лекция_функциональные_группы,_реакции

1.

Лекция
Тема: Качественные реакции на
функциональные группы

2.

План лекции:
1) Гидроксильная (спиртовая, фенольная)
2) Карбонильная ( альдегидная, карбоксильная, сложно-эфирная)
3)Первичная ароматическая аминогруппа,
третичная аминогруппа( третичный азот)
4) Имидная, сульфамидная.

3.

Функциональные группы (ФГ) – отдельные атомы или группы атомов,
связанные с углеродным радикалом, которые в следствие своих характерных
свойств могут быть использованы для определения лекарственных веществ.
1.
Кислородсодержащие
C
OH
Гидроксильная (спиртовая или фенольная)
O
Карбонильная (альдегидная или кетонная)
O
C
Карбоксильная
OH
Сложноэфирная

4.

2. Азотсодержащие
NH2 Первичная аминогруппа (ароматическая или алифатическая)
N
S
Вторичная аминогруппа
H
NH
Сульфамидная
C N
Азометиновая
O
Третичная аминогруппа
(третичный азот )
N
O
O
C
Ar N
Ароматическая нитрогруппа
O
C N
O H
C
или
C N C
O H O
N
O
имидная
NH
NH
NH
N CH
Гидразидная
O
амидная
C
O
Гидразоновая

5. 3. Прочие

3. ПРОЧИЕ
Фенильный (ароматический) радикал
N
Hal
Пиридиновый цикл
Ковалентно связанный галоген (Cl, Br, I)

6.

Анализ лекарственных средств
по функциональным группам
OH
Спиртовой гидроксил – гидроксил, связанный
с алифатическим углеводородным радикалом
Содержат ЛВ: спирт этиловый, глицерин, адреналин, эфедрин,
мезатон, ментол, левомицетин.
На основе спиртового гидроксила в анализе его лекарственных
веществ используются следующие реакции
- Этерификации (образование с кислотами или их
ангидридами сложных эфиров)
- Окисления до альдегидов, а в некоторых случаях до
карбоновых кислот
- Комплексообразования с ионами меди (II) в щелочной
среде

7. 1. Реакция этерификации Основана на свойстве спиртов образовывать сложные эфиры. Проводят в присутствии водоотнимающих средств

1. РЕАКЦИЯ ЭТЕРИФИКАЦИИ
ОСНОВАНА НА СВОЙСТВЕ СПИРТОВ ОБРАЗОВЫВАТЬ СЛОЖНЫЕ
ЭФИРЫ. ПРОВОДЯТ В ПРИСУТСТВИИ ВОДООТНИМАЮЩИХ
СРЕДСТВ С КИСЛОТАМИ ИЛИ ИХ АНГИДРИДАМИ.
НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЭФИРЫ ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ПО ЗАПАХУ.
ВЫСОКОМОЛЕКЛЯРНЫЕ.
CH3-CH2-OH +
O
C CH3
HO
O
H2SO4
CH 3
-H2O
CH 2
O C CH 3
2. Реакция окисления
Основана на свойстве спиртов окислятся до альдегидов, которые
обнаруживают по запаху.
O
CH3
CH2
OH
-H2O
CH 3
C
H
[O] – KMnO4, K2Cr2O7 и др.

8.

3. Реакция комплексообразования
Основана на свойстве спиртов образовывать окрашенные
комплексные соединения с раствором CuSO4 в щелочной
среде.
CuSO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2
CH2
H C OH
CH2
CH2 OH
OH
OH
+ Cu(OH)2
= CH
+ 2
O
CH2 O
Cu
синий цвет
H2O

9.

Фенольный гидроксил - это гидроксил, связанный с ароматическим
радикалом.
Содержат
- Лекарственные вещества группы фенолов (фенол, резорцин)
- Фенолокислот и их производных (кислота салициловая,
фенилсалицилат)
- Фенантренизохинолина (морфина гидрохлорид, апоморфин)
На основе свойств фенольного гидроксила и активного
ароматического кольца, в анализе ЛФ, содержащих фенольный
гидроксил используют следующие реакции:
- Комплексообразования
- Бромирования
- Азосочетания
- Образования индофенолового красителя
- Конденсации

10.

Реакция комплексообразования
Основана на способности фенольного гидроксила
образовывать с ионами железа (III) растворимые
окрашенные комплексы.
OFeCl2
OH
+
фенол
HCl
FeCl3
синий
+ 2
Кислота
салициловая
кислота
фиолетовый
HCl

11.

Реакция бромирования ароматического кольца
Реакция основана на элекрофильном замещении атома
водорода в о- и п- положениях на атом брома, с
образованием нерастворимого бромопроизводного.
Правила бромирования:
Бром замещает водород в о- и п- положении по отношению к фенольному
гидроксилу (наиболее рациональное п- положение)
OH
OH
Br
Br
+ 3 Br2
Br
+3
HBr

12.

Если в о- или п- положениях находится карбоксильная группа, то при
наличии избытка брома происходит декарбокисилирование и
образование трибромпроизводного
O
C OH
Br
Br
+3
Br2
+ 3HBr + СО
2
OH
OH
Br
Если в соединении находятся два фенольных гидроксила в м- положении,
то в результате их согласной ориентации образуется трибромпроизводное.
OH
OH
+ 3 Br2
Br
Br
OH
OH
Br
+3
HBr

13. Реакция азосочетания

РЕАКЦИЯ АЗОСОЧЕТАНИЯ
Реакция азосочетания, основана на азосочетании фенолов с
диазореактивом (диазотированная сульфаниловая кислота)
с образованием азокрасителя окрашенного в
красно-оранжевый цвет.

14. Основана на окислении фенолов до хинонов, которые при конденсации с аммиаком или аминопроизводными и избытком фенола образуют

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
+ NH3
HO
+
H
OH
[O]
-H2O
O
N
O
-H2O
OH
индофеноловый краситель
NH +

15. С формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты с образованием ауринового красителя. (красный цвет)

Реакция конденсации
С ФОРМАЛЬДЕГИДОМ В ПРИСУТСТВИИ
КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ С
ОБРАЗОВАНИЕМ АУРИНОВОГО КРАСИТЕЛЯ.
(КРАСНЫЙ ЦВЕТ)
H +
HO
H C
O
+H
OH
H
HOOC
HO
HOOC
CH2
COOH
OH
COOH
H2SO4 (k)
-H2O
HO
HOOC
H2SO4 (k)
-H2O
CH
O
COOH

16. Карбонильная группа. Альдегиды

КАРБОНИЛЬНАЯ ГРУППА. АЛЬДЕГИДЫ
C O
Альдегидной называется группа, в которой карбонил
связан с атомом водорода и углеводородным радикалом (алифатическим
или ароматическим)
Содержат ЛВ:
- Формальдегид
- Глюкоза
- Хлоралгидрат
Ряд лекарственных веществ образуют ее при гидролитическом
разложении:
- Гексаметилентетрамин (уротропин)
- Никодин
- Анальгин
- Пиридоксаль фосфат

17.

Химические реакции на альдегидную группу:
- Окисление
а) с раствором AgNO3
б) с жидкостью Фелинга
в) с реактивом Несслера
- С аминами и их производными

18. Окисление. Реакция «серебряного зеркала»

ОКИСЛЕНИЕ. РЕАКЦИЯ «СЕРЕБРЯНОГО
ЗЕРКАЛА»
Лекарственные вещества, содержащие альдегидную группу окисляются по
связи С- Н этой группы до карбоновых кислот, с тем же числом атомов,
что и исходный альдегид.
Окисление происходит даже под действием слабых окислителей: йода,
раствора комплексных соединений серебра, меди, ртути в щелочной среде
при нагревании.
Ионы серебра, меди (II), ртути (II) восстанавливаются до свободных
металлов или их оксидов, образуя окрашенные осадки, раствор йода
обесцвечивается.
AgNO3 + 3NH4OH = [Ag(NH3)2]NO3 + 2H2O
O
HC
H
+ [Ag(NH3)2]NO3 + H2O
O
HC
+2Ag +2NH4NO3 + NH3
ONH4

19. Окисление. Реакция с жидкостью Фелинга

ОКИСЛЕНИЕ. РЕАКЦИЯ С ЖИДКОСТЬЮ
ФЕЛИНГА
Альдегиды восстанавливают соединения меди (II) до
оксида меди (I), образуется кирпично-красный осадок.

20. Окисление. Реакция с реактивом Несслера.

ОКИСЛЕНИЕ. РЕАКЦИЯ С РЕАКТИВОМ НЕССЛЕРА.
Формальдегид восстанавливает ион [ HgI4]2- до металлической ртути
– осадок темно-серого цвета

21.

С аминами и их производными. Реакция Шиффа
В качестве реактивов используются соединения с первичной
ароматической аминогруппой, при этом образуются
соединения с азометиновой связью – основание Шиффа,
появляется желто-оранжевое окрашивание

22. Карбоксильная группа

КАРБОКСИЛЬНАЯ ГРУППА
Эту группу содержат ЛВ:
- карбоновые кислоты и их соли (калия ацетат,
калия лактат, натрия цитрат, кальция глюконат),
- аминокислоты (кислота глютаминовая, аминалон, цистеин,
метионин),
- ароматические кислоты и их соли (бензойная, салициловая,
ацетилсалициловая),
- производные п-аминосалициловой кислоты (ПАСК-натрия, бепаск),
- кислота никотиновая,
- фталазол

23.

Гидроксильная группа в составе карбоксильной группы
способна замещаться на остаток спирта, что приводит к
образованию сложных эфиров.
На карбоксильную группу проводят следующие реакции:
- Взаимодействие с ионами
а) железа (III)
б) меди (II)
- Этерификации
- Декарбоксилирования
- Реакция выделения кислот

24. Реакция взаимодействия с ионами железа (III)

РЕАКЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ИОНАМИ
ЖЕЛЕЗА
(III)
Реакция протекает с нейтральными солями, поэтому в случае
соединения со свободной карбоксильной группой, необходимо
перевести ее в нейтральную форму, а затем прибавить реактив.
C
O
OH + NaOH
C
O
ONa + H2O
Кислота бензойная
6
COONa +2FeCl3 + 10H2O
COO
Fe * Fe(OH)3 * 7H2O
3
+3
COOH
+ 6NaCl
Желто-розовое
окрашивание

25. Реакция с солями меди (II)

РЕАКЦИЯ С СОЛЯМИ МЕДИ (II)
COO
COOH + CuSO4
2
HOOC
H2SO4
N
N
2
Осадок синего цвета
Никотиновая кислота
OOC
(CH2)2
Cu
CH2
γ-аминомасляная кислота
NH2 +CuSO4 +2NaOH
(CH2)2
CH2 NH2
Cu
OOC
(CH2)2
CH2 NH2
растворимая комплексная соль темносинего цвета

26.

Реакция этерификации
Карбоновые кислоты взаимодействуют со спиртами, образуя
сложные эфиры. Как правило образующиеся эфиры
определяют по специфическому запаху.
H2SO4 (K), t°
O
CH3C
OK
+
HOC2H5
CH3
O
C
+
O C2H5
K2SO4

27.

Реакция декарбоксилирования
Реакция характерна для кислоты салициловой и
никотиновой.
При нагревании этих кислот в присутствии натрия цитрата выделяется
углекислый газ, продукты декарбоксилирования обнаруживают по запаху.

28.

Реакция выделения кислот
Рекомендуется для определения солей ароматических кислот.
Сильные минеральные кислоты (серная, хлористоводородна,
азотная) вытесняют более слабые из их солей.
Образующиеся осадки определяют по температуре плавления (натрия
бензоат, натрия салицилат)
COONa
+
COOH
+ NaCl
HCl
Кислота
бензойная tпл
120-124,5°С

29. Сложноэфирная группа

СЛОЖНОЭФИРНАЯ ГРУППА
Сложноэфирная группа включает остаток кислоты и спирта (или фенола).
Ее содержат:
- производные салициловой кислоты (фенилсалицилат,
кислота ацетилсалициловая),
- n-аминобензойной кислоты (анестезин, дикаин, новокаин).
На основе химических свойств этой ФГ используют реакции
- гидролитического разложения
Образующиеся продукты гидролиза идентифицируют известными
реакциями (или другими способами).

30. Гидролиз в присутствии кислоты

ГИДРОЛИЗ В ПРИСУТСТВИИ
КИСЛОТЫ
Гидролиз в присутствии щелочи
Далее идет анализ продуктов гидролиза

31. Салицилат натрия идентифицирует после подкисления по образованию белого кристаллического осадка салициловой кислоты.

САЛИЦИЛАТ НАТРИЯ ИДЕНТИФИЦИРУЕТ ПОСЛЕ
ПОДКИСЛЕНИЯ ПО ОБРАЗОВАНИЮ БЕЛОГО
КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОСАДКА САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ.
Ацетат натрия - по образованию уксусноэтилового эфира,
имеющего фруктовый запах.

32. NH2

Первичная ароматическая аминогруппа
NH2
Первичная ароматическая аминогруппа –
это аминогруппа связанная с
ароматическим радикалом.
Её содержат ЛВ:
Производные п- аминобензойной
кислоты(ПАБК): анестезин, новокаин
Сульфаниламиды: стрептоцид, сульфацилнатрия (Альбуцид), норсульфазол,
сульфодимезин
Производные п- аминосалициловой кислоты
(ПАСК): натрия
парааминосалицилат

33.

Реакции проводимые на ароматическую аминогруппу:
- Диазотирования с образованием азокрасителя
- Конденсации с альдегидами
- Галогенирования

34. Реакция диазотирования с образованием азокрасителя

РЕАКЦИЯ ДИАЗОТИРОВАНИЯ С ОБРАЗОВАНИЕМ
АЗОКРАСИТЕЛЯ
В основе лежит взаимодействие соединений, содержащих незамещенную
первичную ароматическую аминогруппу, с нитритом натрия в кислой среде. В
результате образуются бесцветные или слабо-желтого цвета соединения соли
диазония. Полученные диазосоединения сочетают с фенолами или
ароматическими аминами, образуется азокраситель вишневого или оранжевокрасного цвета.
NH2
N N
+ NaCl + 2H2O
+NaNO2 +2HCl
Cl
SO2NH2
стрептоцид
SO2NH2
N N
OH
N N
NaO
NaOH
+
-H2O
Cl
SO2NH2
β-нафтол
SO2NH2

35. Реакция конденсации с альдегидами

РЕАКЦИЯ КОНДЕНСАЦИИ С АЛЬДЕГИДАМИ
При взаимодействии в кислой среде с ароматическими альдегидами,
первичные ароматические амины образуют окрашенные в желтый
или оранжевый цвет основания Шиффа (проводят на газетной бумаге
богатой альдегидом лигнином – лигниновая проба)
H2NO2S
NH2
+
O
H
CH3
C
N
CH3
H2NO2S
N CH
Основание Шиффа
N
CH3
CH 3
-H2O

36. Реакция галогенирования

РЕАКЦИЯ
ГАЛОГЕНИРОВАНИЯ
Основана на элекрофильном замещении атомов
водорода бензольного кольца на галоген. Образуются
осадки белого или желтоватого цвета.
NH2
NH2
Br
Br + 2HBr
+ 2Br2
COC2H5
COC2H5
O
O
анастезин
диброманастезин

37. Имидная и сульфамидная группы.

S
C N C
O H O
O
NH
O
ИМИДНАЯ И
СУЛЬФАМИДНАЯ
ГРУППЫ.
Имидная группа входит в структуру
производных пиримидин-2,4,6-триона-барбитуратов:
барбитал, фенобарбитал.
Сульфамидная группа входит в структуру
бензолсульфаниламидов и их производных:
сульфаниламидов (стрептоцид, сульфацил натрий, норсульфазол,
фталазол).

38.

В анализе ЛВ, содержащих имидную и сульфамидную функциональные группы,
используются реакции, в основе которых лежат их кислотные свойства.
1.Реакции с ионами тяжелых металлов (меди (II), кобальта (II), серебра (I),
в результате которых образуются труднорастворимые комплексные соли.
Эти реакции являются фармакопейным, используются во внутриаптечном
контроле лекарственных форм, содержащих барбитураты и сульфаниламиды.

39.

2. Реакция вытеснения кислотной формы.
Основана на вытеснении слабой органической кислоты из ее соли.
Используется в фармакопейном анализе для идентификации
натриевых солей барбитуратов (барбитал-натрий, этаминал-натрий, гексенал).
Кислоты отделяют, высушивают и определяют температуру плавления

40. Литература

ЛИТЕРАТУР
А
Основная:
1. Глущенко Н.Н., Плетнева Т.В., Попков В.А. Фармацевтическая
химия. М.: Академия, 2004.- с. 155-160
2. Государственная фармакопея Российской Федерации/
Издательство «Научный центр экспертизы средств
медицинского применения», 2008.-704с.:ил.
Дополнительная:
1. Беликов В. Г.Фармацевтическая химия. – 3-е изд., М.,
МЕДпресс-информ- 2009. 616 с:ил.
2. Государственная фармакопея 11 изд., вып. 2-М: Медицина,
1989. - 400 с.