Уравнение реакции на аскорбиновую кислоту

Цель работы: ознакомиться со свойствами и особенностями структуры некоторых витаминов.

Задачи:

• проделать предложенные химические реакции;
• проанализировать полученные результаты и сделать вывод.

А. Качественные реакции на водорастворимые витамины

1. Реакции на витамин В₁ (тиамин)

• а) Диазореакция на тиамин

При добавлении к раствору тиамина в щелочной среде диазо-реактива образуется сложное соединение этого витамина с диазо-бензолсульфокислотой, окрашенное в оранжевый или красный цвет. Диазобензолсульфокислота образуется в результате реакции диазотирования при взаимодействии сульфаниловой кислоты с нитритом натрия (или калия):

• Затем диазобензолсульфокислота реагирует в щелочной среде с тиамином с образованием окрашенного азосоединения:

Ход работы. К диазореактиву, состоящему из 5 капель 1%-го раствора сульфаниловой кислоты и 5 капель 1%-го раствора нитрита натрия, прибавляют 1-2 капли 5%-го раствора тиамина и затем по стенке, наклонив пробирку, осторожно добавляют 5-7 капель 10%-го раствора карбоната натрия. На границе двух жидкостей образуется оранжево-красное кольцо.
б) Реакция окисления тиамина

В щелочной среде тиамины окисляются железосинеродистым калием (феррицианидом калия) с образованием окрашенного в желтый цвет тиохрома. Тиохром обладает синей флуоресценцией при ультрафиолетовом облучении раствора в флуороскопе, и это свойство используется при количественном определении тиамина.

Ход работы. 1 каплю 5%-го раствора тиамина смешивают в пробирке с 5-10 каплями 10%-го раствора гидроксида натрия и затем добавляют 1-2 капли раствора железосинеродистого калия. При нагревании жидкость окрашивается в желтый цвет вследствие окисления тиамина в тиохром.
2. Реакция восстановления витамина В₂ (рибофлавина)

Окисленная форма рибофлавина  вещество желтого цвета, флуоресцирующее в ультрафиолетовых лучах. Витамин В₂ легко восстанавливается через промежуточные соединения красного цвета (родофлавин) в бесцветный лейкофлавин. Реакция обусловлена восстановлением рибофлавина водородом, образующимся при добавлении металлического цинка к соляной кислоте. При этом желтая окраска раствора переходит в розовую, затем раствор обесцвечивается. При взбалтывании обесцвеченного раствора лейкосоединение вновь окисляется кислородом воздуха в рибофлавин.

Ход работы. В пробирку наливают 10 капель 0,025%-й взвеси рибофлавина в воде, добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и небольшой кусочек металлического цинка. Наблюдают бурное выделение пузырьков водорода и изменение окраски жидкости.
3. Реакции на витамин В3 (РР, никотиновую кислоту, никотинамид)

а) Реакция с ацетатом меди

При нагревании никотиновой кислоты с раствором уксуснокислой меди образуется плохорастворимый синий осадок медной соли витамина РР.

Ход работы. 5-10 мг никотиновой кислоты растворяют при нагревании в 10-20 каплях 10%-го раствора уксусной кислоты. К нагретому до кипения раствору добавляют равный объем 5%-го

раствора ацетата меди. Жидкость становится мутной, окрашивается в голубой цвет, а при стоянии выпадает синий осадок никотината меди.
б) Реакция обнаружения аминогруппы в никотинамиде

При нагревании в присутствии гидроксида натрия амидная связь в никотинамиде гидролизуется с выделением аммиака.

Ход работы. В пробирку помещают 5-10 мг порошка витамина РР, прибавляют 2 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия и нагревают до кипения. Ощущают запах образующегося аммиака.

в) Реакция с гидросульфитом натрия

Витамин РР восстанавливается гидросульфитом натрия с образованием соединения желтого цвета.

Ход работы. В пробирку вносят 5-10 мг витамина РР, добавляют 1,5 мл 10%-го раствора бикарбоната натрия, перемешивают и прибавляют 1,5 мл свежеприготовленного 5%-го раствора гидросульфита натрия. Жидкость окрашивается в желтый цвет.
4. Реакции на витамин В₆ (пиридоксин)

Активностью витамина В₆ обладают три соединения, объединенных под названием “пиридоксин”:

а) Феррохлоридная проба на витамин В₆.

При взаимодействии пиридоксина с хлорным железом образуется комплексная соль типа фенолята железа, окрашенная в красный цвет Ход работы. В пробирку наливают 1 мл 1%-го раствора витамина В₆, добавляют 2 капли 1%-го раствора хлорида железа и содержимое встряхивают. Жидкость окрашивается в красный цвет.

б) Реакция осаждения витамина В₆.

Пиридоксин, являясь производным пиридина, осаждается фосфорномолибденовой, пикриновой, фосфорновольфрамовой кислотами и другими реактивами на алкалоиды.

Ход работы. К 2-3 каплям 1%-го раствора витамина В₆ добавляют 2-3 капли 1%-го раствора фосфорномолибденовой кислоты и наблюдают появление осадка.
5. Качественные реакции на витамин В₁₂ (кобаламин)

В состав витамина В₁₂ входит кобальт. В результате взаимодействия ионов кобальта с тиомочевиной при нагревании образуется роданид кобальта зеленого цвета.

1. Содержимое одной ампулы с кобаламином переносят в пробирку, добавляют 3-5 капель концентрированной серной кислоты и нагревают до обесцвечивания в пламени спиртовки, установленной в вытяжном шкафу с включенной тягой. По окончании минерализации в пробирку осторожно, медленно, при постоянном перемешивании добавляют 1 мл дистиллированной воды.

2. На беззольный фильтр наносят 2-3 капли 10%-го раствора тиомочевины, осторожно высушивают над пламенем спиртовки. Затем наносят 1-2 капли минерализата В₁₂ и осторожно нагревают фильтр над пламенем спиртовки. На фильтре, чаще ближе к краю, появляется зеленое окрашивание.
6. Качественные реакции на витамины группы Р (биофлавоноиды)

Витамины группы Р  производные флавона: рутин, эриодиктиол, геспередин, кверцетин, эпикахетин и другие. Одним из наиболее активных биофлавоноидов является рутин  гликозид кверцетина и дисахарида рутинозы:

а) Реакция с хлоридом железа

Биофлавоноиды образуют с хлоридом железа комплексное соединение, окрашенное в изумрудно-зеленый цвет. Координационные связи возникают между ионом железа и атомами кислорода фенольных гидроксильных групп молекулы витамина.

Ход работы. К 1-2 мл насыщенного водного раствора рутина прибавляют 3-5 капель 1%-го раствора хлорида железа (FeCl₃). Появляется зеленое окрашивание.

б) Реакция с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота образует с биофлавоноидами оксониевые (флавилиевые) соли, растворы которых характеризуются ярко-желтой окраской.

Ход работы. К 1-2 мл насыщенного водного раствора рутина осторожно по стенке пробирки добавляют 0,5-1 мл концентрированной серной кислоты. На границе двух жидкостей возникает окрашенное в желтый цвет кольцо.

в) Реакция Фелинга на рутин

При кислотном гидролизе рутина отщепляется молекула дисахарида рутинозы, которая затем распадается на D-глюкозу и L-рамнозу, обладающие восстанавливающими свойствами.

Ход работы. К 0,5 г порошка рутина приливают 5 мл 0,5%-го раствора соляной кислоты, нагревают при периодическом перемешивании до кипения и кипятят в течение 1 минуты. Пробирку охлаждают, и раствор фильтруют через бумажный фильтр. К фильтрату добавляют 3 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и 3 мл

свежеприготовленного реактива Фелинга (1,5 мл раствора Фелинга  и 1,5 мл раствора Фелинга ). Содержимое пробирки перемешивают стеклянной палочкой, нагревают до кипения и наблюдают образование красного осадка оксида меди ().
7. Реакции на витамин С (аскорбиновую кислоту)

Все качественные реакции на аскорбиновую кислоту основаны на ее способности легко вступать в окислительно-восстановительные реакции. Окисляясь, аскорбиновая кислота превращается в дегидроаскорбиновую, восстанавливая различные соединения:

а) Реакция восстановления феррицианида калия c витамином С

Аскорбиновая кислота в щелочной среде восстанавливает ферри-цианид калия (железосинеродистый калий) до ферроцианида калия (железистосинеродистого калия), который при взаимодействии с хлорным железом в кислой среде образует плохо растворимую в воде соль трехвалентного железа  берлинскую лазурь, выпадающую в осадок темно-синего цвета:
1. Аскорбиновая + 2К₃Fе(СN)₆ + 2КОН  дегидро- + 2К₄Fе(СN)₆ + 2Н₂О кислота феррицианид аскорбиновая ферроцианид

калия кислота калия

Ход работы. В одну пробирку (опыт) вносят 5 капель 1%-го раствора витамина С, а в другую (контроль)  5 капель дистиллиро-ванной воды. В обе пробирки добавляют по 1 капле 10%-го раствора гидроксида калия и 1 капле 5%-го раствора железосинеродистого калия, перемешивают, после чего добавляют по 3 капли 10%-го раствора соляной кислоты и 1 капле 1%-го раствора хлорида железа. В опытной пробирке выпадает темно-синий осадок берлинской лазури, который при осторожном наслаивании воды становится более отчетливым.

б) Реакция восстановления метиленовой сини витамином С

Витамин С обесцвечивает раствор метиленовой сини, восста-навливая ее в лейкосоединение:

Ход работы. В двух пробирках (опыт и контроль) смешивают по 1 капле 0,01%-го раствора метиленовой сини и 1 капле 10% раствора бикарбоната натрия. В опытную пробирку добавляют 5 капель 1%-го раствора витамина С, а в контрольную  столько же дистиллированной воды. Нагревание растворов в пробирках приводит к обесцвечиванию жидкости в опытной пробе.

в) Йодная проба на витамин С

Раствор Люголя (раствор йода в йодиде калия) при добавлении к нему витамина С обесцвечивается вследствие восстановления молекулярного йода с образованием йодистоводородной кислоты.

Ход работы. В две пробирки (опыт и контроль) наливают по 10 капель дистиллированной воды и 2 капли раствора Люголя. В опытную пробирку добавляют 5-10 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты, в контрольную – столько же дистилированной воды. В опытной пробирке раствор обесцвечивается.
г) Серебряная проба на витамин С

При добавлении витамина С к нитрату серебра выпадает осадок в виде металлического серебра:

аскорбиновая + 2АgNО₃  2Аg + 2НNО₃ + дегидроаскорбиновая

кислота кислота
Ход работы. В две пробирки (опыт и контроль) вносят по 5 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты; затем в опытную пробирку добавляют 1-2 капли 1%-го раствора азотнокислого серебра, а в контрольную  1-2 капли дистиллированной воды. В опытной пробе наблюдается появление темного осадка металлического серебра.
Б. Качественные реакции на жирорастворимые витамины

1. Реакции на витамин А

витамин А₁ (ретинол)

Качественные реакции на витамин А основаны на образовании окрашенных соединений сложной структуры.

а) Реакция Друммонда

В присутствии концентрированной серной кислоты ретинол обезвоживается с образованием цветных продуктов реакции.

Ход работы. В сухую пробирку вносят 1 каплю рыбьего жира и 4-5 капель хлороформа. Смесь хорошо перемешивают встряхиванием и добавляют 1 каплю концентрированной серной кислоты. Появляется сине-фиолетовое окрашивание, быстро переходящее в красно-бурое.

б) Реакция витамина А с сульфатом железа ()

При взаимодействии ретинола с FeSО₄ в кислой среде образуется соединение розово-красного цвета. Каротины дают в этой реакции зеленоватое окрашивание.

Ход работы. К 1-2 каплям рыбьего жира осторожно (работать под тягой) прибавляют 5-10 капель насыщенного раствора сульфата железа (FeSO₄, приготовленного на ледяной уксусной кислоте, и добавляют 1 каплю концентрированной серной кислоты. Появляется голубое окрашивание, постепенно переходящее в розово-красное.

В результате водоотнимающего действия хлорида сурьмы (SbCl₃ витамин А превращается в соединение синего цвета. Эта цветная реакция используется для количественного определения витамина А колориметрическим методом.

Ход работы. В совершенно сухую пробирку помещают 1 каплю рыбьего жира и 4-5 капель насыщенного (33%-го) раствора хлорида сурьмы (III) в безводном хлороформе. Появляется синее окрашивание, которое постепенно переходит в розово-фиолетовое.

Внимание! Присутствие даже небольших количеств воды в пробирке может помешать протеканию реакции, так как в водных условиях хлорид сурьмы (III легко превращается в хлороксид сурьмы, который не реагирует с ретинолом, вызывая помутнение раствора. Для устранения следов влаги в пробу можно добавить 1-2 капли уксусного ангидрида.

2. Реакция на витамин D

Среди витаминов группы D наиболее распространены эргокальциферол и холекальциферол.

а) Анилиновая проба на витамин D

При нагревании рыбьего жира, содержащего витамин D, с анилиновым реактивом раствор приобретает красную окраску.

Ход работы. В сухую пробирку вносят 1 каплю рыбьего жира, 5 капель хлороформа и тщательно встряхивают. Затем добавляют 1 каплю анилинового реактива, содержащего 15 частей анилина и 1 часть концентрированной соляной кислоты. Смесь осторожно при помешивании нагревают до кипения и кипятят примерно 30 секунд. При наличии витамина D желтая эмульсия сначала становится зеленой, а затем красной. При стоянии эмульсия через 1-2 минуты расслаивается, при этом нижний слой окрашен в интенсивно красный цвет.

б) Бромхлороформенная проба на витамин D

При смешивании рыбьего жира, содержащего витамин D, с раство-ром брома в хлороформе смесь окрашивается в зеленовато-голубой цвет.

Ход работы. В сухой пробирке смешивают 2 капли рыбьего жира и 4 капли раствора брома в хлороформе (1:60). Смесь постепенно приобретает зеленовато-голубую окраску.

в) Реакция витамина D с хлоридом сурьмы (V)

При прибавлении к витамину D насыщенного раствора SbCl₅ смесь окрашивается в желтый цвет.

Ход работы. В сухой пробирке смешивают 6-10 капель витамина D и 1,5 мл хлороформа, добавляют 0,2 мл насыщенного раствора хлорида сурьмы (V) и тщательно перемешивают. Наблюдают появление желтого окрашивания.
3. Реакция на витамин Е

Витамины группы Е (токоферолы) являются производными токола, самый активный из них  -токоферол. Качественные реакции на -токоферол обусловлены окислением его в -токоферилхинон, окрашенный в красный цвет.

а) Реакция -токоферола с концентрированной азотной кислотой

При прибавлении к -токоферолу концентрированной азотной кислоты раствор окрашивается в оранжевый или красный цвет.

Ход работы. В сухую пробирку вносят 5 капель 0,1%-го спиртового раствора -токоферола и 10 капель концентрированной азотной кислоты. Содержимое пробирки встряхивают, появляется красное окрашивание. Если образовавшуюся окрашенную эмульсию поместить в водяную баню при 70 о С, она расслаивается, при этом верхний масляный слой имеет красный цвет.

б) Реакция -токоферола с хлоридом железа (III

Добавление к -токоферолу хлорида железа (FeCl₃) вызывает появление красной окраски .

Ход работы. 4-5 капель 0,1%-го спиртового раствора -токофе-рола смешивают с 0,5 мл 1%-го раствора хлорного железа. Смесь тщательно перемешивают и наблюдают появление красного окрашивания.
4. Реакция на витамин К

Витамины группы К являются производными метилнафтохинона. Высокой витаминной активностью обладает искусственно синтезированный аналог витамина К₁ викасол.

а) Реакция с цистеином

Викасол в присутствии цистеина в щелочной среде окрашивается в желтый цвет.

Ход работы. В пробирку вносят 10 капель 0,1%-го спиртового раствора викасола, 5 капель 0,025%-го раствора цистеина и 2 капли 10%-го раствора гидроксида натрия. Содержимое пробирки перемешивают и наблюдают появление желтого окрашивания.
б) Реакция с анилином

При взаимодействии витамина К с анилином образуется соединение, окрашенное в красный цвет. Например:

Ход работы. В пробирку вносят 5 капель 0,2%-го спиртового раствора менадиона (приготовленного на этаноле), 2 капли анилина и перемешивают. Смесь окрашивается в красный цвет.

в) Реакция с диэтилмалоновым эфиром

Спиртовой раствор витамина К в щелочной среде с диэтил-малоновым эфиром дает красно-фиолетовое окрашивание.

Ход работы. В пробирку наливают 2 мл 0,1%-го спиртового раствора викасола, 0,5 мл 1%-го раствора диэтилмалонового эфира и 0,1 мл (2 капли) 1%-го раствора гидроксида калия. Развивается красно-фиолетовое окрашивание.
г) Реакция с диэтилдитиокарбаматом

Спиртовой раствор витамина К в щелочной среде в присутствии диэтилдитиокарбамата образует соединение, окрашенное в голубой цвет.

Лекция 16. Лактоны ненасыщенных полиоксикислот

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Лактоны ненасыщенных полиоксикислот.

Кислота аскорбиновая. Acidum ascorbinicum.

По химическому строению кислота аскорбиновая представляет γ-лактон-2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты. Ввиду наличия в молекуле двойной связи возможно существование геометрических цис- и транс-изомеров кислоты аскорби­новой. Однако пока известен только один из них — цис-изомер. Два асимметри­ческих атома углерода в положениях 4 и 5 обусловливают существование четырех оптических изоме­ров и двух рацематов. Все они получены синтетически, однако только L-изомер является физиологи­чески активным.

Витамин С (аскорбиновая кислота) сначала получил извест­ность как противоцинготный препарат. Но затем оказалось, что он эффективно поддерживает сопротивляемость организма ин­фекциям и простудам. Этот витамин повышает эластичность стенок сосудов, снимает отложение на них холестерина и оста­навливает развитие атеросклероза. Недавно установлено, что водорастворимый витамин С действует как антиоксидант, дезак­тивируя свободные радикалы сигаретного дыма (последние уве­личивают адгезионную способность лейкоцитов крови и способ­ствуют, таким образом, отложению бляшек на стенках крове­носных сосудов, увеличивая риск сердечно-сосудистых и легоч­ных заболеваний).

Кислоту аскорбиновую можно выделить из растительного сырья, в частности из плодов шиповника. Вначале получают водные экстракты, сгущают их до сиро­пов в вакууме, осаждают сопутствующие вещества (спиртом и эфиром), а остаток очищают хроматографическим методом и перекристаллизовывают.

Крупномасштабное производство аскорбиновой кислоты основано на превращении D-глюкозы, которую на первой ста­дии восстанавливают электрохимически или каталитически (над никелем Ренеля) до D-сорбита (1). Этот шестиатомный спирт окисляют микробиологически на Acetobacter suboxydans в L-сорбозу (2а). Затем после диизопропилиденовой защиты двух пар цис-расположенных гидроксильных групп в α-L-сорбо-фуранозе (26) проводят окисление соединения (3) перман-ганатом калия и после снятия защиты получают смесь тауто-меров (4). 2-Оксогулоновую кислоту (46) превращают путем кислотно-катализируемой циклодегидратации и енолизации че­рез 3-оксолактон (5а) в L-аскорбиновую кислоту (56):

Фармакопейный препарат – Кислота аскорбиновая (табл.1), идентифицируется по показателям температура плавления, удельное вращение и в последнее время по ИК спектру. Он легко растворим в воде, растворим в спирте практически нерастворим в эфире и хлороформе.

Таблица 1. Свойства кислоты аскорбиновой

Acidum ascorbinicum-кислота аскорбиновая

Белый кристаллический порошок без запаха, кислого вкуса. Т.пл,190-193ºC (с разл.). Удельное вращение от +22 до +24 град.(2% водный р-р)

Химические свойства аскорбиновой кислоты связаны с наличием лактонного кольца и ендиольной группировки. Наличие двух гидроксильных групп у атомов углерода, соединенных двойной связью обусловливает, как это свойственно енольным формам, кислый характер. Сопряжение карбонильной группы с двойной связью также влияет на усиление кислого характера ендиольных групп. Кислород карбонильной группы образует водородную связь с атомом водорода гидроксильной группы при С2, поэтому кислые свойства выражены в большей степени, чем у ОН группы:

Важнейшим химическим свойством кислоты аскорбиновой является ее способность к окислительно-восстановительным превращениям, что обусловлено подвижными атомами водорода ендиольной группировки. Благодаря этому она является переносчиком водорода в ферментных системах организма. Под действием окислителей кислота аскорбиновая легко окисляется в кислоту дегидроаскорбиновую:

аскорбиновая кислота дегидроаскорбиновая кислота

Кислотные и восстановительные свойства аскорбиновой кислоты лежат в основе ее качественного и количественного анализа.

В кристаллических формах аскорбиновая кислота довольно стабильный продукт. В растворах даже при действии слабых окислителей, таких как кислород воздуха, особенно под действием света она легко окисляется. Конечным продуктом окисления аскорбиновой кислоты является щавелевая кислота. При действии разбавленных щелочей она ведет себя как однооснованая кислота. Разрыва лактонного цикла в этих условиях не происходит, а образуются нейтральные растворимые монощелочные соли:

Подлинность.

Первая группа реакций – реакции кислотного характера.

1. Водный раствор аскорбиновой кислоты окрашивает синюю лакмусовую бумажку в красный цвет.
2. Реакция с сернокислым железом (II) FeSO₄. Реакция проводится в присутствии NaHCO₃.

Вторая группа реакций – окислительно-восстановительные.

1. Реакция образования серебряного зеркала.

2. Реакция с красителем 2,6-дихлорфенолиндофенолом. Восстановительными свойствами кислоты аскорбиновой обусловлено превращение окрашенного в синий цвет 2,6-дихлорфенолиндофенола в бесцветное лейкооснование:

3. Взаимодействие с реактивом Феллинга. Образуется оранжево-желтый осадок закиси меди.

4. Взаимодействие с хлорным железом в присутствии гексацианоферрата (III) калия:

5. Взаимодействие с йодом. Сопровождается окислением аскорбиновой кислоты с обесцвечиванием йода:

6. Взаимодействие с перманганатом калия. Считается, что аскорбиновая кислота окисляется до дегидроаскорбиновой, однако на самом деле происходит образование смеси продуктов окисления.

7. Взаимодействие с медным купоросом с добавлением потом роданистого аммония приводит к образованию белого осадка одновалентной соли меди (роданида меди 1).

8. Физико-химичексие свойства. Определение удельного вращения.

Количественное определение. Для количественного определения аскорбиновой кислоты используют несколько методов. Одним из наиболее простейших является классическая алкалиметрия. Известно, что при взаимодействии с разбавленными щелочами образуется монощелочная соль аскорбиновой кислоты. Недостатком данного метода является возможность окисления кислоты и внесение соответственно погрешности в определение.

1. Метод алкалиметрический, прямого титрования. Индикатор фенолфталеин. Фактор эквивалентности =1.

2. Фармакопейный метод – йодатометрический, способ прямого титрования. Индикатор крахмал, среда кислая, титруют в присутствии К1.

3. Метод йодометрический, способ прямого титрования. Индикатор крахмал.

4. Метод йодохлорметрический. Способ прямого титрования. Индикатор крахмал.

5. Метод цериметрический, способ прямого титрования. Среда разбавленная серная кислота. Индикатор ортофенантролин железный комплекс.

6. Физико-химичексие методы. Метод поляриметрический.

7. Метод фотоэлектроколориметрический, основанный на цветных реакциях с 2,6-дихлорфенолиндофенолом, фосфорномолибденовой кислотой и другие методы.

Применение. Применяют при цинге, кровотечениях, различных интоксикациях и других заболеваниях. Формы применения внутрь в виде порошков, таблеток, гранул, драже и других. Внутримышечно в виде растворов 5 и10% и внутривенно в виде растворов и лиофильно высушенных препаратов 0,05 г.

Для лучшей переносимости используют в форме аскорбата натрия.

Хранение. В банках оранжевого стекла, хорошо закупоренных и залитых парафином во избежание окисления. Растворы хранят в защищенном от света месте. Лучше всего хранится лиофильно-высушенный порошок для инъекций.

Стабилизация растворов аскорбиновой кислоты. Аскорбиновая кислота является высоколабильным веществом, склонным к окислению. Для стабилизации применяют антиоксиданты: метабисульфит натрия (Na₂S₂O₅) или сульфит натрия в количестве 2,0 г на 1 л 5% раствора. С целью снижения болевого эффекта от инъекций в раствор добавляют гидрокарбонат натрия.

Аминокислоты и их производные.

Аминокислоты существуют на нашей планете более трех миллиардов лет. Это доказано исследованием ископаемых микроорганизмов. Существуют они и вне Земли, что доказано хроматографическим анализом органических фрагментов метеоритов. В водных экстрактах лунных пород найдены следы глицина и аланина.

Аминокислоты – это органические соединения, физико-химическое поведение и разнообразие реакций которых объясняются одновременным присутствием в молекуле основной аминогруппы –NН₂ и кислой карбоксильной группы:

Аминокислоты играют важную роль в биологических процессах оргакнизма, т.к. являются источником для построения жизненнонеобходимых веществ – белков, пептидов, ферментов. Аминокислоты играют ведущую роль в азотном обмене. Они широко распространены в природе и являются структурными элементами белковых молекул. Из белковых гидролизатов получено более 20 аминокислот. Как известно, белки состоят из большого количества аминокислот. Некоторые из них условно названы «заменимыми» кислотами, т.к. синтезируются в организме человека в количестве, достаточном для удовлетворения потребности организма.

Другие аминокислоты получили называние «незаменимые». Они н6е синтезируются в организме человека или синтезируются в недостаточном количестве и должны пополняться с пищей.

1. В зависимости от расположения амино- и карбоксильной группы различают α-, β-, γ- и другие амитнокислоты.

АМИНОКИСЛОТЫ

– серосодержащие
– содержащие гидроксильную группу

Особенности строения и химических свойств алифатических аминокислот.

Специфичность применения и анализа качества лекарственных препаратов группы аминокислот связана с особенностями их кислотно-основных свойств. α-Аминокислоты являются амфотерными электролитами (амфолитами). Аминокислоты образуют внутренние соли в виде биполярного иона в результате взаимодействия основной аминогруппы с кислой карбоксильной:

При подкислении вследствие нейтрализации карбоксильной группы аминокислота превращается в катион. В щелочной среде нейтрализуется аммонийная группа и аминокислота становится анионом:

Для каждой α-аминокислоты характерна изоэлектрическая точка, т.е. такое значение рН, при котором указанные выше ионы находятся в равновесии.

Аминокислоты имеют асимметрический атом углерода и для них характерна оптическая пространственная изомерия. Фармакологически активны, как правило, только аминокислоты L-ряда. Аминокислоты D-ряда обнаружены только в некоторых природных антибиотиках.

Групповые реакции α-аминокислот.

Групповой реакцией для α-аминокислот , применяемой для определения подлинности лекарств этого ряда является нингидриновая проба:

Реакция проходит в несколько стадий. Вначале аминокислота разрушается ( при нагревании в присутствии гидроксида натрия) с образованием альдегида, аммиака и углекислоты. Выделившийся аммиак сразу же вступает в реакцию с нингидрином и дикетогидринденом:

В результате реакции образуется аммонийная соль енольной формы дикетогидринденкетогидринамина, имеющая сине-фиолетовую окраску.

Реакцию с нингидрином используют в НТД для испытания подлинности всех препаратов аминокислот ( за исключением ацетилцистеина).

2. Для идентификации аминокислот широко используется их способность к образованию внутрикомплексных соединений хелатной структуры с солями тяжелых металлов. Наиболее характерна реакция с солями меди.

образуется окрашивание или осадок, позволяющие идентифицировать лекарственное вещество.

3. Для многих аминокислот характерна реакция сплавления с тиоцианатом калия. При этом образуется плав черного цвета. Пробирку закрывают бумагой смоченной раствором свинцового сахара (ацетата свинца П). Наблюдается появление черного пятна.

В настоящее время суммарное производство α-аминокислот составляет в мире около полумиллиона тонн в год. Оно стало крупнотоннажным благодаря их широкому применению как в медицине, так и в сельском хозяйстве (ростстимулируюшие кормовые добавки) и в пищевой промышленности (вкусовые и консервирующие вещества). О практическом значении индиви­дуальных аминокислот говорят масштабы их химического и биохимического синтеза: триптофан производят в количестве от 0,2 до 0,3 тыс. т, глицин – 7-10 тыс. т, лизин – около 50 тыс. т, метионин – 150-200 тыс. т и глутаминовую кислоту – более 200 тыс. т в год.

Glycinum. Глицин. Аминоуксусная кислота.

Единственная аминокислота, не образующая оптических изомеров. Заменимая аминокислота, центральный нейромедиатор тормозного действия. Улучшает метаболические процессы в головном мозге. Получают амидированием хлоруксусной кислоты под давлением.

Качественные реакции аналогичные для альфа-аминокислот (нингидриновая проба).

Количественное определение – высокоэффективная жидкостная хроматография.

Применение в таблетках по 0.1 г для улучшения мозгового кровообращения.

Acidum glutaminicum.Кислота глутаминовая.

Описание. Белый кристаллический порошок кислого вкуса с едва ощутимым запахом. Мало растворяется в холодной воде, лучше в горячей. Нерастворима в органических растворителях.

Глутаминовая кислота (2-амино-1,5-пентандиовая кисло­та) находит применение при лечении заболеваний ЦНС (эпилепсии, психозов; у детей – при полиомиелите и задержке психического развития). Ее натриевая соль используется как вкусовая и консервирующая добавка в пищевые продукты. Глу-таминовую кислоту синтезируют на основе акрилонитрила, который гидрокарбонилируют в присутствии катализаторов (триарил-фосфинкарбонилы кобальта или рения) до нитрилальдегида (9). Последний превращают по методу Штреккера в аминодинитрил глутаровой кислоты (10), который затем омыляют в присутствии щелочи при 100 °С в D,L-динатрийглутамат. Рас­щепление рацемата на индивидуальные энантиомеры осу­ществляют кристаллизацией его раствора в присутствии L-глутаминовой кислоты (L-форма соли при этом выпадает в оса­док):

Подлинность.

1. Цветная реакция с нингидрином.
2. Реакция с раствором СuSО₄ – голубое окрашивание.
3. Сплавление с роданистым калием.
4. Для испытания подлинности кислоты глутаминовой ГФ Х рекомендует цветную реакцию с резорцином в присутствии концентрированной серной кислоты. Кислота глутаминовая при нагревании с этими веществами образует плав красного цвета, который при растворении в растворе аммиака приобретает красно-фиолетовое окрашивание. Реакция основана на дегидратации кислоты глутаминовой до пирролидонкарбоновой и конденсации последнего с резорцином, при этом раствор имеет характерную зеленую флуоресценцию.

4. По удельному вращению раствора кислоты глутаминовой (5% раствор в разведенной соляной кислоте). Удельное вращение должно быть от 30 до 32,5 град.

Количественное определение.

1. Метод алкалиметричексий по Серенсену, способ прямого титрования, индикатор фенолфталеин. Способ заключается в образовании Шиффова производного по аминогруппе кислоты с формальдегидом и последующим титрованием щелочью обеих карбоксильных групп.

Аминокислоты в водных растворах ведут себя как биполярные ионы. В связи с этим непосредственное титрование аминокислот раствором NаОН затруднено. Для количественного определения аминокислот применяется так называемое формольное титрование. Образующееся производное имеет сильно кислых характер и дает четкую точку эквивалентности по фенолфталеину.

2. Алкалиметрический метод прямого титрования щелочью в присутствии индикаторов бромтимолового синего или нейтрального красного ( до оранжевого окрашивания). В этом случае оттитровывается только одна карбоксильная группа:

3. Метод Кьельдаля. Метод заключается в полной минерализации образца. При разрушении образуется аммонийный азот, который и оттитровывают.

4. Фотоэлектроколориметроический метод основанный на цветных реакциях с нингидрином или солями тяжелых металлов.

5. Поляриметрический метод.

Хранение. В хорошо укупоренной таре в защищенном от света месте.

Применение. Применяется в медицине для лечения заболеваний ЦНС, главным образом при лечении различных нервных расстройств (эпилепсия, реактивные психозы и т.д.). применяют внутрь в виде таблеток 0,25 и 0,5 г, 1% раствора в 25% растворе глюкозы, внутривенно в виде 1% раствора. Выпускается также в виде порошков.

Количественное определение аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах методой йодометрии

Количественное определение аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах методой йодометрии

Скачать:

Предварительный просмотр:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ШКОЛА № 2088

(ГБОУ Школа № 2088)

«Лабораторный химический анализ»

Возрастная категория 14-17 лет

Количественное определение аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах методой йодометрии

Шумаков Антон, 9 класс, возраст (15)

Якуб Виктор Иванович

Учитель химии, телефон 89267107034,

эл. Почта: wiktor_86@mail.ru

Из всех факторов, которые оказывают влияние на здоровье человека и от которых зависит его работоспособность, наиболее важным является рациональное питание. Рациональное питание включает оптимальное обеспечение организма энергией, пищевыми веществами для построения и обновления органов и тканей.

Недостаток или избыток питания способствуют нарушению жизнедеятельности организма. Результат несбалансированного питания—плохое самочувствие, быстрая утомляемость, истощение. Длительное нарушение принципов рационального питания сопровождается снижением защитных функций организма, развитием различного рода болезней, что в конечном итоге сказывается на продолжительности жизни. Избыточное питание приводит к нарушению обменных процессов в организме и нередко способствует возникновению заболеваний сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, опорно-двигательного аппарата и других органов.

Состав пищи сложен и разнообразен. В ней имеютсявитамины—низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом организме[1].

Одним из наиболее востребованных человеком витаминов является аскорбиновая кислота (витамин С). Суточная потребность в нёй составляет от 50 до 100 мг [2], а недостаток этого витамина наносит наибольший ущерб здоровью.

Цель работы: освоить методику определения содержания аскорбиновой кислоты в овощах и фруктахметодом иодометрии.

1.Собрать, проанализировать и изучить литературные источники по теме исследования.

2.Провести качественное определения наличия аскорбиновой кислоты в продуктах питания

3.Определить содержание аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах методом количественного анализа.

4.Проанализировать полученные результаты, сравнить полученные результаты с литературными данными.

Гипотеза. Действительно ли больше всего аскорбиновой кислоты содержат цитрусовые по сравнению с другими объектами исследования.

Объект исследования : овощи, фрукты; аскорбиновая кислота.

Предмет исследования – уровень содержания аскорбиновой кислоты в овощах, фруктах.

1. Аскорбиновая кислота, ее физиологическое действие, свойства и методы определения

1.1.Физиологическое действие аскорбиновой кислоты на организм

Аскорбиновая кислота была открыта в 1927 году венгерским учёным А.Сент-Дьёрдьи, который выделил её из апельсинового и капустного соков. Он назвал вещество гексуроновой кислотой, а когда в 1932 году были доказаны его противоцинготные свойства—аскорбиновой («против скорбута», от лат.скорбут—цинга).

Строение аскорбиновой кислоты было установлено в 1932-33 гг. Мишелем и Хирстом. Она находится в тесной структурной связи с моносахаридами и является производным L-гулоновой кислоты (γ-лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты):

Рисунок – 1 – Структурная формула аскорбиновой кислоты

Бесцветные кристаллы аскорбиновой кислоты хорошо растворимы в воде, хуже — в спирте, плохо – в глицерине и ацетоне.

Аскорбиновая кислота—сильный восстановитель и легко окисляется даже слабыми окислителями, превращаясь при этом в дегидроаскорбиновую кислоту. При взаимодействии с растворами щелочей она образует еноляты, с хлорангидридами высших жирных кислот – сложные эфиры, с катионами металлов (Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 3+ ) – комплексы.

Аскорбиновая кислота участвует в процессах тканевого дыхания, вступая в окислительно-восстановительные реакции, активизирует процессы деления клеток и регенерации тканей, влияет на процессы биосинтеза белка и его состав, повышает иммунитет.

Аскорбиновая кислота не синтезируется в организме человека и должна поступать с пищей в необходимых количествах, хотя у большинства млекопитающих синтез витамина С не утрачен.

Аскорбиновая кислота, поступающая с пищей, практически полностью усваивается в тонком кишечнике. Излишки витамина С выводятся с мочой в течении нескольких часов.

Физиологическая роль и основные функции витамина С в организме человека:

• Принимает участие в синтезе коллагена, который является основным структурным белком соединительной ткани. Коллаген выполняет в соединительной ткани роли каркаса, словно металлическая основа в железобетоне. При недостатке коллагена или нарушении его структуры прочность соединительной ткани уменьшается, а, значит, пострадает весь организм, поскольку соединительная ткань содержится во всех органах и системах.
• Участвует в синтезе норадреналина и серотонина, выполняющих важную роль в передаче нервных импульсов. В случае недостатка аскорбиновой кислоты может нарушиться образование и этих трансмиттеров, что негативно скажется на функционировании нервной системы. Например, пониженный уровень серотонина и норадреналина способен привести к развитию депрессивных состояний, беспокойству, снижению жизненного тонуса, мигреням, нарушениям сна, к навязчивым состояниям и маниакальным психозам, чувству раздражения и тревоги, снижению памяти и концентрации внимания, к агрессивному поведению, к замедлению движений и речи, к снижению либидо.
• Аскорбиновая кислота участвует в синтезе карнитина. В организме человека карнитин оказывает анаболическое, антигипоксическое действие, активирует жировой обмен и способствует снижению массы тела, улучшает регенерацию поврежденных тканей, улучшает аппетит, участвует в детоксикацииксенобиотиков и органических кислот, выполняет нейрозащитное действие и обладает защитным эффектом при апоптозе. При недостатки витамина С синтез карнитина уменьшается и все описанные положительные эффекты от его присутствия в организме начинают уменьшаться.
• Витамин С принимает участие в образовании желчных кислот из холестерина, что способствует выведению его излишков из организма, а, значит, приводит к снижению уровня холестерина в крови. Таким образом, можно сказать, что регулярное употребление достаточного количества аскорбиновой кислоты будет способствовать снижению риска развития атеросклероза.
• Аскорбиновая кислота обеспечивает гидроксилирование кортикостероидных гормонов. Кортикостероидные гормоны выполняют множество важных функций в организме, например, регулируют механизмы адаптации во время стресса, повышают иммунитет, управляют обменом веществ и т.д. При недостатке витамина С синтез кортикостероидов может быть нарушен, что выразится в снижении иммунитета, повышению заболеваемости ОРВИ , нарушению реакций адаптации и другим негативным последствиям.
• Аскорбиновая кислота — мощный антиоксидант, который напрямую защищает белки , липиды , ДНК и РНК от повреждения их свободными радикалами и перекисями. Витамин С поддерживает в клетках восстановлены глутатион на оптимальном уровне (по соотношению восстановленного и окисленного глутатиона можно судить об оксидативном стрессе), обеспечивает защиту SH-групп ферментов от окисления, восстанавливает антиоксидантную активность токоферола. Выполняя функцию антиоксиданта, аскорбиновая кислота повышает устойчивость организма к воздействию негативных внешних факторов (токсины, радиация), предупреждает развитие онкологических заболеваний и замедляет процессы старения в организме (свободнорадикальная теория старения).
• Аскорбиновая кислота оказывает влияние на обмен в организме некоторых микронутриентов, например, участвует в восстановлении трехвалентного железа в более усвояемое двухвалентное. Благодаря витамину С повышается биодоступность железа, поступающего с растительной пищей.
• Показана связь между витамином С и обменом других витаминов, в частности, тиамина, ниацина, рибофлавина, фолиевой кислоты, пантотеновой кислоты, биофлавоноидов.
• В настоящее время имеются многочисленные научные подтверждения того, что аскорбиновая кислота принимает участие в поддержании нормальной иммунной реакции организма на уровне клеток и гуморальном уровне[3].

Трагическое последствие отсутствия витамина С, именуемое цингой, человечество испытало гораздо раньше, чем узнало об этом витамине. Известно, что римские легионеры во время длительных походов болели цингой из-за недостатка в пище витамина С. Цинга была бичом для мореплавателей и путешественников.

Но люди не были совсем беззащитны перед авитаминозом. Эмпирически, путём накопления многовекового опыта создавались методы борьбы с цингой. О противоцинготных свойствах фруктов и овощей хорошо был осведомлён знаменитый английский мореплаватель Джеймс Кук. В одном из длительных плаваний ни один член экипажа не заболел цингой, потому что все участники экспедиции пили морковный и лимонный сок и ели квашеную капусту 6.

Таблица 1 – Содержание витамина С в различных продуктах