С хлоридом железа (III) фенолы образуют окрашенные комплексные соединения, различающиеся по окраске в зависимости от количества и места положения гидроксильных групп.
Одноатомные фенолы образуют феноляты железа синего или фиолетового цвета (фенол), трехатомные - красного, двухатомные дают различную окраску в зависимости от положения ОН-групп:
орто-положение - зеленый цвет (адреналин);
мета-положение - синий или фиолетовый цвет (резорцин);
пара-положение - зеленый цвет, переходящий в желтый.
Наличие карбонильной группы и некоторых других групп в орто-положении к фенольному гидроксилу обусловливает фиолетовую окраску комплекса, в пара-положении - желтую или красную. Мета-замещенные фенолы не образуют окрашенных комплексов (тимол).
Цвет комплекса салицилат-иона (карбоксильная группа в орто-положении к фенольному гидроксилу) зависит от рН среды:
рН 2,3-3,0 - фиолетовый;
рН 3,0-8,0 - красный;
рН 8,0-10,0 - желтый.
Комплексы фенолов с хлоридом железа (III) представляют собой хелатные соединения, в которых железо связано с фенольными гидроксилами тремя ковалентными и тремя донорно-акцепторными связями:
Методика. К 1 мл водного раствора (1:100) резорцина, хинозола, пиридоксина гидрохлорида, натрия салицилата, натрия пара-аминосалицилата, спиртового раствора парацетамола, оксафенамида прибавляют 2 капли раствора хлорида железа (III) - появляется характерное окрашивание.
Результаты заносят в таблицу:
|
Препарат |
Растворитель |
Окраска |
|
Реакция этерификации (ацилирования)
Реакция основана на свойствах фенолов образовывать сложные эфиры (ацильные производные) с ангидридами кислот, выпадающими в осадок и имеющими определенную температуру плавления.
Методика. К 0,25 г препарата добавляют 1 мл уксусного ангидрида и 2 мл безводного пиридина. Кипятят с обратным холодильником 15 минут, охлаждают, промывают водой, сушат при 100-105 °С и определяют температуру плавления.
Реакции электрофильного замещения (SЕ)
Препараты, содержащие фенольный гидроксил, легко вступают в реакции электрофильного замещения (SЕ), при этом заместитель направляется в орто- и пара-положения бензольного ядра. Такая ориентация обусловлена преобладающим положительным мезомерным эффектом (+М) над отрицательным индуктивным (-1), создаваемыми фенольным гидроксилом.
3.1. Галогенирование
Фенолы взаимодействуют с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола:
Дибромфенолы образуются, если свободны только два атома углерода в бензольном кольце:
Избытком бромной воды 2,4,6-трибромфенол бромируется, превращаясь в 2,4,4,6-тетрабромциклогексан-2,5-диенон, выпадающий в виде осадка желтого цвета.
Методика. К водному или спиртовому раствору препарата (1:100 - 1:200) прибавляют несколько капель бромной воды и разведенной серной кислоты: образуются осадки бромпроизводных (препараты - натрия салицилат, натрия пара-аминосалицилат, фенол, резорцин, тимол, синэстрол, хинозол, салициламид).
Нитрование
Фенолы нитруются разбавленной азотной кислотой при комнатной температуре с образованием орто- и пара-нитрофенолов желтого цвета. Добавление раствора гидроксида натрия усиливает окраску вследствие образования хорошо диссоциирующей соли.
М е т о д и к а. К 0,01 г препарата (см. методику 3.1), растворенного в 2 мл спирта, добавляют 1-2 мл разведенной азотной кислоты и нагревают на водяной бане. Постепенно появляется желтое окрашивание.
3.3. Нитрозирование (реакция Либермана)
На фенол действуют нитритом натрия в присутствии минеральной кислоты. Образующийся при этом n-нитрозофенол (I) изомеризуется в n-хиноноксим (II). Последний взаимодействует с фенолом, находящимся в реакционной смеси, с образованием индофенола (III).
Методика. 0,01 г препарата (см. методику 3.1) помещают на предметное стекло, смачивают 2-3 каплями 1 % раствора нитрита натрия в концентрированной серной кислоте. Наблюдается окрашивание, изменяющееся при добавлении раствора щелочи.
Полученный цвет сравните с окраской индофенолов, приведенной в таблице.
Окраска индофенолов
|
Препарат |
До добавления щелочи |
После добавления щелочи |
|
|
Фенол |
темно-зеленая |
вишнево-красная |
|
|
Синэстрол |
красно-фиолетовая |
вишневая |
|
|
Тимол |
сине-зеленая |
фиолетовая |
|
|
Резорцин |
фиолетово-черная |
фиолетовая |
Реакция образования азокрасителя
Фенолы с солями диазония в щелочной среде образуют азокрасители оранжево-красного или вишнево-красного цвета (чаще всего выпадающие в осадок).
Диазореактив получают диазотированием сульфаниловой кислоты нитритом натрия в присутствии хлористоводородной кислоты.
Методика. К 0,05 г лекарственного вещества (см. методику 3.1), растворенного в 5 мл воды или спирта (синэстрол), добавляют 2 мл раствора аммиака и 1 мл диазореактива (приготовление: 0,1 г сульфаниловой кислоты или стрептоцида растворяют при нагревании в 8 мл разведенной хлористоводородной кислоты и после охлаждения добавляют 2 мл 0,1 М раствора нитрита натрия). Появляется красное или оранжево-красное окрашивание.
Реакция с 2,6-дихлорхинонхлоримидом
Фенолы образуют с 2;6-дихлорхинонхлоримидом индофеноловые красители.
Методика. 0,01 г препарата (пиридоксина гидрохлорид, резорцин, хинозол, кислота салициловая) растворяют в 10 мл воды. К 0,1 мл полученного раствора прибавляют 1 мл воды, 2 мл аммиачного буферного раствора, 1 мл раствора 2,6-дихлорхинонхлоримида, 2 мл бутилового спирта и встряхивают в течение 1 мин. Бутанол окрашивается:
- в голубой цвет (пиридоксин);
- в синий цвет (кислота салициловая, хинозол);
- в светло-вишневый цвет (резорцин).
Реакции окисления
Фенолы легко окисляются до хинонов:
Образование индофенолового красителя
Под действием окислителей (хлорная известь, хлорамин, бромная вода) фенол окисляется до хинона (I), который взаимодействует с аммиаком с образованием хинонимина (II). Последний взаимодействует с фенолом, находящимся в реакционной смеси, с образованием индофенолового красителя.
Фенол образует индофеноловый краситель сине-зеленого цвета, тимол - слабо-розового цвета, резорцин - буровато-желтого.
Методика. 0,05 г препарата (фенола, тимола, резорцина) растворяют в 0,5 мл раствора аммиака и добавляют 3-4 капли раствора хлорамина, нагревают на кипящей водяной бане.
Реакция с реактивом Марки
Реактив Марки - это раствор формальдегида в концентрированной серной кислоте. Фенолы взаимодействуют с ним с образованием метиленового производного бис-салициловой кислоты (I), которое окисляется, образуя арилметановый (ауриновый) краситель хиноидной структуры красного или вишнево-красного цвета. Серная кислота играет при этом роль дегидратирующего, конденсирующего средства и окислителя.
Методика. Около 0,02 г препарата (резорцин, салициловая кислота, фенилсалицилат, ацетилсалициловая кислота) помещают в фарфоровую чашку, прибавляют каплю формалина, 2-3 капли серной кислоты, наблюдают появление малинового окрашивания.
Если пара-положение занято (синестрол), то продуктами окисления являются не пара-, а орто-хиноны (III).
Реакция с хлороформом в щелочной среде
При нагревании фенолов с хлороформом в щелочной среде образуются аурины - трифенилметановые красители. Реакция является фармакопейной на тимол.
М е т о д и к а. 0,2 г тимола нагревают на водяной бане с 1 мл гидроксида натрия. К подогретому раствору прибавляют 2-3 капли хлороформа и взбалтывают, появляется красно-фиолетовое окрашивание.
Количественный анализ
Методы галогенирования
Основаны на реакции электрофильного замещения атомов водорода бензольного кольца на атомы галогена.
Броматометрический метод
Прямое титрование броматом калия в присутствии КВг по индикатору метиловому оранжевому или метиловому красному (принят ГФ X для количественного определения тимола).
Избыточная капля брома необратимо окисляет индикатор, и происходит обесцвечивание раствора. Появление желтой окраски свидетельствует об избытке брома.
Обратное титрование. К препарату прибавляют в кислой среде избыток титрованного раствора бромата калия и калия бромид. Образующийся бром вступает в реакцию электрофильного замещения с фенолом. Избыток брома определяют йодометрически: прибавляют калия йодид и выделившийся йод титруют тиосульфатом натрия до обесцвечивания (индикатор - крахмал).
Часто титрование проводят в присутствии хлороформа для растворения осадка бромфенолпроизводного. Титруют в этом случае при сильном встряхивании до обесцвечивания хлороформного слоя.
Йодометрический метод, варианты прямого и обратного титрования
Определение проводят в гидрокарбонатной или ацетатной среде (для связывания выделяющегося йодоводорода). Индикатор - крахмал.
Обратная йодхлорметрия
При взаимодействии фенолов с йодмонохлоридом образуются йодпроизводные фенолов. Избыток йодмонохлорида определяют йодометрически. Прибавляют KI и выделившийся йод титруют тиосульфатом натрия (индикатор - крахмал). Йодмонохлорид в отличие от брома не вытесняет карбоксильную группу, находящуюся в орто- или пара-положении по отношению к фенольному гидроксилу.
Метод ацилирования (ацетилирования)
Метод основан на свойстве фенолов образовывать сложные эфиры (ацильные производные) с ангидридами кислот.
Варианты: косвенная алкалиметрия, гравиметрия по ацильному производному, обратное кислотно-основное титрование (метод щелочного гидролиза ацильного производного) (см. определение спиртового гидроксила, количественный анализ).
Фотоколориметрический метод
Проводится с применением реакций окрашивания (комплексообразования с хлоридом железа (III), азосочетания с солями диазония). Расчет ведется с использованием стандартного раствора или калибровочного графика.
Карбонильная группа (альдегидная и кетонная)
Альдегиды характеризуются присутствием в молекуле альдегидной группы, структура которой (дипольный момент карбонила, частичный положительный заряд на углероде, поляризуемость двойной связи) обусловливает большую реакционную способность всех веществ, содержащих альдегидную группу в молекуле или выделяющих альдегид при разложении (под действием щелочи либо кислоты). Наиболее характерны для них реакции окисления и нуклеофильного присоединения (AN).
Кетоны менее реакционноспособны, т. к. не имеют водорода, связанного с карбонильной группой, поэтому они не дают окислительных реакций, характерных для альдегидов. Их можно окислить только сильными окислителями в более жестких условиях.
Лекарственные средства, содержащие в молекуле альдегидную или кетонную группу, легко вступают по карбонильной группе в реакцию конденсации с аминами и гидразинами, образуя при этом соединения с азометиновой связью: основания Шиффа и гидразоны. Продукты реакции в большинстве своем являются кристаллическими веществами и характеризуются определенной температурой плавления.
Качественный анализ
Реакции окисления альдегидов
Альдегиды окисляются до кислот под влиянием сильных и слабых окислителей. Они восстанавливают в щелочной среде из растворов солей многие металлы. Реакции окисления альдегидов идут по общей схеме:
Эти реакции восстановления металлов из их оксидов отличают альдегиды от спиртов и непредельных соединений, которые окисляются более сильными окислителями: КМnО4 и К2Cr2O7. Поэтому для подтверждения подлинности альдегидов или веществ, выделяющих альдегиды при гидролизе, применяются реакции их окисления комплексными соединениями серебра, меди, ртути (реакция ускоряется при нагревании). При восстановлении последних образуются характерные осадки свободных металлов или их оксидов.
Реакция с аммиачным раствором нитрата серебра (реакция «серебряного зеркала»)
М е т о д и к а. В пробирку помещают 1 мл раствора нитрата серебра, 1-2 капли раствора гидроксида натрия, осадок оксида серебра растворяют добавлением по каплям раствора аммиака, прибавляют 2-3 капли раствора препарата (формалина, 5 % раствора гексаметилентетрамина, 10 % раствора глюкозы, 1 % раствора стрептомицина сульфата), кипятят 1-2 минуты, при этом выделяется металлическое серебро.
Реакция с реактивом Фелинга
Реактив Фелинга состоит из двух растворов:
- раствор сульфата меди;
- щелочной раствор сеньетовой соли KNaC4H4O6.