Le sostanze di interesse farmaceutico inserite nella Farmacopea

ANALISI ORGANICA
Le sostanze ORGANICHE sono per buona parte molecole strutturalmente complesse e
a volte abbastanza simili tra di loro. Inoltre, il loro numero è grande per cui eseguire
l’identificazione di un composto senza una selezione preventiva diventa estremamente
difficile. In mancanza di un procedimento razionale che permetta, attraverso pochi
saggi preliminari semplici e veloci, di raggruppare le sostanze in gruppi poco
numerosi difficilmente si potrà arrivare al riconoscimento della molecola in esame.
Saggi preliminari
Un modo abbastanza semplice per ottenere tale scopo è quello di raggruppare le varie
molecole in funzione della loro natura nonché di valutare gli elementi presenti in esse.
I saggi preliminari che permettono di raggiungere questo obbiettivo sono la
combustione su coccio di porcellana ed il saggio di Lassaigne . La valutazione
inoltre della solubilità del composto in vari solventi è di notevole ausilio per
l’identificazione.
Combustione su coccio di porcellana.
Questo saggio serve a stabilire la natura del composto in esame consentendo di
distinguere se esso appartiene ad uno dei tre seguenti gruppi:
1. Sostanze inorganiche
2. Sostanze organiche
3. Sali di acidi organici
L’appartenenza della sostanza in esame ad uno dei tre gruppi appena citati si otterrà
bruciandone, prima al bunsen poi alla soffieria, una piccola quantità in un coccio di
porcellana e valutando quindi il comportamento alla combustione.
In particolare il comportamento che ci si può aspettare è il seguente:
1. Le sostanze inorganiche , per effetto della combustione, possono rimanere
inalterate, fondere lasciando un residuo oppure sublimare. Tali sostanze
comunque non carbonizzano e qualora lascino un residuo sicuramente esso
non è carbonioso.
2. Le sostanze organiche invece, proprio perchè il loro componente
principale è il carbonio, sono composti che normalmente bruciano e
carbonizzano;
la
carbonizzazione
è
l’elemento
fondamentale
per
distinguere tali sostanze da quelle inorganiche. Se la combustione alla
soffieria viene prolungata ulteriormente dopo la carbonizzazione, nel
coccio di porcellana non resta alcun residuo; il residuo carbonioso infatti
per effetto della fiamma ossidante della soffieria si allontana sotto forma
di CO 2 .
3. I sali degli acidi organici sono sostanze che possiamo considerare miste
poiché presentano sia una componente organica che una inorganica. Il loro
comportamento alla combustione presentera quindi ambedue gli aspetti; la
sostanza brucia e carbonizza per effetto della sua componente organica
ma, a differenza delle sostanze organiche, prolungando la combustione
oltre la carbonizzazione nel coccio resterà un residuo di ossido, carbonato
o metallo proveniente dalla componente inorganica.
Oltre a questi comportamenti che sono caratteristici della natura del composto è bene
valutare, durante la combustione, ogni altro fenomeno che si può presentare in quanto
tali osservazioni possono essere di grande aiuto durante il processo di identificazione.
Di seguto sono riportati alcuni esempi di tali comportamenti:
Sostanze inorganiche
Sostanze organiche
Sali di acidi organici
CaCO 3
Na 2 CO 3
Na 2 S 2 O 3
HgCl 2
inalterata
fonde
brucia
subli ma
saccarosio
Sodio salicilato
rigonfia, odore caratteristico
lascia un residuo bianco
Il saggio di Lassaigne è il secondo saggio preliminare che permette di suddividere le
varie sostanze secondo gli elementi che le compongono. In particolare, accertata la
natura organica o mista della sostanza, attraverso una fusione della sostanza in
presenza di un agente riducente (sodio nel saggio di Lassaigne, Mg/CaCO 3 in quello
modificato) è possibile accertare la presenza di azoto, zolfo, alogeni nel composto in
esame.
Mescolando infatti una piccola quantità di sostanza con un eccesso (1 3) di miscela
magnesiaca (Mg/CaCO 3 ), permettendone la decomposizione riduttiva mediante fusione
al bunsen, immergendo la massa fusa in acqua, filtrando si ottiene infine un liquido
alcalino limpido ed incolore
magnesio:
(liquido di Lassaigne) contenente sali solubili di
(C, H, N, X, S)
calore
+
CN
Mg/CaCO3
+
S
2-
2+
+ X + Mg + O H
Sul liquido di Lassaigne, diviso in tre aliquote è possibile ricercare l’eventuale
presenza di Azoto, zolfo e alogeni nella sostanza.
AZOTO
Se è presente azoto nella sostanza, nel liquido di Lassaigne saranno presenti ioni
cianuro (CN - ) che potranno essere identificati addizionando il liquido di solfato
ferroso solido e portando la miscela ottenuta all’ebollizione:
+
FeSO4
Fe(CN)2
2 Mg(CN)2
+
Fe(CN)2
4 Mg(CN)2
+
MgSO4
Mg2[Fe(CN)6]
esaciano ferrato (II) di magnesio
Si aggiunge quindi H 2 SO 4 e si riscalda lievemente; l’H 2 SO 4 scioglie eventuali idrossidi
di Fe formatisi.
Parte del Fe 2 + si ossida, per effetto dell’ossigeno atmosferico in Fe 3 + che reagisce con
lo ione esacianoferrato:
3+
4 Fe
+
4-
Fe4[Fe(CN)6]3
3[Fe(CN)6]
Ferocianuro ferrico
(Blu di Prussia)
formando il ferrocianuro ferrico o Blu di Prussia che colora la soluzione di un blu
intenso. E’ essenziale che il rapporto tra sostanza e miscela magnesiaca sia almeno di
1 a 3 in quanto se nella sostanza organica, oltre all’azoto fosse presente anche lo
zolfo, in difetto
di miscela
magnesiaca
si formerebbe
tiocianato
sodico che
interferirebbe con il saggio poiché in presenza di Fe 3 + precipiterebbe Fe(SCN) 3
colorato di rosso. L’eccesso di miscela magnesiaca invece permette la decomposizione
del tiocianato eventualmente formatosi:
Sostanza contenente
azoto e zolfo
Mg/CaCO3
Mg(SCN)2
Mg/CaCO3
Mg(CN)2
+
MgS
ZOLFO
Se è presente zolfo nella sostanza, nel liquido di Lassaigne saranno presenti ioni
solfuro (S 2 - ) che potranno essere identificati:
1. acidificando il liquido di Lassaigne con acido acetico e aggiungendo piombo
acetato:
2-
(CH3COO)2Pb + S
PbS
+ 2 CH3COO
-
la formazione di un precipitato nero di solfuro di piombo indica la presenza di
zolfo nella sostanza.
2. trattando la soluzione di Lassaigne con una soluzione di nitroprussiato di sodio
(pentacianonitrosilferrato disodico) allo 0.1%:
2-
S
+
[Fe(CN)5NO]
4-
[Fe(CN)5NOS]
4-
Rosso porpora
che in presenza di ioni solfuro da luogo ad una colorazione porpora.
ALOGENI
Se sono presenti alogeni nella sostanza, nel liquido di Lassaigne saranno
presenti ioni alogenuro (X - ) che potranno essere identificati acidificando con
HNO 3 ed aggiungendo nitrato d’argento sfruttando la scarsissima solubilità dei
loro sali d’argento.
AgCl Kps = 1.82·10 - 1 0 bianco
AgBr Kps = 5·10 - 1 3
bianco giallastro
-17
AgI Kps = 8.3·10
giallo
Poiché anche gli ioni CN - ed S 2 - formano con l’argento sali poco solubili
AgCN
Ag2S
Kps = 2.2·10 - 1 6 bianco
Kps = 8·10 - 5 1
nero
la determinazione degli alogenuri va effettuata dopo aver eseguito i saggi per la
presenza di azoto e zolfo e nel caso in cui essi siano presenti è necessario
allontanarli prima di effettuare il saggio per gli alogeni;. Tale operazione si
effettua acidificando il liquido di Lassaigne con H 2 SO 4 e riscaldando; i due
interferenti si allontanano sotto forma gassosa:
-
+ H+
+
2S + 2H
CN
HCN (g)
H2S (g)
dopo tale procedura è necessario ripristinare con acqua il volume della
soluzione al volume iniziale.
Il colore del precipitato fornisce indicazioni sul tipo di alogeno. Prove di
solubilità sul precipitato ci danno ulteriori conferme:
Sale d’argento
AgCl
AgBr
AgI
Colore
bianco
bianco giallastro
giallo
Solubilità in NH 3 dil.
solubile
parzialmente solubile
insolubile
Il colore del precipitato e la solubilità in ammoniaca possono comunque fornire
solamente delle indicazioni non possono confermare né quale alogeno sia
presente nella sostanza né se c’è n’è più di uno. Ad esempio un precipitato
bianco giallastro che si solubilizza parzialmente in ammoniaca diluita potrebbe
indicare la presenza di AgBr quindi di bromo nella sostanza ma potrebbe altresì
essere indice della presenza di AgBr e AgCl quindi di una sostanza sia
bromurata che alogenata.
Qualora dal liquido di Lassaigne acidificato con HNO 3 e trattato con AgNO 3 si
forma un precipitato caseoso che indica la presenza di alogenuri è necessario
eseguire un ulteriore saggio. Una aliquota del liquido di Lassaigne viene
acidificata con H 2 SO 4 addizionata di KMnO 4 e riscaldata a 80° per 5 minuti. In
questa condizioni si ottiene l’ossidaizone del Br - e I - mentre il Cl - non subisce
ossidazione:
+
KMnO4 / H
Cl
Cl
La reazione
non avviene
+
KMnO4 / H
Br
Br2
+
KMnO4 / H
I
I2
Per aggiunta di un solvente organico immiscibile con l’acqua (CCl 4 o CHCl 3 )
una colorazione nello strato organico indicherà la presenza di iodio o bromo:
Br2 (CCl4)
Soluzione organica colorata di rosso scuro
I2 (CCl4)
Soluzione organica colorata di violetto
L’ulteriore aggiunta di alcool allilico permette di stabilire la presenza o meno di
ambedue gli alogeni. Infatti, mentre l’alcool allilico reagisce con il bromo
facendo scomparire la colorazione rosso scuro dalla fase organica, lo iodio non
reagisce, quindi la colorazione violetta permane:
OH
Br2
Br
Br
OH
alcool allilico
OH
alcool allilico
I2
OH
La reazione
non avviene
In base quindi alle variazioni di colore è possibile risalire se nella sostanza
sotto esame è presente un solo alogenuro o ambedue:
Br2 (CCl4)
alcool allilico
Soluzione incolora
Rosso scuro
I2 (CCl4)
alcool allilico
Soluzione violetta
Rosso violetta
I2 + Br2 (CCl4)
Rosso scuro
alcool allilico
Soluzione violetta
Infine se consideriamo tutto il processo nel suo complesso si evidenzia bene
come è possibile selettivamente verificare la presenza di uno, due o tutti e tre
gli alogeni nella molecola:
Cloruro, Bromuro, Ioduro
Permanganato/acidosolforico, T=80°
Cloruro, Bromo, Iodio
Estrazione con tetracloruro di carbonio
Fase acquosa
Cloruro
Estrazione con cloroformio
Fase organica
Bromo, Iodio
Alcool allilico
Fase acquosa
Cloruro
Nitrato d'argento/acido nitrico
AgCl
Precipitato bianco
1. Soluzione da rossa a incolora - Bromo
2. Soluzione da rossa a violetta - Bromo+Iodio
3. Soluzione da violetta a violetta - Iodio