Реакция с концентрированной азотной кислотой витамин е

Реакция на витамин е с азотной кислотой

Под общим названием витамина Е известен ряд веществ, обладающих витаминными свойствами и являющихся производными хромана. Самым активным из них является α-токоферол, выделяемцй из масла

пшеничных зародышей. Токоферолы в чистом виде представляют собой светло-жёлтое вязкое жидкое масло, не растворимы в воде, но растворимы в жирах и жирорастворителях. Они устойчивы к воздействию кислот, к нагреванию

(до 170°С), находясь в пищевых продуктах, стойки кулинарной обработке. Витамин Е необходим для процессов размножения. При отсутствии в пище крыс этого витамина у животных развивается

бесплодие. Наиболее богаты витамином Е масла из зародышей

пшеницы, семян яблок, шиповника, из облепихи, кукурузы, сои. Он содержится всеменах злаков, в мясе, жире, печени, в яичном желтке,

масле, молоке. Для усвоения организмом витамина Е необходимо наличие желчи в кишечном содержимом.

Витамин Е обладает противоокислительным действием: он тормозит окисление ненасыщенных жирных кислот и тем самым предохраняет от разрушения ненасыщенные липиды, входящие в состав таких важных клеточных структур, как митохондрии. Задерживая окисление ненасыщенных

жирных кислот, витамин Е уменьшает прогоркание жиров, а также окисление каротина и витамина А, находящихся вместе с ним в продуктах питания.

Витамин Е (антистерильный) по химической приро­де представляет собой

α-, β-, γ-, δ -токоферолы, суточная потребность которого в организме составляет 5 мг.

Источники: растительные масла (подсолнечное, ку­курузное и т. д.), семена злаков, капуста, мясо, сливочное масло, яичный желток.

Биологическая роль

Витамин Е влияет на репродуктивную функцию и обмен селена в организме, выполняет антиоксидантную роль, защищая мембраны от перекисного окисления липидов, предотвращая тем самым гемолиз эритроцитов.

Гипо- и авитаминоз Е: у детей — гемолитическая жел­туха, у взрослых — дегенеративные процессы в репро­дуктивных органах, выкидыши у беременных, жировая дегенерация печени и дистрофические изменения в ске­летных мышцах.

Реактивы: спиртовой раствор витамина Е (токоферол), азотная кислота, концентрированная; хлорное железо (III) — 1% раствор.

Опыт 3. Качественная реакция на витамин Е

Взаимодействие α-токоферола с концентрированной азотной кислотой приводит к окрашиванию реакционной смеси в красный цвет. Это обусловлено тем, что продукт окисления а-токоферол имеет хиноидную структуру. При взаимодействии с хлорным железом (III) а-токоферол окисляется до α-токоферилхинона — соединения, окра­шенного в красный цвет.

Ход работы

1. Реакция с азотной кислотой. В сухую пробирку вносят 5 капель спиртового раствора витамина Е и добав­ляют 1 мл концентрированной

азотной кислоты. Пробир­ку интенсивно встряхивают и наблюдают постепенное по­явление красного окрашивания.

2. Реакция с хлорным железом. В сухую пробирку вносят 0,5 мл спиртового раствора α-токоферола, затем 0,5 мл 1%-го раствора хлорного

железа (III) и тщательно перемешивают содержимое пробирки. Наблюдают появ­ление красного окрашивания.

Качественная реакция на витамин Е

С концентрированной азотной кислотой

Витамин Е окисляется при действии сильных окислителей (марганцовокислый калий, азотная кислота). Данная реакция обусловлена окислением токоферолов под влиянием

концентрированной азотной кислоты в соединения, имеющие хиноидную структуру и окрашенные в красный цвет.

Витамин К (антигеморрагический) по химической природе представляет производное нафтохинонов, суточ­ная потребность которого в организме составляет 1 мг.

Источники: капуста, ягоды рябины, арахисовое мас­ло, тыква, печень свиньи томаты.

Биологическая роль

Витамин К участвует в свертывании крови, являясь кофактором

γ – глутамилкарбоксилазы, которая катализи­рует превращение

глутаминовой кислоты в γ — карбоксиглутамат, необходимый для биосинтеза четырех факто­ров свертывания крови: ф — II — протромбина, ф — VII- проконвертина, ф — IХ- ф. Кристмаса и ф –Х — ф. Стюарта — Проуэра.

Гипо- и авитаминоз К приводит к снижению сверты­вании крови вследствие нарушения биосинтеза γ-карбоксиглутамата, а также к капиллярным и паренхиматоз­ным кровотечениям.

Широкое практическое применение нашел синтези­рованный в 1942 г. академиком А. В. Палладиным препа­рат «викасол» (бисульфитное соединение метилнафтохинона, растворимое в воде). Он является производным ви­тамина К3 (метилбензохинона):

О п ы т 4 . Качественная реакция на витамин К

В пробирку к 2 мл спиртового раствора витамина К прибавляют 2 мл 5%-го раствора диэтилдитиокарбамата и 0,5 мл 2%-го раствора гидроксида натрия в этаноле, Раствор приобретает голубое окрашивание.

Витамин F по химической природе представляет эссенциальные, полиненасыщенные ВЖК. Суточная потреб­ность витамина F в организме составляет 10—30 г.

Гипо- и авитаминоз F приводит к снижению биосин­теза эфиров холестерина, простагландинов, лейкотриенов, тромбоксанов. Следствием

этого является сухость кожи и слизистых, шелушение кожи, выпадение волос, ломкость ногтей.

Эссенциальные, полиненасыщенные ВЖК (витамин F):
С17Н31СООН Δ 9,12 — линолевая,

С17Н29СООН Δ 9,12,15 — α -линоленовая,

C17H29COOH Δ 6,9,12 γ -линоленовая,

С19Н31СООН Δ 5,8,11,14 — арахидоновая.

Витамин F участвует в регуляции обмена липидов. Особенно важно, что непредельные высшие жирные кис­лоты способствуют выведению из организма животных и человека холестерина, а это препятствует развитию ате­росклероза. Отмечено также положительное действие ви­тамина на состояние кожного и волосяного покровов. Ара­хидоновая кислота служит субстратом для биосинтеза про­стагландинов,

тромбоксанов, лейкотриенов в организме человека.

Контрольные вопросы

1. Каково химическое строение и биологическая роль витаминов A? D3? E? К? F? Их суточная потребность в организме человека.

2. Принцип метода количественного определения ви­тамина А.

3. Принципы методов качественного обнаружения ви­таминов A, D, Е, К.

Лабораторная работа № 11

Витамин Е выполняет две метаболические функции: антиоксидантную и играет специфическую роль в метаболизме селена. Токоферолы наряду с супероксиддисмутазой снижают токсичность кислорода, улавливая супероксидный анион-радикал, прерывают цепные реакции окисления остатков ненасыщенных жирных кислот перекисными радикалами в мембранных структурах клетки. Второй защитой мембран от разрушающего действия перекисей служит глутатионпероксидаза, в состав которой входит селен.

Витамин Е исключительно синтезируется растениями, особенно много его в зародышах пшеничных зерен.

Лабораторная работа

Качественные реакции на витамин E

Материалы, посуда, реактивы:

0,1% раствор α-токоферола в 96% спирте;

азотная кислота, концентриро­ванная;

0,2% спиртовой раствор хлорного железа (0,2 г FeCI3 растворить в 100 мл абсолютного этилового спирта; хранят в темном месте);

0,5% спирто­вой раствор ортофенантролина;

А) Реакция с азотной кислотой.

Реагируя с сильными окисли­телями, например с концентрированной азотной кисло­той, a-токоферол превращается в о-токоферилхинон (R – остаток фитола), ко­торый затем образует соединение, окрашенное в красный или желтовато-красный цвет.

В сухую пробирку вносят 3-4 капли спиртового раствора a-токоферола, осторожно добавляют 8-10 капель концентрированной азотной кислоты и пробирку слегка встряхивают. Через 1-2 минуты образующаяся эмульсия расслаивается, причем верхний маслянистый слой приобретает красное или желтовато-красное окрашивание.

Реакция протекает бурно, поэтому рекомендуется азотную кислоту прибавлять медленно, по стенке про­бирки и проводить реакцию в вытяжном шкафу.

Б) Реакция с хлорным железом.

Токоферолы окисляются хлорным железом, которое при этом восста­навливается до FeCl2. Ион Fe2+, реагируя с ортофенантролином, образует комплексный ион Fe(С12Н8N2)32+, бла­годаря которому раствор окрашивается в красный цвет.

При окислении токоферолов хлорным железом про­исходит разрыв пиранового кольца с образованием Y-оксиалкилхинона:

+ FeCl3 + H2O ® + FeCl2

К 1-2 мл спиртового раствора концентрата витами­на Е добавляют 1 мл раствора ортофенантролина и по каплям раствор хлорного железа до появления красно­го окрашивания.

В пробирку вносят несколько капель спиртового раство­ра а-токоферола, прибавляют равное количество раствора FеС13, перемешивают и нагревают. Раствор окрашивается в красный цвет.

Тема 4. ВИТАМИН K

(АНТИГЕМОРРАГИЧЕСКИЙ, ФИЛЛОХИНОН)

Содержание бактериального менахинона (витамина К2) в животных тканях может быть пополнено менохиноном, образующимся из растительного филохинона (витамин К1). Обе формы по своей химической природе являются производными 2-метил-1,4-нафтохинона.

Недостаточность витамина К приводит к геморрагической болезни новорожденных, у взрослых нарушается процесс свертывания крови. В молекулярных механизмах нормально протекающих физиологических процессов участвует К-зависимая карбоксилаза, катализирующая посттрансляционную модификацию факторов свертывания крови II, VII, IX, X путем – карбоксилирования глутаминовых остатков. В присутствии Са 2+ дальнейшая модификация полипептидных цепей приводит к образованию тромбина, что важно для свертывания крови.

Рис. 4 –
Структурная формула
витамина К

Свертывание крови можно замедлить антогонистами витамина К (например производными кумарина), что используется в терапевтических целях.

Лабораторная работа

Источником получения токоферолов служит масло зародышей пшеницы или кукурузы, которое подвергают гидролизу, а неомыляемый остаток (около 5%), содержащий токоферолы и стерины, растворяют в этаноле, хлороформе или дихлорэтане. Затем растворитель удаляют, остаток растворяют в ацетоне или метиловом спирте и при –10°C выкристаллизовывают стерины. Остаток стеринов осаждают дигитонином. Смесь токоферолов очищают и разделяют хроматографическим методом.

К настоящему времени выделены из природных источников или получены синтетическим путем семь различных веществ, обладающих E-витаминной активностью (токоферолов). Токоферолы являются природными антиоксидантами и играют важную роль в обмене веществ. По химическому строению они представляют собой производные хромана (бензо-g-дигидропирана), который включает ядро бензола, конденсированное с гидрированным ядром g-пирана:

Основой химической структуры всех семи токоферолов является токол, представляющий собой 2-метил-2-(4′, 8′, 12′-триметилтридецил)-6-оксихроман:

Боковую цепь в формулах токоферолов обычно пишут сокращенно:

Отличаются токоферолы числом метильных групп, которые располагаются в положениях 5, 7 и 8 (табл. 52.4).

52.4. Расположение метильных групп в молекулах токоферолов

Число метильных групп в молекуле токоферола оказывает существенное влияние на биологическую активность. a-Токоферол, содержащий три метильные группы в бензольном ядре, имеет наибольшую активность. Замена фитольного радикала другим, укорочение или полное удаление боковой цепи ведет к полной потере активности.

a-Токоферол чувствителен к ультрафиолетовому излучению, под влиянием которого окисляется. Однако он устойчив к нагреванию (даже до 200°C), действию минеральных кислот (при нагревании до 100°C), очень медленно взаимодействует с едкими щелочами.

В качестве лекарственного средства применяют a-токоферола ацетат. Синтезируют его конденсацией триметилгидрохинона и изофитола с последующим ацетилированием уксусным ангидридом образовавшегося a-токоферола:

По физическим свойствам токоферола ацетат отличается от других жирорастворимых витаминов (ретинола ацетата, кальциферола) тем, что представляет собой маслянистую жидкость (табл. 52.5). Однако по растворимости он сходен с ними, так как практически нерастворим в воде, легко растворим в этаноле, очень легко растворим в эфире и растительных маслах.

52.5. Свойства токоферола ацетата

Подлинность токоферола ацетата подтверждают по ИК-спектру в области 4000-400 см–1 и с помощью УФ-спектрофотометрии. УФ-спектр раствора в этаноле в области 240-310 нм имеет максимум поглощения в области 285 нм и минимум поглощения при 254 нм. Удельный показатель поглощения при длине волны 285 нм — от 42 до 45, а при 254 нм — от 7 до 10 (0,04%-ный раствор в этаноле).

Испытания токоферола ацетата основаны на химических реакциях, обусловленных наличием сложноэфирной группы и активными восстановительными свойствами токоферолов.

Наличие ацетильного радикала подтверждают образованием этилацетата, имеющего характерный запах. Предварительно токоферола ацетат подвергают щелочному гидролизу (с обратным холодильником) в присутствии абсолютного этанола, а затем добавляют концентрированную серную кислоту и выливают полученную смесь в колбу с водой. Образовавшийся при гидролизе ацетат натрия в присутствии концентрированной серной кислоты превращается сначала в уксусную кислоту, которая с этанолом образует этилацетат:

Для идентификации и фотоколориметрического анализа токоферолов широко используют реакции окисления, обусловленные присутствием в их молекулах фенольного гидроксила и сопровождающиеся образованием окрашенных веществ. Химическая структура продуктов окисления и их окраска зависят от характера окислителя. Так, например, при нагревании до 80 °C с концентрированной азотной кислотой происходит образование окрашенного в красно-оранжевый цвет о-токоферилхинона:

Эта реакция может быть рекомендована для испытания подлинности токоферола ацетата. При использовании в качестве окислителя гексацианоферрата (III) калия в щелочной среде образуется окрашенный ди-a-токоферол:

Идентифицировать токоферол можно с помощью реактива, в состав которого входит хлорид железа (III) и a,a-дипиридил в смеси этанола и бензола. Появляется красное окрашивание, имеющее максимум светопоглощения при длине волны 500 нм. Эту реакцию используют для фотоколориметрического определения.

При испытании на чистоту устанавливают прозрачность, цветность раствора, кислотное число (не более 0,5 из навески 2,0 г). Определяют сумму посторонних примесей (до 1%) и примесь a-токоферола (не более 4%) методом ВЭЖХ. Детекцию суммарного содержания примесей выполняют при длине волны 210 нм, а a-токоферола — при 292 нм. Расчеты ведут по сравнению площадей пиков у испытуемого вещества и ГСО токоферола ацетата.

Под действием таких окислителей, как соли церия (IV), железа (III), происходит окисление токоферола до a-, n-токоферилхинона, образование которого обусловливает желтое окрашивание:

Эту химическую реакцию используют для количественного определения токоферола ацетата. Определение основано на кислотном гидролизе (кипячением с обратным холодильником в присутствии серной кислоты). Затем выделившийся токоферол титруют сульфатом церия (IV) (индикатор дифениламин) до появления сине-фиолетового окрашивания:

Количественное определение выполняют, защищая титруемый раствор от действия прямого солнечного света. Известны методики определения масляных растворов токоферола методом ГЖХ. Особенно перспективно использование метода прямой капиллярной хроматографии, отличающейся малой продолжительностью выполнения. Объективный качественный и количественный анализ токоферола ацетата позволяет обеспечить метод ВЭЖХ. Подлинность подтверждают по временам удерживания. Количественное определение выполняют на хроматографе Милихром-4 в колонке, набитой силикагелем марки «Силасорб 60» в смеси гексана и эфира (97,5:2,5), детектируют при длине волны 210 нм. Расчёты выполняют по площадям пиков испытуемого и стандартного образцов.

При хранении необходимо учитывать влияние УФ-излучения. Токоферола ацетат хранят в герметически закрытых, заполненных доверху банках темного стекла, в прохладном, защищенном от света месте (при температуре не выше +10 °C).

Токоферола ацетат применяют в виде растворов в масле 5, 10 и 30%-ных для приема внутрь и внутримышечного введения. Назначают его при заболеваниях нервно-мышечной системы, периферических сосудов, атеросклерозе, угрожающем аборте, нарушении функции половых желез у мужчин и других заболеваниях.

Жирорастворимые витамины

v Качественная реакция на ретинолы (реакция с хлоридом сурьмы (III)).

Ретинол – циклический непредельный спирт, состоящий из шестичленного кольца и боковой цепочки, состоящее из двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы в конце.

Ретинолы включают витамины группы А (антиксерофтальмические): А1 получен из печени морских рыб, А2 – из печени пресноводных рыб, а также их каротина, содержащегося в овощах и фруктах – предшественника витамина А2. Витамин А входит в состав зрительного пурпура – родопсина, накапливается в печени.

Принцип метода. Реакция основана на водоотнимающем действии хлорида сурьмы (III). При добавлении к ретинолу раствора хлорида сурьмы (III) образуется продукт присоединения, окрашенный в интенсивно синий цвет с максимумом поглощения света в области 620 нм. Эту реакцию используют для количественного определения ретинола спектрофотометрическим или фотоколориметрическим методом.

Исследуемый материал и реактивы

1. Рыбий жир или масляный раствор ретинола в хлороформе (0,05%). 2. Раствор хлорида сурьмы в хлороформе (33%).

Ход работы

В сухую пробирку (или на часовое стекло) вносят 1 каплю свежего рыбьего жира или 0,05% масляного раствора ретинола и добавляют 4-5 капель 33% хлороформного раствора хлорида сурьмы (III). При смешивании содержимое пробирки окрашивается в синий цвет.

v Качественная реакция на кальциферолы (бромхлороформная проба).

Кальциферолы или витамины D (антирахитические) существуют в виде нескольких изомеров. Различные кальциферолы отличаются друг от друга биологической активностью. Наиболее распространены эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). В организме человека и животных образуется витамин D3 из 7-дегидрохолестерола после воздействия ультрафиолетовых лучей.

Принцип метода. Витамин D, содержащийся в рыбьем жире, при взаимодействии с раствором брома в хлороформе приобретает зеленовато-голубую окраску.

Исследуемый материал и реактивы

1. Рыбий жир 2. Раствор брома в хлороформе (1:60).

Ход работы

В сухую пробирку (или на часовое стекло) вносят 2-3 капли рыбьего жира и 2-4 капли раствора брома в хлороформе. Перемешивают. В присутствии витамина D постепенно появляется зеленовато-голубое окрашивание.

v Качественная реакция на викасол (реакция со щелочным раствором цистеина).

Витамины К (антигеморрагические) относятся к группе хинонов. В их основе лежит кольцо 1,4-нафтохинона с боковыми цепями – изопреноидными звеньями. Известны два природных витамина: К1 – филлохинон, желтоватая маслянистая жидкость и К2 – менахинон, представляет собой желтые кристаллы. У здорового человека витамин К постоянно синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин К входит в состав простетической группы фермента, участвующего в биосинтезе протромбина, необходимого компонента в процессе свертывания крови.

В лечебной практике широкое применение получил водорастворимый, синтетический препарат витамина К – «викасол».

Принцип метода. Викасол в присутствии цистеина в щелочной среде окрашивается в лимонно-желтый цвет, переходящий при стоянии в оранжевый.

Исследуемый материал и реактивы

1. Раствор викасола (0,05%). 2. Раствор цистеина (0,025%). 3. Раствор гидроксида натрия (10%).

Ход работы

На сухое часовое стекло наносят 5 капель 0,05% раствора викасола, добавляют 5 капель 0,025% раствора цистеина и 1 каплю 10% раствора гидроксида натрия. Появляется лимонно-желтое окрашивание.

v Качественная реакция на токоферолы (витамин Е) (реакцияс азотной кислотой).

К витамину Е (антистерильный) относятся производные токола и токотриенола. В их структуре имеется ароматический спирт токол и боковая изопреноидная цепь. Известно несклько изомеров витамина Е, которые отличаются расположением метильных групп в бензольном кольце. Наибольшей биологической активностью обладает α-токоферол. Полагают, что некоторые производные витамина Е наряду с убихиноном участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с окислительным фосфорилированием. Запасы витамина Е могут откладываться в жировой ткани человека.

Принцип метода. Характерным свойством токоферолов является способность их к окислению за счет фенольного гидроксила. Химическая структура продуктов окисления и их окраска зависят от характера окислителя.

При действии слабых окислителей – хлорида железа (III), сульфата церия (IV) – образуется n-токоферилхинон желтого цвета. При действии на токоферол сильных окислителей, например, концентрированной азотной кислоты, образуется о-токоферилхинон красного цвета.

Источник