Odczynnik Dragendorffa - wykrywanie alkaloidów
Czym są alkaloidy?
Alkaloidami nazywamy grupę naturalnie występujących zasadowych heterocyklicznych związków chemicznych zawierających azot. Występują w roślinach. Aminokwasy, peptydy, białka, nukleotydy, kwasy nukleinowe, aminocukry i antybiotyki nie są zwykle zaliczane do alkaloidów. Dodatkowo do tej grupy włączone są niektóre syntetyczne pochodne naturalnie występujących alkaloidów.
Prekursorami do biosyntezy tych związków chemicznych są aminokwasy. Alkaloidy wykazują zwykle silne, przeważnie toksyczne działanie fizjologiczne na organizm człowieka.
Wiele toksycznych alkaloidów podawanych w odpowiednio małych dawkach stanowi skuteczne leki na liczne choroby i dolegliwości; przykładowo można tu wymienić morfinę, kodeinę i chininę. Ich wykorzystanie ogranicza się jednak do absolutnie koniecznego minimum, z racji silnych właściwości uzależniających. Liczne alkaloidy stanowią składniki używek: kofeina, nikotyna, teobromina.
Działanie narkotyczne wykazuje wiele alkaloidów, dlatego istnieje potrzeba wykorzystania czułych metod ich wykrywania. Jednym ze sposobów jest użycie odczynnika Dragendorffa, który umożliwia prostą identyfikację badanej substancji jako alkaloidu.
Przygotowanie odczynnika
Odczynnik Dragendorffa jest niczym innym, jak roztworem jodobizmutanu potasu KBiI4. Do jego przygotowania potrzebujemy:
- azotan(V) bizmutu(III) Bi(NO3)3,
- jodek potasu KI,
- kwas chlorowodorowy HCl 36%.
Ostrzeżenie: Stężony kwas chlorowodorowy jest silnie żrący, ulatniający się z niego chlorowodór jest duszący i toksyczny. Należy używać odpowiednich rękawic ochronnych. Azotan(V) bizmutu(III) Bi(NO3)3 i jodek potasi KI nie są silnymi truciznami, ale należy zachować ostrożność. Autor nie bierze jakiejkolwiek odpowiedzialności za wszelkie mogące powstać szkody. Robisz to na własne ryzyko!
Istnieje wiele sposobów przygotowania odczynnika Dragendorffa. Niżej przedstawiam przepis wykorzystany przeze mnie:
- 0,8g azotanu(V) bizmutu(III) Bi(NO3)3 rozpuszcza się w 40cm3 wody destylowanej, po czym dodaje się do otrzymanego roztworu 3cm3 stężonego kwasu chlorowodorowego HCl,
- osobno w 50cm3 wody destylowanej rozpuszcza się 6g jodku potasu KI,
- oba roztwory należy wymieszać, po czym uzupełnić wodą do objętości 100cm3,
- w razie powstania osadu odsącza się go po upływie 24 godzin.
Tak otrzymany odczynnik ma postać czerwono-złotego opalizującego roztworu, co można zobaczyć na poniższym zdjęciu.
Analiza
Jeśli zaopatrzyliśmy już nasze laboratorium w opisywany odczynnik, to przydałoby się sprawdzić w praktyce jego działanie. W tym celu potrzebujemy jakiegoś alkaloidu, który będziemy próbowali wykryć. Oczywiście z powodów prawnych nie możemy tu wykorzystać takich substancji jak morfina, narkotyna czy kokaina. Dobrym rozwiązaniem jest użycie chininy.
Chinina C20H24N2O2 jest alkaloidem chinolinowym, pochodną tryptofanu.
Chinina występuje w korze drzewa chinowego rosnącego w Andach. Związek ten był pierwszym skutecznym lekiem przeciw malarii. Dla nas jednak największe znaczenie ma fakt, że chinina wykorzystywana jest jako dodatek nadający gorzki smak tonikowi. Możemy z łatwością spróbować wykryć jej obecność w tym smacznym napoju.
W Europie dopuszczalna zawartość chininy w toniku wynosi 100ppm i właśnie tak było w przypadku napoju, który wykorzystałem do doświadczenia. Takie stężenie jest już bardzo małe, ale jak się przekonamy za chwilę, próba Dragendorffa jest bardzo czuła. Dlatego rozcieńczymy próbkę toniku jeszcze dziesięciokrotnie, tak by koncentracja alkaloidu wyniosła jedynie 10ppm (co odpowiada stężeniu 10mg/l). W celach porównawczych przygotujmy też próbkę kontrolną nie zawierającą chininy.
Do tak przygotowanych próbek dodajmy po kilka kropli odczynnika Dragendorffa.
Wynik jest wtedy bezsporny; w probówce zawierającej ślady chininy doszło do zmętnienia na skutek wydzielenia osadu, co widać też na poniższym zbliżeniu.
Osad po pewnym czasie opada na dno probówki; możemy się wtedy przekonać, że wytrącona substancja ma czerwony kolor:
Wyjaśnienie
Alkaloidy, zresztą jak sama nazwa wskazuje, mają właściwości zasadowe. Związki te w większości należą do klasy amin trzeciorzędowych. Dlatego właśnie reagują one z jodobizmutanem potasu, dając odpowiednie sole amin i kwasu jodobizmutowego. Produkty mogą dawać osady o barwach od żółtej do czerwonej, co w pewnej mierze zależy od rodzaju wykrywanego alkaloidu. Osady są nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych, nas przykład w acetonie, dimetyloformamidzie DMF czy dimetylosulfotlenku DMSO.
Jeśli chcesz wiedzieć więcej
Powyższy temat poruszyłem także w bardziej rozbudowanym artykule opublikowanym w czasopiśmie dla nauczycieli Biologia w Szkole:
Życzę miłej i pouczającej zabawy:)
Literatura dodatkowa
- Dragendorff G., Beiträge zur gerichtlichen Chemie einzelner organischer Gifte. Untersuchungen aus dem pharmaceutischen Institute in Dorpat, Verlag der Kaiserlichen Hofbuchhandlung H. Schmitzdorff, Sankt Petersburg, 1872
- Hinrikus T., Tankler H., Raal A., Unter der Leitung des Pharmazieprofessors Georg Dragendorff in den Jahren 1864-1894 an der Universität Tartu/Dorpat verfasste medizinische Doktorarbeiten, Pharmazie, 2005, 60(5), str. 388-395
- Nayeem A.A., Khatun A., Rahman M.S., Rahman M., Evaluation of phytochemical and pharmacological properties of Mikania cordata (Asteraceae) leaves, Journal of Pharmacognosy and Phytotherapy, 2011, 3(8), str. 118–123
Marek Ples