30
1 FARBREAKTIONEN FARBREAKTIONEN 1. Farbgebende Strukturen 2. Gruppenreaktionen 3. Weitere Nachweisreaktionen
1
FARBREAKTIONENFARBREAKTIONEN
1. Farbgebende Strukturen2. Gruppenreaktionen3. Weitere Nachweisreaktionen
2
1. Farbgebende Strukturen 1. Farbgebende Strukturen
S
N R
R'
S
N R
R' S
N R
R'
S
N R
R'
S
N R
R'
S
N R
R'
S
N R
R'
OH H
S
N
R'
R
S
N
R'
R
O S
N
R'
R
O
-e
+e
+
+
+
Disproportionierung
+
+Phenothiazinium-Ion
tiefrot
+
+
+H2O
- 2H+
+
OSulfoxid
..
.
farblos
Ox.
Luft
Chinoniminrot
Radikale
_
• Radikale
Nachweis f.Phenothiazine
(Licht, O2)
3
N
NH
O
O
O Co N
NH
O
O
O
N
N
H R H
HRH
• Azoverbindungen
OH
N N
O
O
• Komplexe
Zwikker-Reaktion (Cobalt(II)-salz, bas. Milieu)
Nachweis der Lactam-Struktur positiv bei Barbitursäuren, Hydantoinen, Purinen u.a.
1. Variante: MeOH + CoNO3 + CaCl2 + NaOH pinkfarbener, oktaedrischer Komplex
2. Variante: CoNO3 + Amin violetter, tetraedrischer Komplex, empfindlicher als 1.
4
• Polymethine
als vinyloge Carbonsäuren oder Derivate auffaßbar
X Y
R
X Y
R
n
**n
Typen von Polymethinen:
O
R
HO n
O O
R
n
O
COO
O
+
-
vinyloge Acidium-IonenOxonole
vinyloge Carboxylat-Ionen
_
_
Phenolphthalein-Dianion
5
NN
R
n
NNH2
NH2
OEt
H
+ vinyloge Amidinium-IonenCyanine
H
+
Ethacridin-Kation
O N
R
n
N
OOH
CH 3
O
Merocyanine vinyloge Amide
Adrenochrom
_+
CH2
+
Vitamin A (nach Carr Price)
C- Polymethin
Ist ein C der Kette durch ein gleich hybridisiertes Heteroatom ersetzt, z. B. Stickstoff, entstehen Azapolymethine.
6
Beispiele für Farbreaktionen, die auf der Bildung vonPolymethinFarbstoffen beruhen
a) Anionische Polymethinfarbstoffe
N
NO2
O
OR
O
H
R'
Na+
NO2
H
HR'
O
R
NO2 NO2
N
R'
O
R
O O
Na+
Na+
-+
-- 2H
+ --
Meisenheimer-Salz Zimmermann-Salz
• Aktivierte Methylengruppen (bas. Milieu, Polynitroverbindung)
Überschüssige Nitroverbindung
Nachweis von z.B. Diazepam, Salicylsäure, Cardenolide, 17-Ketosteroide
7
• Vitali-Morin-Reaktion (mit rauchender HNO3, Aceton (Morin), KOH) nicht spezifischer Nachweis für Tropasäureester
CH2OH
O
O
R CH2O-NO2
O
O
R
NO2
CH2
O
O
R
NO2
CH2OH
O
O
R
NO2
CH2OH
O
O
R
NO2
CH2OH
O
O
R
N
O
O
CH2OH
O
O
R
N
O
O
HNO3-HNO3
+HNO3
+H2O
-H2O
+OH , -H2O
-OH , +H2O-
-
_ -
+
Azaoxonole
8
• Murexid-Reaktion
NH
NH
NH
NH
O
O
O
NH
NH
O
O
O
O
NH
NH
O
O
O
O
NH2NH
NH2NH
O
O
ONH
NH
NH
O
O
O
NH2NH
O
O
ONH
NH
NH
O
O
O
O
NNH
O
O
ONH
NH
NH
O
OO
NNH
O
O
OHNH
NH
NH
O
OO
NNH
O
O
ONH
NH
NH
O
OO
NNH
O
O
NH
NH
NH
O
OO
O
HNO3
Ox.
HNO3
H+, H2O
- CO2
- NH3
H2O
+
Harnsäure
Alloxan Parabansäure
(Pseudoharnsäure) Aminobarbitursäure
+
Purpursäure
+NH3
- Murexid
+ H+ - H2O
nichtspezifischer Nachweis für Xanthine (auch Barbitur-säuren und Ureide positiv)
bei methyl. Xanthinen entstehtmit HNO3 8-Nitroverbindungen
Ersatz von HNO3 durch H2O2 und HCl
Azaoxonol
9
b) Kationische Polymethinfarbstoffe
• Chromotropsäurereaktion (mit 1 Formaldehyd + Schwefelsäure)
Phenol – Aldehyd – wasserentziehende SäurePhenol – Aldehyd – wasserentziehende Säure
S
OH
OHHO3S
SO3H
OH
OH SO3H
H H
O
SO3H
OH SO3H
S
OHHO3S
O
H H
SO3H
OH SO3H
S
OHHO3S
O
H SO3H
OH SO3H
S
OHHO3S
O
H
+ +
-2 H2O (H2SO4)
Ox. (H2SO4)
HO3
HO3
HO3
+
HO3
+violett
10
• Marquis-Reaktion
Nachweis von Morphin und Morphin-Derivaten (mit 2 Formaldehyd + Schwefelsäure)
OH
O
OH
OO
O
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
+ 2 + H+
+
+
violett
11
Heteroaromat – Aldehyd – wasserentziehende SäureHeteroaromat – Aldehyd – wasserentziehende Säure
NH
R2 R1N
OHC
N
NH
NH
R1
R2
R1
R2
N
NNH
R1
R2
R1
R2
N+
NH
NH
R1
R2
R1
R2
NH
+
NH
+
R2
R1
N+
NH
R2
R1
+
+
H
farblos
-H+, -2e-
schwach sauer
gelb
stark sauer
violett
-H+
verdünnen mitLösungsmittel
Lösungsmittel + sauer
blau
• Van-Urk-Reaktion (4-Dimethylaminobenzaldehyd und Fe(III)-chlorid, Schwefelsäure)
Nachweis von Mutterkornalkaloiden
12
2. Gruppenreaktionen2. Gruppenreaktionen
1. Nachweis von Aminen
a) mit Folins Reagenz (1,2-Naphthochinon-natriumsulfonat, Na2CO3-Lsg.)
O
O
SO3-
NH2 R
O
N R
SO3-
Schiff'sche Base
Tautomerie
OH
N R
SO3-
Hydrolyse
OH
NH2
SO3-
+ Schiff'sche Base
O
N R
NH
OH
SO3-
violett
• aliphatische primäre Amine mit mind. 1 H-Atom am -C-Atom
13
• aliphatische primäre u. sekundäre sowie aromatische Amine mit mind. 1 tert. -C-Atom (!)
O
O
SO3-
NH
R'R
O
O
O3S NH R
R'+
-
-
-HSO3
O
O
NR'R
+
-
+OH
-H2O
-
O
O
NR
-
Chinonimin, gelb
für R=H
b) Addition an Chinone (sekundäre aliphatische Amine)
O
ONH
CH3
R
OH
OH
NCH3
CH3
OO
O
O
NCH3
CH3
- 2H
rot
14
c) mit Ehrlich`s Reagenz = 4-Dimethylaminobenzaldehyd (aliphat. u. aromat. Amine)
NH2
N
CHO
+N
CH
N
Schiffsche Base
d) mit Furfural
NH2 O CHO+
OCH
NH+
H2O
CH
N OHOH C
HN O
O
H
+ Ph-NH2
-H2O
N N
O
NH
N
OH
H+NH
NH
+OH
tiefrot
15
a) Diazotierung und Kupplung mit Natriumnitrit/HCl + Kupplungsreagenz (-Naphthol, Bratton-Marshall) (primäre aromat. Amine)
NH2N N
O
N N
O
NaNO2 + HCl HNO2 NaCl+
HNO2 + HCl [NO]+Cl H2O_
+
NO+
+
(schwach basisch)
f) Chen-Kao-Reaktion (für -Aminoalkohole) mit Kupfersulfat-Lsg + Natronlauge, anschließend Ether
R
OH
NR2
O
R N O
RN
H
R2H
R2
Cu
2+
Cu2+
OH_
violett
H 2NNH 3
Bratton-Marshall = N-(1-Naphthyl)ethylendiamin-dihydrochlorid
++
2 Cl_
(Kupplung im schwach sauren Milieu)
16
O
O
O
+H2O
-H2O
O
O
O
O
H
H
ROH
O
NH2
O
O
OH
NH
R
COOH
-CO2
-H2O
O
O
N CH
R
O
OH
N CH
R
H2O
O
OH
NH2
-R-CHO
+H2O
-NH3
O
OH
OH
O
O
OH
Ox.
O
NH
O
O
OH
N
O
O
OH_
O
O
N
O
O_
O
O
N
O
O_
O
O
N
O
O
_
Ruhemanns Purpur
a) Ninhydrin-Reaktion
2. Nachweis von Aminosäuren
17
b) Waser/Karrer-Reaktion mit 4-Nitrobenzoylchlorid in Pyridin/H2O, Na2CO3-Lsg.
NH2
R COOH
+O
Cl
NO2NH
R
O
OH
O
NO2
_
NH
O
OR
OHNO2
NO
OR
NO2
H
_
NO
OR
NO2
(...)
-HCl
-H2O+OH-H2O
-
Azaoxonol-Anionviolett
Azlacton
FO2N
NO2
+NH2
R
COOH -HFNH
R
COOHO2N
NO2
c) mit 2,4-Dinitrofluorbenzol
18
3. Nachweis von phenolischer OH-Gruppen
O
O OO
O O
Fe3+
_
_
__
_ _
3-
violett
a) mit Fe(III)-chlorid
b) mit Gibbs-Reagenz (2,6-Dichlorchinon-chlorimid ), für p-freie
O N Cl
Cl
Cl
O NH
Cl
Cl
O
O N
Cl
Cl
O
H2O
-HOCl
_+
-2H
_
Indophenol
19
c) mit Millons-Reagenz, für p-besetzte
OH
R
N
O O
N
R
OHOH
R
OR
N O O R
NOHNO2 + Hg2+
Hg
rot
NN
OCH3
CH3NH2
Ph
OH
NN
OCH3
CH3N
Ph
O
++4 OH
_
-4e-4 H2O
a) Emerson-Reaktion, für p-freie oder mit oxidativ leicht abspaltbaren Resten (Halogen, Carboxyl, Sulfonsäure, Hydroxy, Methoxy) mit 4-Aminophenazon + Oxidationsmittel (Kaliumhexacyanoferrat(III)) optimales Reaktionsmilieu pH 8
20
4. Steroidanalytik
a) Umberger-Reaktion A B
C D
Ring-A-Analytik, mit Isonicotinsäurehydrazid
OH
O
O
Ring-A-Varianten: Phenol (Estradiol)
ungesättigtes Keton(Progesteron)
Dien-on (Prednison)
Umberger-Reaktion ist für Typ II und III
O
+N
NH
NH2
O
H HN
NH
O
N
Hydrazon, fluoreszierendmax.= 380nm
N
NH
O
N
H
max.= 405nm
21
b) TTC-Reaktion (Ring-D-Analytik, mit Triphenyltetrazoliumchlorid)
O
OH
O
OH
OH
nachgewiesene Strukturen
c) Porter-Silver-Reaktion (Ring-D-Analytik, mit Schwefelsäure, Phenylhydrazin)
nachgewiesene Struktur
O
OH
OH
O
OH
OH
O
OH
OH
OH
OH
O
O
O
NH
NH2O
N NH
OH
N NH
+H+
-H2O
+
-H2O
H+
+
O
OH
OH
OH
N N
NN
O
O
NH
N N
N
++
+ nm
22
d) Liebermann-Burchard-Reaktion (Ring B Analytik)
OH O
O
H
H
H
+ Ac2O, H+
- HOAc - HOAcA B A B BA
"Hydrid-Akzeptoren"
H2SO4
- H
BA
+
B AB A BA
+
B A BA
-
- H+
B A BA-- H
+
600 - 630 nmblau - blaugrün
mit Chloroform, doppeltes Volumen Acetanhydrid, H2SO4
positiv bei Δ5 ungesättigten Steroiden (z. B. Cholesterol)
23
R
OH
OR
Cl
O
R
NH
O
OH
O O
NHR
O
ONH
R
O
O NH
R3
SOCl23
H2N-OH3
+ Fe3+
-3 H+ Fe
rot
5. Nachweis für Carbonsäuren und Ester
Hydroxamsäure-Reaktion (mit Thionylchlorid (evtl.), Hydroxylamin, Fe(III))
6. Nachweis für Guanidine
NHNH
NH2
R
OHO
N
Br
OH
NH
NH
R
+ + BrO-
Sakaguchi-Reaktion (mit α-Naphthol, Hypobromit)
24
7. Nachweis für Pyridine
Zincke-König-Spaltung (mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol, anschließend ethanolische KOH)
N
Cl
NO2
O2NN NO2
O2N
N NO2
O2N
OHH
N
OH
O2N
NO2 N NO2
O2N
O
++
Cl_ OH
_
OH_
tiefrot
...
25
8. Nachweis für Alkohole
a) mit Cer(IV)nitrat-Lösung Bildung von Cer(IV)alkoholaten Farbwechsel von gelb nach rot
b) mit Chromsäure
3 R-CH2OH + 4 CrO3 + 6 H2SO4 3 R-COOH + 9 H2O + 2 Cr2(SO4)3 grün
2 R-CH-OH + 2 CrO3 + 3 H2SO4 3 R-C=O + 6 H2O + Cr2(SO4)3
R grün
tertiäre Alkohole ergeben gelb-rote Chromsäureester
c) Malaprade-Spaltung von Polyalkoholen
OH
OH
OH
I
O
O
O
O O
O
OH
I
OH
OH
O
O
O
HH
H OH
H O
OH
OH
OHI
O
O
O
O O
OI
OH
OH
O
O
OH OH
H
O
H
OHH OH
H O
- IO3-
- H2O
+
- H2O - IO3-
- H2O
+
mit Periodat im wäßrigen Milieu
26
3. Weitere Nachweisreaktionen 3. Weitere Nachweisreaktionen
a) Adrenochrom-Reaktion
OH
OH
NH
OH
O
O
NH
OH
N
O
O
OH
H N
OH
OH
OH
N
O
O
OH
N
O
O
OH
N
OH
OH
O
_
+_
+_
Ox.-H2
-H2
Phenylethylamine mit Brenzkatechinstrukturund sekundärer Aminogruppe (Epinephrin) rote Lösung, da Adrenochrom-Bildung
Phenylethylamine mit Brenzkatechinstrukturund primärer Aminogruppe (Norepinephrin) gelbe Lösung, da lediglich Nitrierung
(im sauren, NaNO3)
27
b) Seliwanoff-Reaktion CH
CH
CH
CH
CHO
OH
OH
OH
CH2OH
OH
CH
CH
CH
CHO
OH
CH2OH
OH
OH
CH2
CH
CH
CHO
O
OH
CH2OH
OH
CH
CH
CH
CHO
O
CH2OH
OH
OOH
OH
CHO
OOH
CHOO
CHO
H+
-H2OH+
-H2O
+H+
-H2O+H+/H2O + HCHO
OH OHOH OHOH
OH
OHOH
OHOH
OH
OHOH
OH
OHOH
2
H+
HCHO
-H2O
Ox.
H+
-H2O
+
+
Thymol
-H+
Ox.
+
für Glucose und Fructose
z. B. als Sprühreagenz – Thymol / Schwefelsäure
auch mit Resorcin / HCl durchführbar:
O
O
OCHO
O
O
O
CH2OH
OH
o.a. o.ä.
28
c) Apomorphin-Umlagerung
mit H2SO4/Ammoniummolybdat (Fröhde)
mit H2SO4/Salpetersäure (Husemann)
mit H2SO4/Ammoniumvanadat (Mandelin)
mit H2SO4/Neutralisation/Jod (Pellagri)
O
OH
OH
N
O
OH
O
N
H
HC
+
O
OH
N
H
O
OH
N
HO
OH
N
OH
N
OH
OH
OH
N
H2C
OH
OH
N
O
O
N
NO2
O
O
N
O
O
N+
+
+H+
-H2O -H+
+H++
+
+
-H+
Husemann
Pellagri_
für Morphin und ähnliche
29
Literatur:Literatur:
• Eger, Troschütz, Roth. Arzneistoffanalyse.
• Auterhoff, Kovar. Identifizierung von Arzneistoffen.
• Auterhoff, Knabe, Höltje. Lehrbuch der Pharmazeutischen Chemie.
• Pohloudek-Fabini, Beyrich. Organische Analyse unter besonderer Berücksichtigung von Arzneistoffen.
• Veidelek, Kakác. Farbreaktionen in der spektrophotometrischen Analyse organischer Verbindungen.
30
