FARBREAKTIONEN

FARBREAKTIONEN
1. Farbgebende Strukturen
2. Gruppenreaktionen
3. Weitere Nachweisreaktionen
1

1. Farbgebende Strukturen
• Radikale
Nachweis f.
Phenothiazine
(Licht, O 2
)
R'
N
S
R'
N
R
-e
+e
R
.
R'
N+
_
S
R
tiefrot
R'
N+
.
S
R'
N
.
S +
R
R
Disproportionierung
S
R'
N+
S+
Phenothiazinium-Ion
R
+H 2 O
H
R'
N+
S
O+
H
R'
R
N+
- 2H +
S
O
Sulfoxid
R
R'
R'
Radikale
N
S
farblos
R
O
Ox.
Luft
N
S
Chinonimin
rot
R
O
2

• Komplexe
Zwikker-Reaktion (Cobalt(II)-salz, bas. Milieu)
Nachweis der Lactam-Struktur
positiv bei Barbitursäuren, Hydantoinen, Purinen u.a.
O
H
N
H R H
O N O
N Co N
H
N
O
1. Variante: MeOH + CoNO 3
+ CaCl 2
+ NaOH
pinkfarbener, oktaedrischer Komplex
O
H
N
R
O
H
2. Variante: CoNO 3
+ Amin
violetter, tetraedrischer Komplex, empfindlicher als 1.
• Azoverbindungen
O
N
N
O
OH
3

• Polymethine
als vinyloge Carbonsäuren oder Derivate auffaßbar
R
*
n
*
R
X
Y
X
n
Y
Typen von Polymethinen:
Oxonole
+
HO
R
nO
vinyloge Acidium-Ionen
R
O
nO
-
_
O
vinyloge Carboxylat-Ionen
O
_
COO
Phenolphthalein-Dianion
4

Cyanine
R
+ vinyloge Amidinium-Ionen
N
nN
H
NH 2
OEt
+
H 2
N
N
H
Ethacridin-Kation
R
Merocyanine
O
Nn
O
vinyloge Amide
OH
C- Polymethin
+
CH 2
_
O
N +
CH 3
Adrenochrom
Vitamin A (nach Carr Price)
Ist ein C der Kette durch ein gleich hybridisiertes Heteroatom ersetzt, z. B. Stickstoff,
entstehen Azapolymethine.
5

Beispiele für Farbreaktionen, die auf der Bildung von
PolymethinFarbstoffen beruhen
a) Anionische Polymethinfarbstoffe
• Aktivierte Methylengruppen (bas. Milieu, Polynitroverbindung)
R
O
H
NO 2
N
-
O
R'
Na +
O
+
R
O
O + -
O
NO 2 N Na +
- 2H
-
NO 2 NO 2
H
H R'
R
R'
Na + O
Meisenheimer-Salz Zimmermann-Salz
-
Überschüssige Nitroverbindung
Nachweis von z.B. Diazepam, Salicylsäure, Cardenolide, 17-Ketosteroide
6

• Vitali-Morin-Reaktion (mit rauchender HNO 3
, Aceton (Morin), KOH)
nicht spezifischer Nachweis für Tropasäureester
R CH 2
OH
R CH 2
O-NO 2
O
O
HNO 3
O
O
NO 2
-HNO 3
+HNO 3
R
CH 2
R
CH 2
OH
O
O
NO 2
+H 2
O
-H 2
O
O
O
NO 2
-
+OH , -H 2
O
-
-OH , +H 2
O
R
O
CH 2
OH
_ -
R
O
CH 2
OH
R
O
CH 2
OH
O
NO 2
O
+
N
O
O
N
O
O
O
Azaoxonole
7

• Murexid-Reaktion
nichtspezifischer Nachweis
für Xanthine (auch Barbitursäuren
und Ureide positiv)
bei methyl. Xanthinen entsteht
mit HNO 3
8-Nitroverbindungen
Ersatz von HNO 3
durch H 2
O 2
und HCl
O
O
HN
HN
O
O
N
H
Harnsäure
HN
O
N
H
O
N
H
H
N
N
H
NH 2
O
N
O
O
O
HNO 3
Ox.
HNO 3
H + , H 2 O
O
N
H
+
+ H + - H 2
O
NH
O
O
O
O
HN
HN
O
N
H
Alloxan
O
O
O
H
N
O
O N O NH 2
H
(Pseudoharnsäure)
O
N
H
NH
O
O
HN
O
N
H
N
+
OH
O
H 2 O
- CO 2
- NH 3
O
N
H
O
O
NH
O
O
HN
H
N
N
H
O
N
H
O
Parabansäure
NH 2
O
Aminobarbitursäure
Purpursäure
+NH 3
O
HN
O
N
H
N
-
O
O
O
N
H
NH
O
Azaoxonol
O
HN
O
N
H
N
O
O
O
N
H
NH
O
Murexid
8

) Kationische Polymethinfarbstoffe
Phenol – Aldehyd – wasserentziehende Säure
• Chromotropsäurereaktion (mit 1 Formaldehyd + Schwefelsäure)
HO 3 S
OH
H H
+ +
O
HO
SO 3
H
HO 3
S
OH
HO
SO 3
H
-2 H 2
O (H 2
SO 4
)
HO 3
S
H
H
SO 3
H
O
HO 3
S
OH
HO
SO 3
H
Ox. (H 2
SO 4
)
HO 3
+
S
H
SO 3
H
S
H
SO 3
H
O
violett
HO 3
+
O
HO 3
S
OH
HO
SO 3
H
HO 3
S
OH
HO
SO 3
H
9

• Marquis-Reaktion
Nachweis von Morphin und Morphin-Derivaten
(mit 2 Formaldehyd + Schwefelsäure)
OH
OH
OH
O
O
O
+ 2 +
O
O
O
H +
OH
+ OH
OH
OH
O
O
O
+
O
violett
10

Heteroaromat – Aldehyd – wasserentziehende Säure
• Van-Urk-Reaktion (4-Dimethylaminobenzaldehyd und
Fe(III)-chlorid, Schwefelsäure)
Nachweis von Mutterkornalkaloiden
R2
N
H
R1
+
OHC
N
schwach sauer
stark sauer
Lösungsmittel + sauer
R2
R2
R2
R2
R1 R1
R1
R1
N
H
farblos
N
N
H
gelb
+
N
H
+
N
H
-H +
verdünnen mit
Lösungsmittel
N
H
violett
N +
-H + , -2e -
R2
R2
R2
R2
R1 R1
R1 R1
N
H
+
N
H
N
H
N
H
blau
N
N +
11

1. Nachweis von Aminen
2. Gruppenreaktionen
a) mit Folins Reagenz (1,2-Naphthochinon-natriumsulfonat, Na 2
CO 3
-Lsg.)
• aliphatische primäre Amine mit mind. 1 H-Atom am -C-Atom
O
O
OH
O
N H 2
R
N
R
Tautomerie
N
R
SO 3
-
SO 3
-
Schiff'sche Base
SO 3
-
OH
O
Hydrolyse
SO 3
-
NH 2
+ Schiff'sche Base
HN
N
OH
R
violett
SO 3
-
12

• aliphatische primäre u. sekundäre sowie aromatische Amine mit
mind. 1 tert. -C-Atom (!)
O
SO 3
-
O
R
H
N
R'
-
O 3
S
O
H
-
O
+ R'
N
R
-HSO 3
R
O
N+
R'
O
-
-
+OH
-H 2 O
für R=H
O
O
-
Chinonimin, gelb
N
R
b) Addition an Chinone (sekundäre aliphatische Amine)
O
OH
O
O
O
O
HN
CH 3
R
OH
N CH 3
CH 3
- 2H
O
rot
N CH 3
CH 3
13

c) mit Ehrlich`s Reagenz = 4-Dimethylaminobenzaldehyd
(aliphat. u. aromat. Amine)
NH 2
+
N
CHO
N
H
C
Schiffsche Base
N
d) mit Furfural
NH 2
+
O
CHO
N
H
C
O
H +
H 2 O
N
H
C
OH
OH
N
C H
O
O
H
+ Ph-NH 2
-H 2 O
N
O
N
H
N
OH
N
N H OH H
+
N
H +
tiefrot
14

a) Diazotierung und Kupplung mit Natriumnitrit/HCl + Kupplungsreagenz
(-Naphthol, Bratton-Marshall) (primäre aromat. Amine)
NaNO 2 + HCl HNO 2 NaCl
_
HNO 2 + HCl [NO] + Cl + H 2 O
+
NH 2
+
N
NO + N
O
N N
O
(schwach basisch)
Bratton-Marshall = N-(1-Naphthyl)ethylendiamin-dihydrochlorid
+
+ NH
H N
3
2
2 Cl _
(Kupplung im schwach sauren Milieu)
f) Chen-Kao-Reaktion (für -Aminoalkohole)
mit Kupfersulfat-Lsg + Natronlauge, anschließend Ether
OH
R
NR 2
Cu 2+
OH _
H
O
Cu
N
R N O
H
R 2
violett
R 2
R
2+
15

2. Nachweis von Aminosäuren
a) Ninhydrin-Reaktion
O
O
O
+H 2
O
-H 2
O
O
O
H
O
O
H
R
NH 2
O
OH
O
O
OH
N
H
R
COOH
O
O
-H 2
O
-CO 2
O
N C
H
R
OH
N C
H
R
H 2
O
-R-CHO
O
O
O
NH 2
+H 2
O
-NH 3
OH
OH
OH
OH
O
Ox.
O
NH
O
N
O
OH _
O
O
HO
O
O
O
O
N
N
O
_
O
Ruhemanns Purpur
O _
O
O
O
O
N
_
O
16

) Waser/Karrer-Reaktion
mit 4-Nitrobenzoylchlorid in Pyridin/H 2
O, Na 2
CO 3
-Lsg.
O
R
NH 2
COOH
+
Cl
O
NO 2
-HCl
R
HN
OH _
NO 2
O
R
R
O
O
N
H
HO
O
_
O
N
NO 2
-H 2
O
R
H
N
O
O
(...)
NO 2 Azaoxonol-Anion
violett
Azlacton
NO 2
-
+OH
-H 2
O
c) mit 2,4-Dinitrofluorbenzol
O 2
N
F +
H2N
NO 2
R
COOH
-HF
O 2
N
NO 2
N
H
R
COOH
17

3. Nachweis von phenolischer OH-Gruppen
a) mit Fe(III)-chlorid
3-
_
O
_
O
_
O
Fe 3+
_
O
_
O
_
O
violett
b) mit Gibbs-Reagenz (2,6-Dichlorchinon-chlorimid ), für p-freie
Cl
O N Cl
H 2 O
-HOCl
O
Cl
NH
+
-2H
_
O
Cl
Cl
Cl
O
N
_
O
Cl
Indophenol
18

c) mit Millons-Reagenz, für p-besetzte
OH
OH O O OH
N
N
R
O
HNO 2 + Hg 2+ Hg
O
N
R
R
R
N O O R
rot
a) Emerson-Reaktion, für p-freie oder mit oxidativ leicht abspaltbaren Resten
(Halogen, Carboxyl, Sulfonsäure, Hydroxy, Methoxy)
mit 4-Aminophenazon + Oxidationsmittel (Kaliumhexacyanoferrat(III))
optimales Reaktionsmilieu pH 8
H 3
C NH 2
C H 3
N
N
Ph
O
+
OH
+4 OH _
-4 H 2 O
-4e
C H 3
C H 3
N
N
Ph
N
O
O
19

4. Steroidanalytik
a) Umberger-Reaktion A B
Ring-A-Analytik, mit Isonicotinsäurehydrazid
C
D
Ring-A-Varianten:
HO
Phenol (Estradiol)
O
O
ungesättigtes Keton
(Progesteron)
Dien-on (Prednison)
Umberger-Reaktion ist für Typ II und III
O
O
O
NH 2
N
+ H
N
N
N
H
N
N
Hydrazon, fluoreszierend
max.
= 380nm
O
N
N
H
max.
= 405nm
20

) TTC-Reaktion (Ring-D-Analytik, mit Triphenyltetrazoliumchlorid)
OH
O
OH
OH
+
+ N
N
N
N
OH
OH
O
O
OH
O
nachgewiesene Strukturen
O
NH N
N N
+ nm
c) Porter-Silver-Reaktion (Ring-D-Analytik, mit Schwefelsäure, Phenylhydrazin)
OH
OH
OH
O
O
OH
+H +
-H 2 O
O
OH
OH
OH
O
OH
O
O
+
H
N
NH 2
N NH N NH
O
OH
H + +
nachgewiesene Struktur
-H 2 O
21

d) Liebermann-Burchard-Reaktion (Ring B Analytik)
mit Chloroform, doppeltes Volumen Acetanhydrid, H 2
SO 4
positiv bei Δ 5 ungesättigten Steroiden (z. B. Cholesterol)
HO
+ Ac 2 O, H +
O
A B A B A B
- HOAc
O
- HOAc
"Hydrid-Akzeptoren" -
- H
H 2
SO 4
H
+
B A A B
+
H
B
A
A
B
B A A B
H
- H + B A B
+
- H -
A
600 - 630 nm
blau - blaugrün
22

5. Nachweis für Carbonsäuren und Ester
Hydroxamsäure-Reaktion (mit Thionylchlorid (evtl.), Hydroxylamin, Fe(III))
3
R
O
OH
SOCl 2
3
R
O
Cl
H 2 N-OH
3
R
O
N
H
OH
R
H
N
O O
+ Fe 3+
-3 H + O Fe O
R
HN
O O N
H
R
rot
6. Nachweis für Guanidine
Sakaguchi-Reaktion (mit α-Naphthol, Hypobromit)
R
H
N
NH 2
NH
OH
+ + BrO -
O
Br
OH
HN
N
R
NH
23

7. Nachweis für Pyridine
Zincke-König-Spaltung (mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol,
anschließend ethanolische KOH)
O 2
N
NO 2
+
N
O 2
N
N NO
+
2
Cl _
OH_
Cl
O 2
N
N NO 2
H
OH
N
O 2
N
OH
O 2
N
OH _
NO 2 N NO 2
O tiefrot
...
24

8. Nachweis für Alkohole
a) mit Cer(IV)nitrat-Lösung Bildung von Cer(IV)alkoholaten
Farbwechsel von gelb nach rot
b) mit Chromsäure
3 R-CH 2
OH + 4 CrO 3
+ 6 H 2
SO 4
3 R-COOH + 9 H 2
O + 2 Cr 2
(SO 4
) 3
grün
2 R-CH-OH + 2 CrO 3
+ 3 H 2
SO 4
3 R-C=O + 6 H 2
O + Cr 2
(SO 4
) 3
R
grün
tertiäre Alkohole ergeben gelb-rote Chromsäureester
c) Malaprade-Spaltung von Polyalkoholen
mit Periodat im wäßrigen Milieu
OH
OH
OH
O
O
I
O
O
O
O
OH
OH
O
I
O
OH
- IO 3
-
- H 2
O
H
O
H
+
H
H
O
OH
H
H
O
OH
- H 2
O
OH
OH
OH
O
O
I
O
O
OH
O
O
OH
O
I
O
OH
- IO 3
-
- H 2
O
H
O
H
+
H
25
O
OH

3. Weitere Nachweisreaktionen
a) Adrenochrom-Reaktion
(im sauren, NaNO 3
)
Phenylethylamine mit Brenzkatechinstruktur
und sekundärer Aminogruppe (Epinephrin)
rote Lösung, da Adrenochrom-Bildung
HO
HO
O
_
O
OH
H
N
+
N
OH
H
Ox.
-H 2
O
O
HO
HO
OH
H
N_
OH
N
Phenylethylamine mit Brenzkatechinstruktur
und primärer Aminogruppe (Norepinephrin)
gelbe Lösung, da lediglich Nitrierung
O
OH
O
OH
-H 2
_
O
+
N
O
N
HO
O
HO
N
26

) Seliwanoff-Reaktion HC
für Glucose und Fructose
z. B. als Sprühreagenz –
Thymol / Schwefelsäure
HO
HO
CH
HC
HC
CHO
OH
OH
OH
CH 2
OH
O
CHO
OH
H +
-H 2
O
+H +
-H 2
O
CHO
OH
CH
HC OH
HC OH
CH 2
OH
HO
O
CH 2
HC OH
HC
CHO
CHO
O
OH
CH 2
OH
+H + /H 2 O
H +
-H 2
O
CHO
O
CH
CH
HC OH
CH 2
OH
CHO
O
+ HCHO
OH
2
HO
H +
HCHO
-H 2
O
HO
OH
Ox.
HO
OH
+
OH
H +
-H 2 O
HO
OH
Thymol
auch mit Resorcin / HCl durchführbar:
-H + Ox.
HO
OH
O
O
O
CHO
HO
O
O
O
o.a. o.ä.
HO
+
OH
OH
CH 2
OH
HO
+
OH
27

c) Apomorphin-Umlagerung
für Morphin und ähnliche
HO
O
HO
HO
+H + O
O H
-H 2 O -H +
mit H 2
SO 4
/Ammoniummolybdat (Fröhde)
mit H 2
SO 4
/Salpetersäure (Husemann)
mit H 2
SO 4
/Ammoniumvanadat (Mandelin)
mit H 2
SO 4
/Neutralisation/Jod (Pellagri)
HO
HO
O
N
N
H +
O
H
HO
+H + HO+
N
N
C +
HO
HO
+
N
N
HO
HO
HO
HO
+
H 2
C
N
-H +
N
O
NO 2
Husemann
O
N
O
O
Pellagri
O
_
O
N
N +
28

Literatur:
• Eger, Troschütz, Roth. Arzneistoffanalyse.
• Auterhoff, Kovar. Identifizierung von Arzneistoffen.
• Auterhoff, Knabe, Höltje. Lehrbuch der Pharmazeutischen Chemie.
• Pohloudek-Fabini, Beyrich. Organische Analyse unter besonderer Berücksichtigung
von Arzneistoffen.
• Veidelek, Kakác. Farbreaktionen in der spektrophotometrischen Analyse
organischer Verbindungen.
29