Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Синтез флуоресцеина
Решил провести эксперименты с флуоресцеином, но готового реактива под рукой не оказалось: пришлось провести пробный синтез. В наличии были фталевый ангидрид и несколько грамм резорцина. За основу взял методику из статьи .
Для пробного эксперимента необходимые количества веществ рассчитывать не стал: просто взял 1 гр фталевого ангидрида, 1 гр резорцина, смешал. Смесь поместил в стаканчик на 50 мл и смочил примерно 0.5 мл концентрированной серной кислоты.
Стаканчик закрепил над включенной электрической плиткой. Смесь расплавилась и стала малиновой. Позже - красновато-коричневой. Нагрев регулировал, то убирая, то подставляя под стаканчик плитку. В целом смесь несильно кипела минут 5. Когда стаканчик снял с плитки, в верхней его части образовались иглы фталевого ангидрида.
Приготовил раствор 0.5 гр едкого натра в 50 мл воды. Смесь нужно было вылить из стаканчика в раствор щелочи, не дав ей остыть - иначе она застынет. В случае с пробиркой (см. цитируемую статью) это, видимо, было несложно, но у стаканчика бОльшая поверхность - смесь застывала. Из стаканчика удалось вылить в раствор щелочи всего лишь несколько капель, которые застыли на дне в виде зеленых шариков. Раствор стал желтовато-зеленым с характерной флуоресценцией.
Остальную часть застывшего расплава было достать из стакана проблематично. Решил: "Если гора не идет к Магомету - не грех сходить к горе". Вместо того чтобы пытаться выколупывать продукт, чтобы перенести его в щелочь, лучше налить щелочь в стакан с застывшей реакционной смесью и подождать, пока она растворится.
В результате получилась темно-зеленая жидкость с осадком. Поставил стаканчик на выключенную, но все еще горячую плитку. Реакционная смесь постепенно отстала от стенок, а жидкость стала коричневой.
Так и оставил на выходные. Потом еще переживал, что стакан нужно было накрыть, чтобы флуоресцеин в щелочной среде не окислялся воздухом (указаний на такую опасность в литературе не встречал, но кто его знает...)
После выходных пришел на работу и посмотрел на свой флуоресцеин (в пятницу оставил стакан с плавом, залитым раствором щелочи на остывающей плитке).
В стакане был желтый раствор (натриевая соль флуоресцеина - уранин) и красный порошок - осадок флуоресцеина. Однако не весь осадок был в виде порошка. На стеклянную палочку налипла масса, похожая на карамель (нерастворившийся плав).
Содержимое стакана профильтровал: образовался желтый раствор, а красный осадок осел на фильтре.
Когда я посмотрел методику получения флуоресцеина из резорцина и фталевого ангидрида , то убедился, что взял фталевый ангидрид в избытке (на 22.5 г резорцина нужно 15 г фталевого ангидрида, я же взял наугад: 1 г резорцина - 1 г фталевого ангидрида).
Именно поэтому не весь плав растворился, среда в стакане была явно не щелочной, а большая часть флуоресцеина находилась в осадке (напомню: флуоресцеин слабо растворим в воде, а его натриевая соль [уранин] - значительно лучше).
Палочку с прилипшей к ней массой перенес в чистый стакан, добавил гранулы едкого натра и немного воды. Плав постепенно растворился, образуя красно-коричневый непрозрачный раствор. Позднее к флуоресцеину, который остался на фильтре, я добавил щелочь и тоже перевел его в раствор. Растворы объединил.
(По большому счету отфильтровывать флуоресцеин было не обязательно: достаточно было максимально слить жидкость с осадка, а к образовавшейся суспензии добавить щелочь. Разумеется, кроме флуоресцеина в полученном растворе также содержится щелочь, сульфат натрия, фталат натрия и, возможно, остатки резорцина, но для дальнейших экспериментов это большого значения не имеет).
Каплю коричневого раствора добавил в трехлитровую банку с водой. Капля постепенно опускалась, образуя вихревые кольца, нити и "облака". Сначала капля была коричневой, потом постепенно стала желто-зеленой с отчетливой флуоресценцией. Неописуемая красота. Позже аналогичный эксперимент провел в пятилитровой банке.
Итак, приступим к экспериментам с флуоресцеином.
____________________________________________________________
Органическое вещество из группы фенолов, простой двухатомный фенол. В среде химиков употребляются также названия резорцинол и 1,3-дигидроксибензол. Формула резорцина сходна с формулами гидрохинона и пирокатехина, отличие состоит в структуре молекулы; в том, как присоединены группы OH.
Свойства
Вещество представляет собой игольчатые кристаллы без цвета или белый кристаллический порошок с резким фенольным запахом. Иногда порошок может быть розоватового или желтоватого оттенка. Если он сильно окрасился, стал розово-оранжевым или бурым, значит, реагент неправильно хранили, и он окислился. Резорцин пожароопасен. Хорошо растворяется в воде, в диэтиловом эфире, этиловом спирте, ацетоне. Можно растворять в маслах, глицерине. Почти не растворяется в хлороформе, сероуглероде, бензоле.
Реактив проявляет химические свойства фенолов. Сильный восстановитель, легко окисляется. Вступает в реакции со щелочами, образуя соли феноляты; с аммиаком, галогенами, с сильными кислотами (например, с азотной, серной, пикриновой, ледяной уксусной).
Для качественного определения резорцина используются следующие реакции:
- с хлоридом железа - раствор окрашивается в густо-фиолетовый, почти черный цвет;
- сплавление с фталевым ангидридом в присутствии катализатора приводит к образованию характерно окрашенного, флюоресцирующего зеленым цветом вещества - флюоресцеина. Сам флюоресцин имеет желто-красный цвет раствора (реакция отличает резорцинол от других фенолов).
Пыль резорцина и особенно его пары раздражающе воздействуют на кожу, органы дыхания, слизистую глаз. Вдыхание паров и пыли реактива вызывает кашель, тошноту, учащенное сердцебиение, головокружение, поэтому работать с резорцином нужно с использованием респираторов или масок, защитных очков, в спецодежде, в проветриваемом помещении. При подозрении на отравление нужно промыть место воздействия реактива большим количеством воды, вынести пострадавшего на свежий воздух, вызвать врача.
Хранят резорцинол в герметичной таре, в темных, сухих, прохладных помещениях, строго отдельно от воспламеняющихся веществ.
Применение
Резорцин востребован в химической промышленности в качестве сырья для производства искусственных красителей, флюоресцеина, резорцино-формальдегидных смол, растворителей, стабилизаторов, пластификаторов и поглотителей УФ-излучения для пластмасс.
- В аналитической химии применяется в колориметрических исследованиях. С его помощью определяют содержание цинка, свинца, углеводов, фурфурола, лигнина и т. д.
- В резиновой промышленности.
- В меховой индустрии, как краситель для мехов.
- Очень широко используется в медицине и фармацевтике. Применяется как дезинфицирующее, прижигающее, ранозаживляющее средство, антигельментик. Входит в состав растворов и мазей для лечения различных, в том числе грибковых и гнойных, заболеваний кожи; угревой сыпи, себореи, дерматитов, экзем, пигментных пятен.
- Для получения взрывчатых веществ.
ГОУВПО ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Медицинский институт
Специальность «Фармация»
Итоговый междисциплинарный экзамен
Экзаменационный билет №11
1. На фармацевтические предприятия и в аптеки поступает лекарственное растительное сырье, заготавливаемое от растения Arctostaphyllosuva-ursi (L.) Spreng., сем. Ericaceae.
При аналитическом контроле критериев качества сырья установлено, что в сырье содержание действующих веществ составило 8%; влажность 10,5%; золы общей 3,3%; золы, нерастворимой в 10% растворе хлористоводородной кислоты 1%; побуревших и потемневших листьев 2%; других частей растения (веточки, плоды) 4%, органической примеси 0,2%; минеральной примеси 0,1 %.
Проанализируйте полученные результаты и сделайте заключение о качестве сырья и возможности его дальнейшего использования. Поясните свое решение.
Дайте краткую характеристику растению и видам сырья. Какую жизненную форму имеет растение, где оно произрастает (ареал, места обитания), каковы особенности сбора сырья?
Укажите химический состав сырья и формулу основного действующего вещества. К какому классу веществ оно относится? Объясните, какие физико-химические свойства действующих веществ используют в фармакопейных методиках качественного и количе ственного определения.
К какой фармакологической группе относится сырье? Какие препараты получают из сырья?
2. При оценке качества вещества «3» было отмечено, что в образцах одной серии его внешний вид не отвечал требованиям НД по разделу «Описание» - образцы были отсыревшими и грязно-розового цвета.
Дайте обоснование причинам изменения его качества по данному показателю в соответствии со свойствами и приведите другие испытания, характеризующие качество данного лекарственного вещества:
Приведите русское, латинское и рациональное название препарата. Охарактеризуйте физико-химические свойства (внешний вид, растворимость, спектральные и оптические характеристики) и ил использование для оценки качества .
В соответствии с химическими свойствами предложите реакции идентификации и методы количественного определения. Напиши те уравнения реакций.
Фенолы
Кислотные свойства
Фенолы проявляют значительно большую кислотность, чем спирты и вода, однако они слабее угольной и карбоновых кислот, не окрашивают лакмус.
Значения рКа следующие фенол - 9,89, уксусная кислота - 4,76, угольная кислота - 6,12.
Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота.
Восстановительные свойства
Фенолы легко окисляются даже кислородом воздуха, поэтому при их хранении возможно появление оттенков (розового, желто го, бурого ).
о - Бензохинон
Двухатомные фенолы окисляются быстрее, чем одноатомные . Скорость окисления зависит также от рН среды. В щелочной среде окисление идет быстрее. Вследствие легкости окисления фармако пея вводит показатель: цветность . езорцин окисляется с образованием смеси продуктов, но без м-хинонов.Фенолы хорошо растворяются в водных растворах щелочей с образованием фенолятов , однако данную реакцию нельзя использовать для количественного определения из-за гидролиза образующейся соли.
Фенолы не взаимодействуют с гидрокарбонатами щелочных металлов, потому что слабее угольной кислоты и не могут вытеснять ее. По реакции взаимодействия с гидрокарбонатами щелочных металлов различаются фенолы и карбоновые кислоты.
Характерной качественной реакцией на фенолы является образование окрашенных комплексов [ Fe ( OR ) 6 ] 3 ~ с солями трехва лентного железа . Окраска зависит от количества гидроксильных групп, их расположения, наличия других функциональных групп.
Окраска комплексов производных фенола и железа (III) хлорида
Галогенирование
При избытке бромной воды образуется желтого цвета 2,4,4,6-тетра-бромциклогексадиен-2,5-он:Наиболее легко идет галогенирование фенолов в щелочной среде, но в сильнощелочной среде происходит окисление фенола. Резорцин бромируется в кислой среде, образуя трибромрезорцин, который в воде растворим. Если одно из положений занято (как у тимола), образуется дибромпроизводное:
Реакции
галогенирования используются также
для количествен
ного
определения фенолов
.
Нитрозирование
(нитрозореакция Либермана)
На способности препаратов окисляться основана такая реакция подлинности, как индофеноловая проба. В качестве окислителя используют хлорную известь, хлорамин, бромную воду:
Реакции вдут легко, если о- и n-положения не заняты.
Реакции электрофильного замещенияГидроксильная группа, связанная с ароматическим ядром, в щелочном растворе - сильнейший орто- и пара-ориентант. В связи с этим для фенолов легко проходят реакции галогенирования, нит розирования, нитрования и др .
Нитрозогруппа усиливает подвижность водорода у фенольного гидроксила, происходит изомеризация. Образующийся хинон оксим конденсируется с фенолом:
Данные об окраске образующихся при нитрозореакции Либермана индофенолов представлены в табл.
Таблица 37. Окраска индофенолов (полученных при нитрозировании)
Нитрование
Фенолы нитруются кислотой азотной, разбавленной при комнатной температуре, с образованием о- и п-нитрофенола :
Добавление раствора натрия гидроксида усиливает окраску вследствие образования хорошо диссоциируемой соли:
Реакция сочетания фенолов с солью диазония в щелочной среде
Фенолы легко вступают в реакцию замещения с солями диазония в щелочной среде с образованием азокрасителей, имеющих в указанной среде окраску от оранжевой до вишнево-красной:
Это общая реакция на фенолы, не имеющие заместителей в орто-и пара-положении. Легче сочетание происходит в пара-положении из-за образования длинной цепи сопряженных связей.
Соль диазония из-за нестойкости готовят непосредственно перед проведением реакции, используя соединения с первичной ароматической аминогруппой:
При образовании азокрасителя рН среды не должна быть выше 9,0-10,0, так как в сильнощелочной среде соль диазония образует не способный к азосочетанию диазогидрат:
^ Диазогидрат Реакции окисления и конденсации
Образование арилметановых красителей происходит при конденсации фенолов с альдегид
Арилметановый краситель (красного цвета
Для тимола предлагается реакция конденсации с хлороформом в щелочной среде. Продукт реакции окрашен в красно-фиолетовый цвет:
Для фенолов со свободным п-положением характерна реакция конденсации с 2,6-дихлорхинонхлоримидом, при этом образуется индофенол:
Образование производного индофенола возможно при нитровании тимола в среде уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты:
Часто используются реакции конденсации фенолов с лактонами (фталевый ангидрид). С фенолом продукт конденсации называется фенолфталеином и используется как индикатор, имеющий в ще лочной среде малиновую окраску:
С тимолом образуется тимолфталеин - индикатор, окрашенный в щелочной среде в синий цвет:
Резорцин сплавляют в фарфоровом тигле с избытком фталевого ангидрида в присутствии нескольких капель концентрированной H 2 S 0 4 . Полученный плав желто-красного цвета после охлаждения выливают в разбавленный раствор щелочи. Появляется интенсивно-зеленая флю оресценция образующегося в результате реакции флюоресцеина:
Анализ чистоты
В резорцине определяют примесь пирокатехина по реакции с ам мония молибдатом. При наличии примеси появляется окраска , интенсивность которой сравнивают с эталонной .
Другая примесь в препарате резорцина - фенол . Примесь фенола определяют по запаху , для этого препарат с небольшим количеством воды нагревают на водяной бане при температуре 40-50 °С.
В тимоле определяют примесь фенола по реакции с железа (III ) хлоридом. По условию методики ГФ концентрация тимола вследствие малой его растворимости составляет 0,085 %. Окраска комплекса тимола с железа хлоридом при такой концентрации не вос принимается, а при наличии примеси фенола появляется фиолетова я окраска. Примесь фенола в препарате недопустима .
Количественное определение
Для количественного определения фенолов используется броматометрия: как прямой (тимол), так и обратный (фенол, резор-
цин, синэстрол) способ. В склянку с притертой пробкой помещают препарат, избыток титрованного раствора калия бромата и калия бромида. Подкисляют серной кислотой:
Реакция протекает в течение 10-15 мин; на это время склянку оставляют в темном месте. Затем к смеси прибавляют раствор калия йодида и оставляют еще на 5 мин:
Прямое титрование принято ГФ для количественного определения тимола. В прямом титровании избыточная капля йода изменяет окраску индикаторов (метилового оранжевого, метилового крас ного ). В обратном титровании выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия. Индикатор - крахмал .
Следует помнить, что на процесс бромирования влияют условия определения: длительность реакции, концентрация кислоты.
Молярная масса эквивалентов, обозначаемая как M (l / z ) следу ющая :
фенол -1/6,
резорцин -1/6,
тимол -1/4,
В обратном способе обязательно проводят контрольный опыт .
Резорцин Resorcinum
м-Диоксибензол
Резорцин является двухатомным фенолом и представляет собой бесцветные или слегка окрашенные в розовый или желтый цвет игольчатые кристаллы или кристаллический порошок. Иногда цвет кристаллов бывает почти бурый. Это обусловлено неправильным хранением резорцина, который очень легко окис-ляется. Б отличие от других фенолов резорцин очень легко рас-творяется в воде, спирте, легко в эфире. Растворим в жирном масле и глицерине. Трудно растворяется в хлороформе. При нагревании улетучивается полностью.
Резорцин является составной частью многих смол и танинов, но получают его синтетически - из бензола методом сульфиро-вания н щелочного плавления. Бензол обрабатывают концент-рированной серной кислотой, при этом получают бензолметади-сульфоновую кислоту I.
Затем реакционную смесь обрабатывают известью: сульфо-кислота в этих условиях образует растворимую в воде каль-циевую соль (II), избыток серной кислоты удаляется в виде сульфата кальция:
Полученный резорцин очищают перегонкой.
Резорцин, как и другие фенолы, легко окисляется и сам яц-ляется восстановителем. Он может восстанавливать серебро из аммиачного раствора нитрата серебра.
Резорцин дает все реакции, характерные для фенолов в том числе и с формалин-серной кислотой (на дне пробирки выпа-дает красный осадок). Специфической реакцией на резорцин, отличающей его от всех других фенолов, является реакция сплавления его с фталевым ангидридом в присутствии концент-рированной серной кислоты с образованием флюоресцеина - желто-красного раствора с зеленой флюоресценцией (фармако-пейная реакция).
Антисептическое действие резорцина более выражено, чем у одноатомного фенола. Это обусловлено более сильными его восстановительными свойствами.
Восстановительная способность резорцина особенно прояв» ляется в щелочной среде.
Применяется наружно при кожных заболеваниях (экзема, грибковые заболевания и др.) в виде 2-5% водных и спирто-вых растворов и 5-10-20% мазей.
Хранить следует в хорошо укупоренных банках оранжевого стекла (свет стимулирует окисление).
Резорцин
Качественные реакции
1. Раствор резорцина от 1 капли раствора хлорида железа принимает разных оттенков синюю, до темно-фиолетовой, окраску.
2. При осторожном нагревании 0,5 г резорцина с 0,1 г винной кислоты и крепкой серной кислотой появляется темное карминово-красное окрашивание.
3. При нагревании резорцина с фталевым ангидридом образуется флуоресцеин:
4. При нагревании нескольких миллилитров 2%-ного раствора резорцина в растворе едкой щелочи на водяной бане и прибавлении нескольких капель хлороформа (или раствора хлоралгидрата) смесь окрашивается в интенсивный красный цвет (отличие от гидрохинона и пирокатехина), переходящий в желтоватый после под-кисления разведенной уксусной кислотой.
5. Бромная вода выделяет осадок - см. Количественное определение.
Количественное определение
Бромометрическое определение основано на том, что бром в избытке взаимодействует с резорцином с образованием трибромре-зорцина:
Избыток брома определяется йодометрически.
1 г резорцина растворяют в воде в мерной колбе на 100 мл и доводят до метки. 25 мл этого раствора переливают в склянку на 500 мл с притертой пробкой, прибавляют 50 мл бромат-бромид-ной смеси (2,7833 г бромата калия и 50 г бромида калия в 1 л раствора), 50 мл воды, 5 мл соляной кислоты (уд. вес 1,15) и оставляют на одну минуту, после чего прибавляют еще 20 мл воды и 1 г йодида калия. Жидкость оставляют на 5 минут и выделившийся йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия (индикатор - раствор крахмала). 1 мл 0,1 н. раствора бромата калия соответствует 0,001835 г резорцина.