Курсовая работа (т): Производные альдегидов. Взаимосвязь химических свойств и биологического действия

Производные альдегидов. Взаимосвязь химических свойств и биологического действия

Министерство Здравоохранения Украины

Запорожский Государственный Медицинский Университет

Кафедра Фармацевтической Химии

Курсовая работа

на тему: "Производные альдегидов. Взаимосвязь химических свойств и биологического действия. "

Работу выполнил:

Студент 3 курса, 9 группы.

Фармацевтического факультета.

Луцик Д.Ю.

Работу проверил:

Кандидат фармацевтических наук, доцент

Портная Е.А.

Запорожье 2013

План

Введение

Альдегиды и его производные

Взаимосвязь химических свойств и биологического действия

Физико-химические свойства альдегидов

Методы анализа альдегидов

Раствор формальдегида. Формалин Solutio Formaldehydi М. м 30,03

Методы анализа Формальдегида

Применение формальдегида

Гексаметилентетрамин. Уротропин Hexamethylentetraminum

Методы анализа Уротропина

Применение

Заключение

Список литературы

Введение

Соединения углерода, которые накапливались в растениях ранних эпох, большей частью подверглись превращениям под влиянием анаэробных бактерий. Из остатков отмерших - растений образовались торф и каменный уголь. Этому процессу способствовало высокое давление минеральных отложений, которые постепенно осаждались на остатках растений. Движение земной коры, связанное с образованием гор, также благоприятствовало появлению угля, поскольку при этом повышались давление и температура.

Нефть и природный газ возникали на дне огромных озер и морей, где было необычайно много водорослей и водных животных. Погибая, они погружались на дно и без доступа воздуха, под влиянием бактерий превращались в гниющий ил. При гниении выделялся ядовитый сероводород, губительно действующий на остальные живые организмы. Из органических веществ возникали вначале жирные кислоты, а позднее - нефть и природный газ. Особенно благоприятными условиями для таких процессов отличался пермский период палеозойской эры. Именно с тех пор существуют многие из крупных месторождений нефти.

Из остатков погибших растений и животных образовался тот самый бурый уголь, который в настоящее время используется во многих отраслях народного хозяйства. Он служит одним из важнейших видов сырья для химической промышленности.

Бензин и бытовой газ, растворители, пластмассы и красители, новые лекарства и духи - все продукты органической химии рождаются из этого сырья. За многие миллионы лет природа накопила богатейшие запасы углерода и его соединений. И если сейчас мы все еще вынуждены сжигать значительную часть этого сырья для получения энергии, то это, в сущности, неразумное расточительство. Будем надеяться, что атомная энергия вскоре позволит нам использовать уголь и нефть только как сырье для химической промышленности.

Альдегиды и его производные

Альдегиды (от лат.  <#"822560.files/image001.gif">

Подобное разделение зарядов подтверждается физическими методами исследования и во многом определяет реакционную способность альдегидов, как выраженных электрофилов <#"822560.files/image002.gif">

Исключение составляет формальдегид, в молекуле которого карбонильный атом углерода связан с двумя водородами. В кетонах с карбонильным углеродом связаны две алкиль-ные группы (R и R'), а в сложных эфирах - одна алкильная, другая - алкоксильная группа (R'O-). Все эти типы соединений, содержащие одну и ту же функциональную группу (карбонильную), имеют много общих свойств, общих реакций идентификации, обусловленных именно этой группой. В свою очередь каждое из этих соединений имеет и частные, специфические реакции идентификации, отличающие их друг от друга. Физиологическое действие препаратов, имеющих в молекуле альдегидную группу, различно и зависит главным образом от характера алкильного остатка, связанного с карбонильным углеродом (табл. 1).

Взаимосвязь химических свойств и биологического действия

Удлинение алкильного радикала в молекуле альдегида приводит к усилению физиологической активности, но вместе с этим возрастает и токсичность.

Введение галогена в молекулу альдегида повышает его наркотическое (снотворное) действие. Так, наркотические свойства хлораля более выражены, чем у ацетальдегида.

Альдегидная группа усиливает токсичность вещества, но она может быть значительно снижена путем образования гидратной формы альдегида.

Способность к образованию гидратной формы проявляется лишь у хлорированного альдегида. Так, гидратная форма хлораля мало токсична, в такой форме хлораль применяется в медицине под названием хлоралгидрата, проявляющего снотворное действие.

Физико-химические свойства альдегидов

По физическим свойствам альдегиды могут быть газообразными (формальдегид), жидкими (низшие альдегиды) и нерастворимыми твердыми (высшие альдегиды) веществами.

Альдегиды хорошо растворяются в спирте и эфире. Низшие альдегиды имеют неприятный удушливый запах. Альдегиды с большой молекулярной массой обладают приятным цветочным запахом.

В химическом отношении альдегиды весьма реакционноспо-собные соединения, что обусловлено наличием в их молекуле сильно поляризованной двойной связи, за счет которой протекает большинство реакций, характеризующих химические свойства альдегидов. Многие из этих реакций, например образование оксимов, семикарбазонов и ряда других соединений, используются для качественного и количественного анализа лекарственных препаратов из группы альдегидов.

Из химических свойств альдегидов, лежащих в основе реакций их идентификации, необходимо отметить следующие:

. Альдегиды легко окисляются, являясь сами хорошими восстановителями. Восстановительная способность альдегидов выражается следующими реакциями:

альдегид формальдегид химическое свойство

а) реакция с аммиачным раствором нитрата серебра (образование серебряного зеркала); при добавлении к аммиачному раствору нитрата серебра раствора альдегида при нагревании

Применяя данные реакции в фармацевтическом анализе, надо учитывать их чувствительность. Так, для идентификации препарата с альдегидной группой в молекуле следует применить реакцию с нитратом серебра и реактивом Фелинга, а для обнаружения альдегидов как примесей в лекарственных препаратах следует применить более чувствительную реакцию (с раствором Несслера).

. Реакции присоединения представляют интерес для фармацевтического анализа потому, что продукты присоединения альдегидов характеризуются определенной для каждого альдегида температурой плавления.

Так, альдегиды легко присоединяют бисульфит натрия, образуя бисульфитные производные альдегидов - кристаллические вещества, имеющие определенную температуру плавления.

Бисульфитные производные альдегидов при нагревании с разбавленными кислотами снова распадаются на альдегид и сернистую кислоту.

Этой реакцией пользуются не только для идентификации препарата с альдегидной группой в молекуле, но и для очистки альдегидов и выделения их из смесей с другими веществами, не реагирующими с гидросульфитом натрия.

К реакциям присоединения относится также реакция взаимодействия альдегидов с фуксинсернистой кислотой¹, при которой раствор окрашивается в красный или красно-фиолетовый цвет. При добавлении к реакционной смеси минеральных кислот окрашивание исчезает. Исключение составляет лишь формальдегид, в присутствии которого окраска не исчезает. Поэтому реакцию считают специфичной для формальдегида.

. Реакции замещения - это реакции взаимодействия альдегидов с аминами и их производными, например с гидроксиламином (I), фенилгидразином (II), 2,4-динитро-фенилгидрази-ном (III), семиркарбазидом (IV) и др.

Продукты взаимодействия этих веществ с альдегидами выпадают в виде осадков и после высушивания имеют определенную температуру плавления или окраску (2,4-динитрофенилгидразин), поэтому эти реакции используются для идентификации препаратов, имеющих в молекуле альдегидную группу.

Фармакопейными препаратами из группы альдегидов являются: раствор формальдегида (формалин), хлоралгидрат и глюкоза.

В этой группе лекарственных препаратов мы рассматриваем также гексаметилентетрамин, физиологическое действие которого обусловлено формальдегидом, выделяющимся в кислой среде при разложении гексаметилентетрамина.

Методы анализа альдегидов

·        Присоединение бисульфита натрия. Альдегиды и многие кетоны образуют с 40% раствором бисульфита натрия труднорастворимые соединения, которые при кипячении с разбавленными кислотами или щелочами снова разлагаются на исходные соединения.

·        Реакции с гидроксиламином, 2,4-динитрофенилгидразином и семикарбазидом.

Реакция альдегидов и кетонов с указанными соединениями в условиях кислотного катализа протекает по типу присоединения-отщепления с образованием оксимов, 2,4-динитрофенилгидразонов и семикарбазонов соответственно.

взаимодействием с гидроксиламином оксимы очень неустойчивы и склонны к

саморазложению, а реакция с 2,4-динитрофенилгидразоном для многих

альдегидов и кетонов протекает очень медленно, однако образование желтого осадка 2,4-динитрофенилгидразона делает ее более подходящей для качественного анализа, чем получение оксимов.

·        Реакция с нитропруссидом натрия. Альдегиды и кетоны, способные к образованию енолов, реагируют с нитропруссидом натрия, давая красное окрашивание. В случае альдегидов при продолжительном стоянии или после добавления уксусной кислоты окраска бледнеет и затем полностью исчезает.

·        Кетоны дают более интенсивное окрашивание, которое после подкисления уксусной кислотой изменяет свой цвет.

·        Формальдегид, глиоксаль, бензальдегид, ванилин, бензофенон и некоторые другие соединения, а также кетоны с длинной углеродной цепью не дают этой реакции.

Описанные ранее тесты позволяют установить наличие карбонильной группы в соединении, однако не позволяют сказать альдегиду или кетону она принадлежит.

Соотнесение можно сделать на основании качественных реакций, характерных только для альдегидов.

·        Проба с фуксинсернистой килотой. Фуксинсернистая кислота, получаемая из фуксина пропусканием SO2, в присутствии альдегидов окрашивается в фиолетово-пурпурный цвет.

Некоторые соединения способны регенерировать розово-красную окраску фуксина, поэтому положительной пробой считается лишь та, где появляется фиолетово-пурпурная окраска.

Реакция не идет с ванилином, хлоральгидратом, пара-аминобензальдегидом.

Вместо фуксина может быть использован обесцвеченный сернистой кислотой раствор малахитового зеленого. В этом случае в присутствии альдегида появляется зеленое окрашивание, однако эта реакция менее чувствительна.

·        Реакция с реагентом Толленса. Взаимодействие альдегидов с реактивом Толленса (аммиачным раствором оксида серебра) сопровождается либо образованием серо - черного осадка

Положительная реакция наблюдается с некоторыми ароматическими аминами, многоатомными фенолами, аминофенолами и α-дикетонами.

Взаимодействие с реагентом Фелинга. Прибавление альдегида к раствору реактива Фелинга и последующее нагревание вызывает появление красного осадка оксида меди (I).

·        Обнаружение по каталитическому ускорению реакции окисления пара-фенилендиамина пероксидом водорода. пара-Фенилендиамин окисляется в кислом или нейтральном растворе в черные хиноидные соединения.

Окисление значительно ускоряется в присутствии альдегидов. В нейтральных растворах все альдегиды дают черное окрашивание или черный осадок, образованию которого предшествует появление ряда промежуточных окрасок. В кислой среде алифатические альдегиды ведут себя так же, тогда как большинство ароматических альдегидов образуют вначале сохраняющуюся в течение некоторого времени желтое окрашивание или желтый осадок. Эта особенность позволяет различать ароматические и алифатические альдегиды.

Токсичны. Способны накапливаться в организме. Кроме общетоксического, обладают раздражающим и нейротоксическим <#"822560.files/image019.gif">

Раствор формальдегида. Формалин Solutio Formaldehydi М. м 30,03

Формальдегид получают в промышленности путем окисления метилового спирта.

Для этого через нагретый до 50°С метиловый спирт пропускают ток воздуха, который насыщается парами метилового спирта и поступает в трубку с раскаленной медной спиралью (медь играет роль катализатора).

% раствор формальдегида в воде Solutio Formaldehydi является фармацевтическим препаратом и описан в фармакопее.

Он представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с острым своеобразным запахом.

Для подтверждения идентификации препарата можно' применить все те общие реакции, которые характерны для альдегидов (см. выше), однако для формальдегида существуют и частные, специфические реакции, отличающие его от других альдегидов.

Методы анализа Формальдегида

К таким реакциям относится, например, реакция взаимодействия формальдегида с фенолами в присутствии концентрированной серной кислоты, при этом образуются окрашенные продукты реакции.

ГФ X рекомендует для этой цели фенолокислоты - салициловую или хроматроповую.

Нa первой стадии реакции концентрированная серная кислота играет роль водоотнимающего агента, вследствие чего происходит конденсация фенола с формальдегидом с образованием метиленбис-салициловой кислоты, которая окисляется серной кислотой до хиноидной структуры. Последняя вступает во взаимодействие с непрореагировавшей в реакции салициловой кислотой.