Ao estudar substâncias em química orgânica, mais de uma dúzia de reações qualitativas diferentes são usadas para determinar o conteúdo de certos compostos. Essa análise visual permite que você entenda imediatamente se as substâncias necessárias estão presentes e, se não estiverem presentes, você pode reduzir significativamente mais experimentos para identificá-las. Essas reações incluem a ninidrina, que é a principal na determinação visual de compostos amino.
O que é isso?
Ninidrina é um composto dicarbonílico contendo um anel aromático com um heterociclo ligado a ele, cujo segundo átomo possui 2 grupos hidroxila (OH-). Esta substância é obtida por oxidação direta da inandiona - 1, 3, e, portanto, de acordo com a nomenclatura internacional, possui o seguinte nome: 2, 2 - dihidroxiinandiona -1, 3 (Fig. 1).
Ninidrina pura é um cristal amarelo ou brancocores que, quando aquecidas, se dissolvem bem em água e outros solventes orgânicos polares, como a acetona. Esta é uma substância bastante nociva, se entrar em contato com a pele em grandes quantidades ou membranas mucosas, causa irritação, inclusive quando inalada. O trabalho com este composto deve ser cuidadoso e somente com luvas, pois ao entrar em contato com a pele, ele reage com as proteínas das células da pele e a mancha de roxo.
Substâncias Reativas
Como mencionado acima, a reação da ninidrina é usada principalmente para a determinação visual do conteúdo de compostos amino:
- α-aminoácidos (incluindo em proteínas);
- amino açúcares;
- alcalóides contendo grupos –NH2 e -NH;
- várias aminas.
Deve-se notar que aminas secundárias e terciárias às vezes reagem muito fracamente, então mais pesquisas são necessárias para confirmar sua presença.
Vários métodos de cromatografia são usados para determinação quantitativa, por exemplo, cromatografia em papel (BC), cromatografia em camada fina (TLC) ou com lavagem de carreadores sólidos com uma solução de ninidrina em vários meios.
Esta reação não é específica para compostos amino, pois o reagente pode entrar nela de uma só vez. No entanto, por parte dos produtos da reação, tem uma peculiaridade na forma de liberação de bolhas de dióxido de carbono (CO2), e isso é típico apenas ao interagir com α-amino ácidos.
Recursos do mecanismo
BExistem diferentes interpretações da equação da reação da ninidrina na literatura. Alguns pesquisadores omitem a formação da hidrindantina a partir da 2-aminoinandiona, que, com a participação da amônia e da ninidrina, também forma uma substância corante denominada "roxo de Rueman" (ou "azul de Rueman"), enquanto outros, ao contrário, assumem apenas sua participação sem a presença de produtos amino intermediários. Há também alguns pontos interessantes no registro da própria reação, em particular, isso diz respeito aos métodos de fixação do derivado amino da ninidrina à sua molécula principal para formar um corante. A indicação do local do “hidrogênio ambulante” obtido pela amina intermediária do meio aquoso também permanece questionável: pode estar no grupo cetona ou próximo a –NH2.
Na realidade, a nuance com o átomo de H é insignificante, pois sua posição no composto não desempenha um papel especial no curso da reação, portanto, não deve ser prestada atenção. Quanto à omissão de uma das possíveis etapas, a razão aqui está no aspecto teórico: até agora, o mecanismo exato para a formação do roxo de Rueman não foi determinado com precisão, então esquemas bastante diferentes da reação da ninidrina podem ser encontrados.
O curso mais completo possível de interação do reagente com compostos amino será proposto abaixo.
Mecanismo de reação
Primeiro, a ninidrina interage com o α-aminoácido, fixando-o no local de clivagem dos grupos hidroxila e formando um produto de condensação (Fig. 2a). Em seguida, este último é destruído, liberando o intermediário amina, aldeído e dióxido de carbono (Fig. 2b). Do produto final ao juntarninidrina, a estrutura roxa de Rueman (dicetonidrindencetohidrinamina, Fig. 2c) é sintetizada. Também é indicada a possível formação de hidrindantina (ninidrina reduzida) a partir da amina intermediária, que também se transforma em um composto corante na presença de amônia (mais precisamente, hidróxido de amônio) com excesso do próprio reagente (Fig. 2d).
A formação da hidrindantina foi comprovada pelo próprio Rueman quando o sulfeto de hidrogênio atua sobre a molécula de ninidrina. Este composto é capaz de se dissolver em carbonato de sódio Na2CO3, colorindo a solução de vermelho escuro. E quando ácido clorídrico diluído é adicionado, a hidrindantina precipita.
Provavelmente, os intermediários amina, hidridantina, ninidrina e a estrutura do corante, devido à sua instabilidade quando aquecido, estão em algum equilíbrio, o que permite a presença de vários estágios adicionais.
Este mecanismo é adequado para explicar a reação da ninidrina com outros compostos amino, com exceção dos subprodutos resultantes da eliminação do resto da estrutura de –NH2, -NH ou -N.
Teste do biureto e outras reações às proteínas
Análise qualitativa para ligações peptídicas mesmo de estruturas não proteicas pode ocorrer não apenas com a participação do reagente acima. No entanto, no caso de uma reação de ninidrina a proteínas, a interação não ocorre ao longo de grupos –CO-NH‒, mas ao longo de grupos amina. Existe a chamada "reação do biureto", caracterizada pela adição de íons à solução com compostos aminocobre bivalente de CuSO4 ou Cu(OH)2 em meio alcalino (Fig. 3).
Durante a análise, na presença das estruturas necessárias, a solução torna-se azul escura devido à ligação das ligações peptídicas em um complexo colorido, que distingue um reagente do outro. Por isso as reações do biureto e da ninidrina são universais em relação às estruturas proteicas e não proteicas com o grupo –CO-NH‒.
Na determinação de aminoácidos cíclicos, é utilizada uma reação de xantoproteína com uma solução concentrada de ácido nítrico HNO3 , que dá uma cor amarela quando nitrado. Uma gota de reagente na pele também exibe uma cor amarela ao reagir com os aminoácidos nas células da pele. O ácido nítrico pode causar queimaduras e também deve ser manuseado com luvas.
Exemplos de interação com compostos amino
A reação de ninidrina para α-aminoácidos dá um bom resultado visual, exceto para as estruturas de cor prolina e hidroxiprolina, que reagem com a formação de uma cor amarela. Uma possível explicação para este efeito foi encontrada em outras condições ambientais da interação da ninidrina com essas estruturas.
Reação com grupo amino
Como o teste não é específico, a detecção visual da alanina usando a reação da ninidrina na mistura não é possível. No entanto, por cromatografia em papel, ao aplicar amostras de vários α-aminoácidos, pulverizando-as com uma solução aquosa de ninidrina e desenvolvendo em um meio especial, pode-secalcule a composição quantitativa não apenas do composto reivindicado, mas também de muitos outros.
Esquematicamente, a interação da alanina com a ninidrina segue o mesmo princípio. Ele se liga ao reagente no grupo amina, e sob a ação de íons hidrônio ativos (H3O+) é dividido no carbono -ligação de nitrogênio, decompondo-se em acetaldeído (CH3COH) e dióxido de carbono (CO2). Outra molécula de ninidrina se liga ao nitrogênio, deslocando moléculas de água, e uma estrutura de coloração é formada (Fig. 4).
Reação com um composto amino heterocíclico
A reação da ninidrina com a prolina é específica, principalmente em análises cromatográficas, uma vez que tais estruturas em meio ácido primeiro ficam amarelas e depois roxas em meio neutro. Os pesquisadores explicam isso por uma característica do rearranjo do ciclo no composto intermediário, que é afetado precisamente pela presença de um grande número de prótons de hidrogênio que complementam o nível de energia externa do nitrogênio.
A destruição do heterociclo não ocorre, e outra molécula de ninidrina é ligada a ele no 4º átomo de carbono. Após aquecimento adicional, a estrutura resultante em um meio neutro se transforma em roxo Rueman (Fig. 5).
Preparação do reagente principal
O teste de ninidrina é realizado com diferentes soluções, dependendo da dissolução de estruturas amínicas em certas estruturas orgânicas ecompostos inorgânicos.
O principal reagente é a preparação de uma solução a 0,2% em água. Esta é uma mistura versátil, pois a maioria dos compostos se dissolve bem em H2O. Para obter um reagente recém-preparado, uma amostra de 0,2 g de ninidrina quimicamente pura é diluída em 100 ml de água.
Vale ress altar que para algumas soluções analisadas esta concentração é insuficiente, podendo-se preparar soluções de 1% ou 2%. Isso é típico para extratos de matérias-primas medicinais, pois contêm várias classes de compostos amino.
Ao realizar estudos cromatográficos, soluções, por exemplo, ao lavar uma mistura em um carreador sólido através de uma coluna, podem ser preparadas em álcool, dimetilsulfóxido, acetona e outros solventes polares - tudo dependerá do solvente de certos estruturas de aminoácidos.
Aplicativo
A reação da ninidrina permite detectar muitos compostos amino em solução, o que a tornou uma das primeiras a ser utilizada na análise qualitativa de substâncias orgânicas. A determinação visual reduz significativamente o número de experimentos, especialmente ao analisar plantas, medicamentos e formas farmacêuticas pouco estudadas, bem como soluções e misturas desconhecidas.
Na ciência forense, este método é amplamente utilizado para determinar a presença de marcas de suor em qualquer superfície.
Mesmo apesar da não especificidade da reação, a retirada da reação da ninidrina da prática química é impossível, poisa substituição dessa substância por análogos menos tóxicos (por exemplo, oxolina) provou que eles têm menor sensibilidade aos grupos amino e não dão bons resultados nas análises fotométricas.
