухе, применяется как антисептик в производстве красителей, пластмасс.

№31.Оксосоединения. Электронное строение оксо-группы. Номенклатура альдегидов и кетонов. Способы получения альдегидов.

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

Лекция № 14

Тема « Качественные реакции на функциональные группы»

1) Гидроксильная (спиртовая, фенольная)

2) Карбонильная (альдегидная, карбоксильная, сложно-эфирная)

3) Первичная ароматическая аминогруппа, третичная аминогруппа(третичный азот)

4) Имидная, сульфамидная.

Функциональные группы (ФГ)- это связанные с углеродным радикалом отдельные атомы или группы атомов, которые вследствие своих характерных свойств могут быть использованы определения лекарственных веществ.

I. Спиртовой гидроксил . Alr-OH - это гидроксил, связанный с алифатическим углеводородным радикалом.

На основе спиртового гидроксила в анализе содержащих его ЛВ используются следующие реакции:

Этерификации (образования с кислотами или их ангидридами сложных эфиров);

Окисление до альдегидов, а в некоторых случаях и до кислот;

Комплексообразование с ионами меди (II) в щелочной среде.

1.Реакция этерификации в присутствии водоотнимающих средств с кислотами или их ангидридами. Основана на свойстве спиртов образовывать сложные эфиры. В случае низкомолекулярных соединений эфиры обнаруживают по запаху, при анализе ЛВ с высокой молекулярной массой – по температуре плавления.

Реакция этерификации является фармакопейной для спирта этилового.

CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH H 2 SO 4 → CH 3 CH 2 OCOCH 3

2. Реакция окисления, основана на свойстве спиртов окисляться до альдегидов, которые обнаруживают по запаху. В качестве реагентов используют различные окислители: калия перманганат, калия бихромат, гексацианоферрат (III) калия и др. Наибольшую аналитическую ценность имеет калия перманганат, который, восстанавливаясь, меняет степень окисления от +7 до + 2 и обесцвечивается, т.е. делает реакцию эффектной.

Реакция комплексообразования , основанная на свойстве спиртов образовывать окрашенные комплексные соединения с сульфатом меди (II) в щелочной среде.

Используется для идентификации многоатомного спирта – глицерина и эфедрина гидрохлорида, в котором кроме спиртового гидроксила участвует в комплексообразовании и вторичная аминная группа.

Фенольный гидроксил - это гидроксил, связанный с ароматическим радикалом. Его содержат ЛВ группы фенолы (фенол, резорцин); фенолокислот и их производных (кислота салициловая, фенилсалицилат, салициламид, оксафенамид); производные фенантренизохинолина (морфин гидрохлорид, апоморфин); синестрол, адреналин, мезатон 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, нарушения в нем равномерности распределения электронов, созданию избыточного отрицательного заряда в орто- и пара- положениях. Атом водорода гидроксигруппы ионизирует и придает фенолам слабые кислотные свойства, которые однако редко используются в анализе. наибольшее значение имеют реакции электрофильного замещения водородов в о- и n- положениях ароматического кольца.

На основе свойств фенольного гидроксила используются следующие реакции:

Комплексообразования;

Бромирования;

Азосочетания;

Окисления;

Образования индофенолового красителя;

Конденсации

1. Реакции комплексообразования фенольного гидроксила 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 зеленый (хинозол).

Состав комплекса, а, следовательно, и их окраска обусловлены количеством фенольных гидроксилов (фенол – синее, резорцин – фиолетовое), и влиянием других функциональных групп.

2. Реакция бромирования ароматического кольца. Основана на электрофильном замещении водорода в о- и n- положении на бром с образованием нерастворимого бромопроизводного.

Основные правила бромирования

Бром замещает водород в о- и n- положении по отношению к фенольному гидроксилу (наиболее рационноспособное n – положение):

- при наличии в о- или n- положениях ароматического кольца заместителей в реакцию вступает меньше атомов брома:

- если в о- или n- положениях находиться 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 согласной ориентации образуется трибромпроизводное

если две гидроксильные группы расположены в о- или n- положении друг к другу, то они действуют несогласованно: бромирование не происходит:

3.Реакция азосочетания фенолов с диазореактивом (диазотированная сульфаниловая кислота) с образованием азокрасителя, окрашенного в оранжево-красный цвет.

4. Реакция окисления. Фенолы могут окисляться до различных соединений, но чаще всего до хинонов окрашенных в розовый или реже в желтый цвет.

5. Реакция образования индофенолового красителя. Основана на окислении фенолов до хинонов, которые при конденсации с аммиаком или аминопроизводными и избытком фенола образуют индофеноловый краситель, окрашенный в фиолетовый цвет.

6. Реакция конденсации с альдегидами или ангидридами кислот:

С формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты с образованием ауриноваго (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.

Химизм реакции на резорцин

Фенольный гидроксил – гидроксил, связанный с ароматическим циклом.

1. Кислотно–основные свойства обусловлены наличием в фенольном гидроксиле подвижного атома водорода. Электронная пара гидроксила смещена в сторону ароматического цикла, поэтому кислотные свойства более сильные, чем у спиртов. Так pKa угольной кислоты = 6,35, а pKa фенола = 9,89.

Фенолы растворяются в водных растворах щелочей с образованием фенолятов (феноксидов):

Однако кислотный характер фенолов выражен настолько незначительно, что даже такая слабая кислота как угольная, вытесняет фенолы из их солей:

Поэтому фенолы, растворяясь в щелочах, не могут растворяться в карбонатах, т.к. освобождающаяся при этом угольная кислота тотчас же разлагает фенолят:

Это свойство фенолов отличает их от карбоновых кислот.

При повышении температуры реакция идет в прямом направлении. Феноляты щелочных металлов, как соли сильных оснований и слабых кислот, частично гидролизованы в водных растворах, поэтому растворы фенолятов обладают щелочной реакцией.

2. Реакция этерификации (аналогично спиртовому гидроксилу).

Образование простых эфиров – реакция фенолятов и галоидных алкилов (или алкилсульфатов).

C 6 H 5 ONa+JCH 3 ®C 6 H 5 OCH 3 +NaJ

Сложные эфиры образуются при взаимодействии фенолятов натрия с ангидридами (или хлорангидридами кислот).

3. Окислительно – восстановительные свойства.

Фенолы проявляют сильные восстановительные свойства, очень легко окисляются даже слабыми окислителями, при этом образуются окрашенные соединения хиноидной структуры.

[О] – CaOCl 2 , H 2 O 2 , Cl 2 , Br 2

Примером реакции окисления является образование индофенолового красителя: образующийся хинон при взаимодействии с NH 3 превращается в хинонимин, который взаимодействует с не прореагировавшим фенолом. В присутствии аммиака образуется индофенол, окрашенный в синий цвет.

хинонимин индофенол

n- бензохинонимин

Разновидностью индофеноловой реакции является нитрозореакция Либермана, которая характерна для тех фенолов, у которых нет заместителей в орто- и пара-положениях .

При действии нитрита натрия в кислой среде образуется n -нитрозофенол, изомеризующийся в монооксим n -бензохинона, который затем, реагируя с избытком фенола в кислой среде, дает индофенол.

Наблюдается окрашивание, изменяющееся при добавлении раствора щелочи:

фенол – темно-зеленое, переходящее в вишнево-красное;

тимол – сине-зеленое, переходящее в фиолетовое;

резорцин – фиолетово-черное, переходящее в фиолетовое;

гексэстрол (синэстрол) – красно-фиолетовое, переходящее в вишневое.

4. Реакция комплексообразования с ионами железа.

В зависимости от количества фенольных гидроксилов, наличия в молекуле других функциональных групп, их взаимного расположения, pH среды, температуры, образуются комплексные соединения различного состава и окраски (исключение – тимол).

Комплексы окрашены:

фенол – синий цвет;

резорцин – сине-фиолетовый цвет;

кислота салициловая – сине-фиолетовый или красно-фиолетовый цвет;

осалмид (оксафенамид) – красно-фиолетовый цвет;

натрия пара-аминосалицилат – красно-фиолетовый цвет;

хинозол – синевато-зеленый цвет.

Реакция является фармакопейной для большинства фенольных соединений.

5. Реакции электрофильного замещения – S E атома водорода в ароматическом кольце (бромирование, конденсация с альдегидами, сочетание с солями диазония, нитрование, нитрозирование, йодирование и др.). Способность фенолов вступать в реакции электрофильного замещения объясняется взаимодействием неподеленной электронной пары атома кислорода с π-электронами бензольного кольца. Электронная плотность смещается в сторону ароматического кольца. Наибольший избыток электронной плотности наблюдается у атомов углерода в о- и n- положениях по отношению к фенольному гидроксилу (ориентанту I рода).

5.1. Реакция галогенирования (бромирование и йодирование).

5.1.1. При взаимодействии с бромной водой образуются белые или желтые осадки бромпроизводных.

При избытке брома происходит окисление:

Реакция бромирования фенолов зависит от природы и положения заместителей.

Аналогично происходит йодирование, например:

5.1.2. При наличии заместителей в о- и n- положениях ароматического кольца в реакцию вступают незамещенные атомы водорода ароматического кольца.

5.1.3. Если в о- и n- положениях по отношению к фенольному гидроксилу находится карбоксильная группа, то при действии избытка брома происходит декарбоксилирование:

5.1.4. Если соединение содержит два фенольных гидроксила в м- положении, то при действии брома образуются трибромпроизводные (согласованная ориентация):

5.1.5. Если две гидроксильные группы расположены по отношению друг к другу в о- или n- положениях, то реакция бромирования не протекает (несогласованная ориентация)

5.2. Реакции конденсации

5.2.1. С альдегидами.

Примером конденсации фенолов с альдегидами является реакция с реактивом Марки. При нагревании фенолов с раствором формальдегида в присутствии концентрированной H 2 SO 4 образуются бесцветные продукты конденсации, при окислении которых получаются интенсивно окрашенные соединения хиноидной структуры. Серная кислота играет в данной реакции роль дегидратирующего, конденсирующего средства и окислителя.

5.2.2. Реакция фенолов с хлороформом (CHCl 3) с образованием ауриновых красителей.

При нагревании фенолов с CHCl 3 в щелочной среде образуются аурины – трифенилметановые красители:

Аурины окрашены:

фенол – желтый цвет;

тимол – желтый цвет, переходящий в фиолетовый;

резорцин – красно-фиолетовый цвет.

5.2.3. С ангидридами кислот.

А. Реакция образования флуоресцеина (конденсация резорцина с фталевым ангидридом).

Б. Реакция образования фенолфталеина (конденсация фенола с фталевым ангидридом).

При большом избытке щелочи образуется трехзамещенная натриевая соль.

Конденсация тимола с фталевым ангидридом идет аналогично реакции образования фенолфталеина, образуется тимолфталеин, имеющий синее окрашивание в щелочной среде.

5.3. Реакция нитрования

Фенолы вступают в реакцию с разбавленной азотной кислотой (HNO 3) и образуют орто- и пара-нитропроизводные. Добавление раствора натрия гидроксида усиливает окраску вследствие образования хорошо диссоциированной соли.

5.4. Реакция азосочетания фенолов с солью диазония в щелочной среде.

При взаимодействии фенолов с солью диазония при pH 9-10 образуются азокрасители, окрашенные в желто-оранжевый или красный цвет. Реакция азосочетания протекает в орто- и пара-положениях по отношению к фенольному гидроксилу. В качестве диазореактива обычно применяют диазотированную сульфаниловую кислоту.