रसायन शास्त्र। निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

कार्बनिक रसायन विज्ञान में पदार्थों का अध्ययन करते समय, कुछ यौगिकों की सामग्री को निर्धारित करने के लिए एक दर्जन से अधिक विभिन्न गुणात्मक प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। ऐसा दृश्य विश्लेषण आपको तुरंत यह समझने की अनुमति देता है कि क्या आवश्यक पदार्थ मौजूद हैं, और यदि वे मौजूद नहीं हैं, तो आप उन्हें पहचानने के लिए आगे के प्रयोगों को काफी कम कर सकते हैं। इन प्रतिक्रियाओं में निनहाइड्रिन शामिल है, जो अमीनो यौगिकों के दृश्य निर्धारण में मुख्य है।

यह क्या है?

निनहाइड्रिन एक डाइकार्बोनिल यौगिक है जिसमें एक सुगंधित वलय होता है जिसमें एक हेट्रोसायकल जुड़ा होता है, जिसके दूसरे परमाणु में 2 हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं (OH^-)। यह पदार्थ inandione - 1, 3 के प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है, और इसलिए, अंतरराष्ट्रीय नामकरण के अनुसार, इसका निम्नलिखित नाम है: 2, 2 - डाइहाइड्रॉक्सीइनांडियोन -1, 3 (चित्र। 1)।

शुद्ध निनहाइड्रिन एक पीला या सफेद क्रिस्टल हैरंग जो गर्म होने पर पानी और अन्य ध्रुवीय कार्बनिक सॉल्वैंट्स, जैसे एसीटोन में अच्छी तरह से घुल जाते हैं। यह एक बल्कि हानिकारक पदार्थ है, अगर यह बड़ी मात्रा में या श्लेष्मा झिल्ली के संपर्क में आता है, तो यह जलन पैदा करता है, जिसमें साँस लेना भी शामिल है। इस यौगिक के साथ सावधानी से और केवल दस्ताने के साथ काम करना चाहिए, क्योंकि जब यह त्वचा के संपर्क में आता है, तो यह त्वचा कोशिका प्रोटीन के साथ प्रतिक्रिया करता है और इसे बैंगनी रंग देता है।

प्रतिक्रियाशील पदार्थ

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया का उपयोग मुख्य रूप से अमीनो यौगिकों की सामग्री के दृश्य निर्धारण के लिए किया जाता है:

• α-एमिनो एसिड (प्रोटीन सहित);
• अमीनो शर्करा;
• अल्कलॉइड युक्त –NH₂ और -NH समूह;
• विभिन्न अमीन।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि माध्यमिक और तृतीयक अमाइन कभी-कभी बहुत कमजोर प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए उनकी उपस्थिति की पुष्टि के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।

क्रोमैटोग्राफी के विभिन्न तरीकों का उपयोग मात्रात्मक निर्धारण के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, पेपर क्रोमैटोग्राफी (बीसी), पतली परत क्रोमैटोग्राफी (टीएलसी) या विभिन्न मीडिया में निनहाइड्रिन के समाधान के साथ ठोस वाहक की धुलाई के साथ।

यह प्रतिक्रिया अमीनो यौगिकों के लिए विशिष्ट नहीं है, क्योंकि अभिकर्मक एक ही बार में सभी के साथ इसमें प्रवेश कर सकता है। हालांकि, प्रतिक्रिया उत्पादों की ओर से, कार्बन डाइऑक्साइड बुलबुले (CO₂) की रिहाई के रूप में इसकी एक ख़ासियत है, और यह केवल α-amino के साथ बातचीत करते समय विशिष्ट है एसिड।

तंत्र विशेषताएं

बीसाहित्य में निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया समीकरण की विभिन्न व्याख्याएं हैं। कुछ शोधकर्ता 2-एमिनोइनडायोन से हाइड्रेंडेन्थिन के गठन को छोड़ देते हैं, जो अमोनिया और निनहाइड्रिन की भागीदारी के साथ, "रुमेन पर्पल" (या "रुमैन का नीला") नामक एक रंग पदार्थ भी बनाता है, जबकि अन्य, इसके विपरीत, केवल इसकी कल्पना करते हैं। मध्यवर्ती अमीनो उत्पादों की उपस्थिति के बिना भागीदारी। प्रतिक्रिया के रिकॉर्ड में कुछ दिलचस्प बिंदु भी हैं, विशेष रूप से, यह डाई बनाने के लिए निनहाइड्रिन के अमीनो व्युत्पन्न को इसके मुख्य अणु से जोड़ने के तरीकों से संबंधित है। जलीय माध्यम से मध्यवर्ती अमीन द्वारा प्राप्त "वॉकिंग हाइड्रोजन" के स्थान का संकेत भी संदिग्ध बना हुआ है: यह या तो कीटोन समूह में या -NH₂ के बगल में हो सकता है।

वास्तव में, एच परमाणु के साथ बारीकियां महत्वहीन हैं, क्योंकि यौगिक में इसकी स्थिति प्रतिक्रिया के दौरान विशेष भूमिका नहीं निभाती है, इसलिए इस पर ध्यान नहीं दिया जाना चाहिए। संभावित चरणों में से एक को छोड़ने के लिए, इसका कारण सैद्धांतिक पहलू में निहित है: अब तक, रुमेन के बैंगनी के गठन के लिए सटीक तंत्र ठीक से निर्धारित नहीं किया गया है, इसलिए निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया की काफी अलग योजनाएं मिल सकती हैं।

एमिनो यौगिकों के साथ अभिकर्मक की बातचीत का सबसे पूर्ण संभव पाठ्यक्रम नीचे प्रस्तावित किया जाएगा।

प्रतिक्रिया तंत्र

सबसे पहले, निनहाइड्रिन α-एमिनो एसिड के साथ परस्पर क्रिया करता है, इसे हाइड्रॉक्सी समूहों के दरार की साइट पर जोड़ता है और एक संघनन उत्पाद बनाता है (चित्र 2ए)। फिर उत्तरार्द्ध नष्ट हो जाता है, मध्यवर्ती अमीन, एल्डिहाइड और कार्बन डाइऑक्साइड (छवि 2 बी) को मुक्त करता है। शामिल होने पर अंतिम उत्पाद सेनिनहाइड्रिन, रुमेन पर्पल संरचना (डाइकेटोनहाइड्रिंडेनकेटोहाइड्रिनामाइन, अंजीर। 2c) को संश्लेषित किया जाता है। यह भी संकेत दिया गया है कि मध्यवर्ती अमीन से हाइड्रेंडेंटिन (कम निनहाइड्रिन) का संभावित गठन होता है, जो कि अभिकर्मक की अधिकता के साथ अमोनिया (अधिक सटीक, अमोनियम हाइड्रॉक्साइड) की उपस्थिति में एक रंग यौगिक में बदल जाता है (चित्र। 2d)।

हाइड्रेंडेंटाइन का निर्माण रुमेन ने स्वयं सिद्ध किया था जब हाइड्रोजन सल्फाइड निनहाइड्रिन अणु पर कार्य करता है। यह यौगिक सोडियम कार्बोनेट Na₂CO₃ में घोलने में सक्षम है, घोल को गहरा लाल रंग देता है। और जब तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल मिलाया जाता है, तो हाइड्रेंडेंटिन अवक्षेपित हो जाता है।

सबसे अधिक संभावना है, मध्यवर्ती अमाइन, हाइड्रिडैन्थिन, निनहाइड्रिन और डाई की संरचना, गर्म होने पर उनकी अस्थिरता के कारण, कुछ संतुलन में हैं, जो कई अतिरिक्त चरणों की उपस्थिति की अनुमति देता है।

यह तंत्र अन्य अमीनो यौगिकों के साथ निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया की व्याख्या करने के लिए उपयुक्त है, शेष संरचना के उन्मूलन के परिणामस्वरूप उप-उत्पादों के अपवाद के साथ –NH₂, -एनएच या -एन।

बायरेट परीक्षण और प्रोटीन के प्रति अन्य प्रतिक्रियाएं

गैर-प्रोटीन संरचनाओं के भी पेप्टाइड बॉन्ड के लिए गुणात्मक विश्लेषण न केवल उपरोक्त अभिकर्मक की भागीदारी के साथ हो सकता है। हालांकि, प्रोटीन के लिए एक निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया के मामले में, बातचीत -CO-NH‒ समूहों के साथ नहीं होती है, बल्कि अमीन समूहों के साथ होती है। एक तथाकथित "बाय्यूरेट प्रतिक्रिया" है, जो कि अमीनो यौगिकों के साथ समाधान के लिए आयनों को जोड़ने की विशेषता हैक्षारीय माध्यम में CuSO₄ या Cu(OH)₂ से द्विसंयोजी तांबा (चित्र 3)।

विश्लेषण के दौरान, आवश्यक संरचनाओं की उपस्थिति में, पेप्टाइड बॉन्ड के एक रंग परिसर में बंधन के कारण समाधान गहरा नीला हो जाता है, जो एक अभिकर्मक को दूसरे से अलग करता है। यही कारण है कि -CO-NH‒ समूह के साथ प्रोटीन और गैर-प्रोटीन संरचनाओं के संबंध में बायोरेट और निनहाइड्रिन प्रतिक्रियाएं सार्वभौमिक हैं।

चक्रीय अमीनो एसिड का निर्धारण करते समय, नाइट्रिक एसिड HNO₃ के एक केंद्रित समाधान के साथ एक ज़ैंटोप्रोटीन प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, जो नाइट्रेट होने पर एक पीला रंग देता है। त्वचा पर अभिकर्मक की एक बूंद भी त्वचा कोशिकाओं में अमीनो एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके एक पीला रंग दिखाती है। नाइट्रिक एसिड जलने का कारण बन सकता है और इसे दस्ताने से भी संभालना चाहिए।

अमीनो यौगिकों के साथ बातचीत के उदाहरण

α-एमिनो एसिड के लिए निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया एक अच्छा दृश्य परिणाम देती है, रंग प्रोलाइन और हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन संरचनाओं को छोड़कर, जो पीले रंग के गठन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। इस प्रभाव के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण इन संरचनाओं के साथ निनहाइड्रिन की बातचीत की अन्य पर्यावरणीय परिस्थितियों में पाया गया था।

अमीनो समूह के साथ प्रतिक्रिया

चूंकि परीक्षण विशिष्ट नहीं है, मिश्रण में निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया का उपयोग करके ऐलेनिन का दृश्य पता लगाना संभव नहीं है। हालांकि, पेपर क्रोमैटोग्राफी द्वारा, विभिन्न α-एमिनो एसिड के नमूनों को लागू करते समय, उन्हें निनहाइड्रिन के जलीय घोल के साथ छिड़काव और एक विशेष माध्यम में विकसित किया जा सकता है,न केवल दावा किए गए यौगिक, बल्कि कई अन्य की मात्रात्मक संरचना की गणना करें।

योजनाबद्ध रूप से, निनहाइड्रिन के साथ अलैनिन की परस्पर क्रिया उसी सिद्धांत का अनुसरण करती है। यह अमीन समूह में अभिकर्मक से जुड़ जाता है, और सक्रिय हाइड्रोनियम आयनों की क्रिया के तहत (H₃O⁺) कार्बन पर अलग हो जाता है -नाइट्रोजन बंधन, एसीटैल्डिहाइड (CH₃COH) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) में विघटित होकर। एक और निनहाइड्रिन अणु नाइट्रोजन से जुड़ जाता है, पानी के अणुओं को विस्थापित करता है, और एक रंग संरचना बनती है (चित्र 4)।

हेट्रोसायक्लिक अमीनो यौगिक के साथ प्रतिक्रिया

प्रोलाइन के साथ निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया विशिष्ट है, विशेष रूप से क्रोमैटोग्राफिक विश्लेषण में, क्योंकि एसिड माध्यम में ऐसी संरचनाएं पहले पीली हो जाती हैं, और फिर एक तटस्थ में बैंगनी हो जाती हैं। शोधकर्ता इसे मध्यवर्ती यौगिक में चक्र पुनर्व्यवस्था की एक विशेषता द्वारा समझाते हैं, जो नाइट्रोजन के बाहरी ऊर्जा स्तर के पूरक बड़ी संख्या में हाइड्रोजन प्रोटॉन की उपस्थिति से प्रभावित होता है।

हेटरोसायकल का विनाश नहीं होता है, और चौथे कार्बन परमाणु पर एक और निनहाइड्रिन अणु इससे जुड़ा होता है। आगे गर्म करने पर, परिणामी संरचना एक तटस्थ माध्यम में रूमेन पर्पल (चित्र 5) में बदल जाती है।

मुख्य अभिकर्मक की तैयारी

कुछ कार्बनिक और अमीनो संरचनाओं के विघटन के आधार पर, विभिन्न समाधानों के साथ निनहाइड्रिन परीक्षण किया जाता हैअकार्बनिक यौगिक।

मुख्य अभिकर्मक पानी में 0.2% घोल तैयार करना है। यह एक बहुमुखी मिश्रण है, क्योंकि अधिकांश यौगिक H₂O में अच्छी तरह घुल जाते हैं। ताजा तैयार अभिकर्मक प्राप्त करने के लिए, रासायनिक रूप से शुद्ध निनहाइड्रिन के 0.2 ग्राम का एक नमूना 100 मिलीलीटर पानी में पतला होता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि कुछ विश्लेषण किए गए समाधानों के लिए यह एकाग्रता अपर्याप्त है, इसलिए 1% या 2% समाधान तैयार किए जा सकते हैं। यह औषधीय कच्चे माल के अर्क के लिए विशिष्ट है, क्योंकि उनमें अमीनो यौगिकों के विभिन्न वर्ग होते हैं।

क्रोमैटोग्राफिक अध्ययन करते समय, समाधान, उदाहरण के लिए, एक स्तंभ के माध्यम से एक ठोस वाहक पर मिश्रण धोते समय, शराब, डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड, एसीटोन और अन्य ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में तैयार किया जा सकता है - सब कुछ कुछ के विलायक पर निर्भर करेगा अमीनो संरचनाएं।

आवेदन

निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया समाधान में कई अमीनो यौगिकों का पता लगाना संभव बनाती है, जिसने इसे कार्बनिक पदार्थों के गुणात्मक विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले पहले लोगों में से एक बना दिया। दृश्य निर्धारण प्रयोगों की संख्या को काफी कम कर देता है, खासकर जब खराब अध्ययन किए गए पौधों, दवाओं और खुराक रूपों के साथ-साथ अज्ञात समाधान और मिश्रण का विश्लेषण करते हैं।

फोरेंसिक विज्ञान में, किसी भी सतह पर पसीने के निशान की उपस्थिति को निर्धारित करने के लिए इस पद्धति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

प्रतिक्रिया की गैर-विशिष्टता के बावजूद, रासायनिक अभ्यास से निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया को वापस लेना असंभव है, क्योंकिइस पदार्थ को कम विषैले एनालॉग्स (उदाहरण के लिए, ऑक्सोलिन) के साथ बदलने से साबित हुआ कि अमीनो समूहों के प्रति उनकी संवेदनशीलता कम है और फोटोमेट्रिक विश्लेषण में अच्छे परिणाम नहीं देते हैं।