بخشی از مقاله
کروماتوگرافی کاغذی
اطلاعات اولیه
انواع جداسازی‌های مختلف و ساده بر روی کاغذ به عنوان پیشروان کروماتوگرافی کاغذی توصیف شده‌اند. این سیستم معمولا به عنوان نمونه بارزی از سیستم تقسیمی در نظر گرفته میشود که در آن فاز ساکن آب است و به وسیله جذب سطحی بر روی مولکولهای سلولز قرار میگیرد و مولکولهای سلولز نیز به نوبه خود به وسیله ساختار الیافی کاغذ در وضعیت‌های ثابت نگه داشته میشود. امروزه ، به هر حال ، مشخص شده است که جذب سطحی اجزای فاز متحرک و حل شونده‌ها و اثرات تبادل یون نیز نقش‌هایی را ایفا میکنند و کاغذ به هیچ عنوان تنها به صورت تکیه گاه بی اثر نیست.
سیر تحولی رشد
روش پیشنهادی رانگ در سال 1850 و فرآیندی که آن را تجزیه موئینه‌ای می‌نامند، از جمله آنها می‌باشند. چنین روش‌هایی در واقع بیشتر شبیه کروماتوگرافی جذب سطحی بودند و کروماتوگرافی کاغذی به مفهوم فعلی ، گسترش سیستم تقسیمی است که به وسیله مارتین و سینج در سال 1941 ارائه شد. در سال 1944 کونسدن ، گوردن و مارتین اسیدهای آمینه و پپتیدهای موجود در محصول آبکافت ، پروتئین پشم را به وسیله روشی جدا کردند که در آن به جای ستون پودر از یک صفحه یا نوار کاغذی آویزان در داخل یک ظرف سرپوش‌دار استفاده شده بود.
کاربرد
در ابتدا کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مخلوطهای مواد آلی به کار رفت. ولی بعد از آن ، عمدتا به وسیله برستال و پولارد و همکاران آنها ، برای جداسازی یون‌های معدنی به سرعت به کار گرفته شد. هم آنیون‌ها و هم کاتیون‌ها را به وسیله این روش می‌توان جدا کرد.
خصوصیت ویژه
یک خصوصیت ویژه روش کروماتوگرافی کاغذی این است که چیزی مربوط به محلول یا گاز خارج شده از ستون که در سیستم‌های معمول مایع یا گاز با آن برخورد میکنیم وجود ندارد. ترکیبات جدا شده روی کاغذ مکان‌یابی و شناسایی میشوند در نتیجه ، جداسازی به طور نسبتا دائم در روی کاغذ ثبت میشود. در این روش اجزای جدا شده جمع آوری نمی‌شوند و احتیاجی به وسایل پیچیده کنترل پیوسته نیست. اندازه گیری کمی ترکیبات جدا شده را می‌توان روی کاغذ انجام داد ولی اگر بخواهند اجرای را از کاغذ خارج کنند. تنها کار لازم این است که قسمت مربوط به هر یک از اجسام را از کاغذ ببرند و هر یک را به طور جداگانه بشویند.
طرح کلی روش
قطره‌ای از محلولحاوی مخلوطی که باید جدا شود را روی یک صفحه یا نوار کاغذ صافی در محل علامت گذاری شده قرار میدهند. در این محل ، قطره به صورت یک لکه حلقوی پخش میشود. وقتی که لکه خشک شده کاغذ را در یک ظرف مناسب سربسته طوری قرار دهند که یک سر آن در حلال انتخاب شده به عنوان فاز متحرک فرو رود. حلال از طریق الیاف کاغذ در نتیجه عمل موئینگی نفوذ میکند و نکته مهم این است که سطح کاغذ نباید کاملا به وسیله حلال پوشانده شود. زیرا در این صورت ، اصلا جدا سازی صورت نمی‌گیرد یا نواحی خیلی پخش میشوند.
وقتی که جبهه حلال مسافت مناسبی را طی کرد یا بعد از یک زمان از قبل تعیین شده ، کاغذ را از طرف بیرون آورده ، جبهه حلال را با علامتی مشخص میکنند و می‌گذارند تا صفحه خشک شود. وقتی که محل‌های مناطق جدا شده آشکار شدند لازم است که هر یک از اجسام به طور جداگانه شناسایی شوند. در موارد ایده‌آل ، هر جسم با واکنشگر مکان‌یاب ، رنگ مخصوصی میدهد که در مورد مواد معدنی بیشتر و درمورد مواد آلی کمتر مشاهده میشود. ساده‌ترین روش شناسایی بر اساس مقدار Rf یعنی نسبت فاصله طی شده به وسیله جبهه حلال است.
خارج کردن جسم از کاغذ
روش‌های ارائه شده مستلزم به کارگیری یک واکنشگر مکان یاب شیمیایی برای تعیین محل لکه هستند، و لکه‌های رنگی اساس ارزیابی را تشکیل میدهند. بعضی اوقات می‌توان کمپلکس را شستشو داد و به وسیله روش رنگ سنجی تخمین زد، ولی اگر تغییر شیمیایی قابل قبول نباشد ماده تغییر نیافته را باید شستشو داد. عمل شستشو را می‌توان با وارد کردن تکه کاغذ در یک حلال ، به وسیله استخراج در یک دستگاه سوکسیله ، یا با استفاده از آرایش خاصی ، که در کاغذ یک جریان نزولی کروماتوگرافی ایجاد می‌نماید، انجام داد. برای جداسازی‌های معدنی تکه‌های کاغذ را می‌توان به صورت خاکستر در آورده ، باقیمانده‌ها را در اسید حل کرد. نتایج این روش به اندازه روش شستشو خوب نیستند. از اینرو محلول‌های به دست آمده را می‌توان به وسیله هر روش مناسبی تجزیه کرد، روش‌هایی که اغلب به دنبال روش‌های کروماتوگرافی به کار می‌روند عبارتند از رنگ سنجی و قطبش نگاری.
پیدا کردن یک روش کروماتوگرافی ، که بتواند به طور کمی تمامی اجزای یک مخلوط را جدا کند، مطلقا ضروری نیست. ارزیابی کمی فلزات با قطبش نگاری و ارزیابی کمی مواد آلی مشکل‌تر از فلزات است زیرا ، برای مواد آلی ، روش‌های موجود برای آزمایش محلول حاصل از شستشو محدودتر هستند. ارزیابی مواد آلی معمولا بر روی کاغذ صورت می‌گیرند و بنابراین ، لازم است که هر جسمی از اجسام دیگر به طور کمی جدا شود.
نقایص کروماتوگرافی کاغذی
• لکه‌های چند تایی :
در کروماتوگرافی یون‌ها فلزی ، اگر دارای آنیونی متفاوت از آنیون موجود در محلول اولیه باشد، ممکن است رقابتی بین آنیون‌ها برای یون فلزی وجود داشته باشد، که در نتیجه دو لکه به دست می‌آید که هر یک از آنها مربوط به یکی از نمکهای فلزی میباشد. ممکن است یون فلزی دو کمپلکس متفاوت با حلال ایجاد کند. در جدا سازی‌های آلی ، ممکن است جسم دو شکل متفاوت وجود داشته باشد. به عنوان مثال یک آمینو اسید می‌تواند به صورت کاتیون و یون دو قطبی باشد.
• دنباله دار شدن :
اگر مخلوط یه مقدار زیاد از حد روی کاغذ قرار داده شود، یا سرعت عبور حلال متفاوت باشد، جسم نمی‌تواند برای ایجاد یک لکه مجزا به تعادل برسد. در این صورت این لکه ، در سطح بزرگی از کاغذ پخش شده و از حلال در حال پیشروی عقب میماند. دنباله‌دار شدن ممکن است به سبب اثرات جذبی سطحی تر ایجاد شود.
• اثرات لبه یا کناره :
لکه‌ها خیلی نزدیک به کنار نوار ، ممکن است در امتداد کنار کاغذ پخش شوند، عمل نفوذ ممکن است به علت بالا بودن غلظت موضعی فاز متحرک در آن ناحیه ، و یا به علت بالاتر بودن سرعت تبخیر حلال در کنار کاغذ ، که منجر به اثرات تقسیمی غیرعادی میشوند، باشد.
روش کمی کروماتوگرافی کاغذی
کاربرد کمی این روش نه تنها احتیاج به یک جداسازی کمی ، بلکه مکان‌یابی و ارزیابی کمی اجسام موجود نیز دارد. یک جداسازی کیفی رضایت بخش ، الزاما برای کار کمی مفید نیست. اندازه گیری کمی را می‌توان یا با سنجش مقدار جسم موجود در لکه روی کاغذ ، یا با خارج کردن جسم از کاغذ و تجزیه اجزای جدا شده به وسیله روش‌های کمی متداول انجام داد. لکه اولیه از نمونه مناسب روی کاغذ قرار میدهند، خشک کردن لکه باید تحت شرایط استاندارد زمان و دما صورت گیرد.
در تهیه حلال باید دقت زیادی روی نسبت‌های اجزای صورت گیرد، برقرار ساختن تعادل باید به طور استاندارد انجام گیرد، طول عبور حلال در تمامی نوبت‌ها یکسان باشد، در طول آزمایش ، دما باید ثابت بماند، و خشک کردن ورقه باید در یک زمان و دمای استاندارد انجام گیرد. واکنشگر مکان‌یاب (در صورت استفاده از لکه‌های رنگی) باید به طریق کاملا تکرارپذیر افزوده شود. و هر عمل بعدی ، مانند خشک کردن یا قراردادن در معرض بخار آمونیاک ، باید در مدت استاندارد انجام گیرد. مقدار جسمی که در یک جداسازی کروماتوگرافی باید روی کاغذ قرار گیرد، متغیر است.
موارد استعمال کروماتوگرافی کاغذی
• منابع علمی مربوط به روش‌های تجزیه‌ای و بررسی ترکیبات طبیعی نشان میدهد که کروماتوگرافی کاغذی در هر رشته‌ای کاربرد دارد. با این همه ، این روش هنوز هم در جداسازی‌های مواد با ماهیت زیستی وسیعترین کاربرد را دارد.
• کروماتوگرافی کاغذی اکثرا به عنوان یک وسیله تحقیقاتی به کار می‌رود، و به طور گسترده‌ای در تجزیه‌های روزمره مخصوصا در جداسازی‌های جدیدی که هیچ روش کلاسیک برای آنها وجود ندارد، نیز مورد استفاده قرار می گیرد. روش اخیر در مسائل کلینیکی و زیست شیمیایی ، جداسازی اسیدهای آمینه و پپتیدها در بررسی ساختارهای پروتئین کاربد دارد.
• آزمایش روزمره ادرار و سایر مایعات بدن برای اسید آمینه و قند ، جداسازی بازهای پورین و نوکلئوتیدها در آزمایش اسیدهای نوکلئیک ، جداسازی استرئیدها ، تجزیه عمومی ، تجزیه بسپارها ، تشخیص و ارزیابی فلزات در خاک ها و نمونه های زمین شناسی ، بررسی ترکیبات فنلی در عصاره های گیاهی ، جداسازی آلکالوئیدها ، جداسازی ترکیبات علامت دار به وسیله رادیو ایزوتوپ‌ها ، کروماتوگرافی کاغذی برای جداسازی مواد فرار غیر فعال مانند هیدروکربن‌ها و دیگری جداسازی اسیدهای چرب با فراریت بیشتر مناسب نمی باشد.
نکات بارز کروماتوگرافی کاغذی
روش کروماتوگرافی (صعودی ، نزولی یا افقی)
تصمیم گیری شخص آزمایش‌گر و وسایل موجود در مورد اینکه چه روشی برای یک آزمایش معین باید به کار رود، احتمالا از نکات اولیه است. تناوب خیلی کمی در نتایج به دست آمده از کروماتوگرافی صعودی و نزولی وجود دارد ولی زمان صرف شده متفاوت است. زمان صرف شده عمدتا به نوع حلال و کاغذ بستگی دارد. ولی برای یک مجموعه مشخص کاغذ-حلال روش نزولی سریع‌تر از روش صعودی است. زمان عبور حلال در یک کرومتوگرام نزولی را با بریدن نوار کاغذ به طوری که یک فشردگی در بین مخزن و محل لکه نمونه به وجود آید، می‌توان افزایش داد.
برای جدا سازی‌های دو طرفه یا جدا سازی یک طرفه همزمان (صعودی) تعداد زیادی از نمونه‌های مختلف با همان حلال ، دستگاه قاب مربعی مناسب است. استفاده از ورقه‌ها و مخزن‌های بزرگ‌تر تنها زمانی ضرورت دارد که عبور حلال به مسافت کم برای انجام کروماتوگرافی کافی به نظر نرسد، و در این صورت روش نزولی بهتر خواهد بود. برای جداسازی‌های کمی یا جداسازی‌هایی که در آنها تعادل دیر برقرار میشود، به نظر می‌سد که روش نزولی مطلوب باشد، همچنین موقعی که احتیاج به یک آزمایش طولانی باشد این روش بهترین است. زیرا حلال می‌تواند از انتهای کاغذ لبریز شود.
نوع کاغذ
نقش اولیه کاغذ این است که به عنوان نگه دارنده‌ای برای فاز ساکن عمل میکند. سرعت عبور فاز متحرک بستگی به گرانروی این فاز داشته و برای یک مخلوط حلال معین ، سرعت بستگی به |ساختار کاغذ|ماهیت فیزیکی کاغذ دارد. اگر برای افزایش چگالی ، الیاف کاغذ نزدیکتر به هم ساخته شوند، مساحت سطح آزاد و اندازه فضاها کاهش می‌یابد و سرعت عبور کم میشود. برعکس با ضخیم تر نمودن کاغذ بدون تغییر چگالی ، سرعت عبور افزایش می‌یابد. در انتخاب کاغذ باید تناسبی بین کارایی ماکسیمم و زمان لازم وجود داشته باشد.
انتخاب و تهیه حلال مناسب کروماتوگرافی
حلال متحرک معمولا مخلوطی است که شامل یک جزء اصلی آلی ، آب ، ترکیبات مختلف اضافه شده مانند اسیدها ، بازها یا عوامل کمپلکس کننده برای افزایش حلالیت بعضی از اجسام یا کاهش بعضی دیگر است. ممکن است ضد اکسنده‌ها نیز اضافه شوند. یک حلال معمولا باید ارزان باشد، زیرا غالبا مقدار زیادی از آن مصرف می شود، به طور خالص قابل تهیه باشد، و نباید بیش از حد فرار باشد. زیرا در آن صورت احتیاج به برقراری تعادل با دقت بیشتر است، از طرف دیگر فراریت زیاد باعث میشود که حلال از ورقه بعد از آزمایش آسان‌تر خارج می شود و سرعت عبور آن به میزان زیاد تحت تاثیر تغییرات دما نباشد.
تعادل در ظرف انتخاب شده
لازم است بررسی شود که تا چه حد مخلوط حلال اولیه و کاغذ ، قبل از شروع عمل ، باید با محیط در حالت تعادل قرار بگیرند. زمان لازم برای به تعادل رسیدن محیط با حلال بستگی به اندازه مخزن و فراریت حلال دارد. اگر مخلوطهای خیلی فرار به کار رود، تبخیر از کاغذ سریع‌تر خواهد بود و برقراری تعادل حائز اهمیت است.
تهیه نمونه
نمونه‌های جامد ، مانند خاک‌ها ، یا سلول‌های زیستی یا مواد بافتی را با حلال خیس میکنند، یا از بعضی از روش‌های استاندارد استخراج استفاده میکنند، نمونه‌های مهم زیادی مانند ادرار یا سایر مایعات زیستی در محیط‌های آبی هستند.
زمان عمل (گسترش) ، و مکان یابی و شناسایی
موفقیت یک جداسازی کروماتوگرافی در نهایت بستگی به فرآیند مکان‌یابی دارد. البته اجسام رنگی به صورت لکه‌های مجزا در آخر آزمایش قابل مشاهده هستند. اجسام بیرنگ احتیاج به آشکارسازی شیمیایی یا فیزیکی دارند. کروماتوگرافی‌ها را باید قبل و بعد از اعمال هر روش دیگری به طور عادی زیر نور فرابنفش بررسی کرد. روش فیزیکی که فقط برای مواد رادیواکتیو قابل استفاده هستند، عبارت‌اند از پرتونگاری خودکار و شمارش.
روش‌های شیمیایی آشکارسازی دارای بیشترین اهمیت هستند و واکنشگرهای به کار برده شده را معمولا واکنشگرهای مکان یاب می‌نامند. با انتخاب صحیح واکنشگر ، عمل آشکارسازی و شناسایی را می‌توان به طور همزمان انجام داد. قسمتی از کاغذ را که شامل جسم مجهول است بریده و جسم را با یک حلال مناسب شستشو میدهند محلول حاصل را می‌توان به روش شیمیایی بررسی کرد، یا می‌توان یک سری مخلوط را ، که هر کدام از آنها متشکل از جسم شاهد است تهیه نموده و کروماتوگرام آنها را به دست آورد. به جز ماهیت کاغذ و حلال ، عوامل اصلی مؤثر بر جداسازی مواد عبارت ان از: دما ، اندازه ظرف ، زمان عمل و جهت جریان حلال ، موفقیت نهایی آزمایش بستگی به کارایی روش آشکارسازی دارد.
ارزیابی مواد روی کاغذ
• مقایسه چشمی لکه :
محلول‌های شاهد ، دارای مقادیر معلومی از جسم مورد نظر هستند، باید از چندین محلول شاهد با غلظت‌های مختلف استفاده شود، هر یک از این محلول‌ها تمام اجزای موجود در محلول مورد آزمایش را داشته باشند. این روش بستگی به استاندارد کردن خیلی دقیق دارد. در صورت استاندارد کردن ، این روش ، مخصوصا در ارزیابی فلزات ، به طور شگفت آوری دقیق می باشد.
• اندازه گیری فیزیکی لکه‌های رنگی :
برای اندازه گیری مقدار ماده به کمک انعکاس یا به وسیله عبور نور از آنها می‌توان از طیف سنج‌های نوری به طور مستقیم یا با اندکی تغییر استفاده کرد.
• اندازه گیری مساحت لکه :
مساحت لکه متناسب با لگاریتم غلظت ماده در محلول اولیه میباشد. اندازه گیری مساحت ، به علت فقدان مرز دقیق مشکل میباشد.
• اندازه گیری‌های پرتوزای :
ساده ترین راه آشکار سازی اجسام پرتوزای ، بررسی نوار ، و علامت گذاری محل لکه‌ها میباشد.
کروماتوگرافی روش جزء به جزء کردن یک مخلوط براساس قطبیت مولکول ها می باشد.کروماتوگرافی شامل یک فاز متحرک(مخلوط) می باشد که می خواهیم جداسازی نماییم واین مخلوط دریک مایع ویا گاز حل شده است و ازروی یک فاز ساکن عبور می نماید اجسام موجود در مخلوط به علت قطبیت متفاوت با سرعت های مختلف ازروی فاز ساکن می گذرند .
سرعت حرکت هر جزء درمخلوط به چند عامل قطبیت بستگی دارد که مهمترین آنها یک جسم قطبی هم به حلال وهم به فازساکن جاذبه دارد جسمی که کندتر حرکت می کند بیشترین جاذبه رانسبت به فاز ساکن دارد.
کروماتوگرافی انواع گوناگون دارد ازجمله :
1- کروماتوگرافی ستونی :که برای جداسازی های فوق العاده حساس مانند جداسازی ویتامین ها ٬ پروتئین ها ٬ وهورمون هابه کار می رود. که باروش های دیگربه آسانی جدا سازی نمی شوند. در این روش فاز ساکن شامل یک ستون شیشه ای یاپلاستیکی است. که باماده ای نظیر آلومینیم اکسید ٬ کلسیم کربنات٬ منیزیم کربنات٬ زغال فعال شده٬ خاک رس٬ ژل ها و یا بسیاری ازترکیبات آلی دیگر پر شده است. اندازه ذرات فازساکن درگستره( 150 تا 200μm ) می باشد. فاز متحرک شامل مخلوط همراه بایک حلال مناسب است که ازبالای ستون اضافه می شود .
2-کروماتوگرافی یونی : دراین مورد ستون رااز رزین تبادل یون پر می کنند. بابه کاربردن رزین مناسب می توان یون های مثبت ویون های منفی راازهم جدانمود .
3- کروماتوگرافی کاغذی : دراین روش به جای ستون شیشه ای از نوارهای کاغذی درظرف سربسته استفاده می شود قطره ای ازمخلوط رابرروی کاغذ گذاشته وانتهای کاغذرادرحلال مناسب قرار می دهند حلال براساس خاصیت موئینگی درکاغذ نفوذ نموده وباعث جداسازی اجزاء مخلوط می شود بردیدن چگونگی این نوع کروماتوگرافی دراینجا کلیک نمایید.
۴- کروماتوگرافی لایه نازک: این تکنیک که غالبا درجداسازی مخلوطهای مواد زیست شناختی مختلف به کار می رود بعضی ازتکنیک واصول به کاررفته درکروماتوگرافی ستونی وکاغذی باهم تلفیق شده است .
5- کروماتوگرافی گازی : یک تکنیک کروماتوگرافی برای تجزیه مایعات فرارومخلوط هایی ازگازهاو بخارات می باشد .گازهای که باید تفکیک شوند همراه با یک گاز بی اثر نظیر هلیم درفاز متحرک حمل می شود.
سنتز آسپرین
در زمان های قدیم مردم بر این باور بودند که جویدن پوست درخت بید تب را کاهش میدهد.از زمانی که علائم بیماری ها صریح و واضح تر می شد,مشخص شد که جویدن پوست درخت بید علائم مالاریارا کاهش میدهد.در اوایل قرن نوزدهم مردم به طب گیاهی علاقۀ خاصی پیدا کردند. در سال 1853شیمی دان آلمانی گرهارت مادۀ جدیدی با نام استیل سالیسیلیک اسید را از سالیسیلیک اسید و استیک آنیدرید تهیه کرد.این سنتز تا حدود زیادی گزارش نشد.شیمی دان آلمانی دیگری به نام کُلب
روش صنعتیِ بزرگتری برای سنتز سالیسیلیک اسید کشف کرد.سالیسیلیک اسید به درمان رایج آرتروز و نقرس تبدیل شد.(البته از سال 1860تا1893)در این سال ها این ماده تجویز بسیار موثری بود.البته این ماده برای دهان,گلو,نای و معده حالت خوش آیندی نداشت.(این ماده برابر 3است)برای این که اثر اسیدی ماده خنثی شود,معمولاً پزشکان نمک سدیم این ماده را تجویز میکردند.البته این نمک تا حدی تهوع آور بود.در سال 1893هافمن روش ستنزی را که گرهارت 40سال پیش کشف کرده
بود دوباره کشف کرد!او گفت احتمالاً اگر این استیلات(آسپرین فعلی)از سالیسیلیک اسید کم شود این ماده بدون از دست دادن خاصیت داروییِ خود حالات بد خود را از دست میدهد!که البته درست هم بود.آسپرین چه کار می کند؟سر درد را کاهش میدهد.(خاصیت ضد درد),تب را کاهش میدهد.(تب بُر),تورم را از بین میبرد و درد مفاصل را که ناشی از روماتیسم
و آرتروز میباشد,از بین میبرد.(ضد التهاب)ودفع اسید اوریک را افزایش میدهد.در سال 1982آسپرین دیگر برای زنان بار دار و گودکان تجویز نشد.در سال1984آسپرین به عنوان ماده ای شناجته شد که احتمال انفاکتوس میوکارد وحملۀ استورک را کاهش می دهد.در دهۀ 80 با توسعۀ دارو های موثر دیگر برای دفع اسید اوریک باعث شد تا آسپرین دیگر برای این مورد نیز تجویز نشود.در سال های اخیر آسپرین را به عنوان یک مادۀ باز دارنده از سرطان روده استفاده میکنند.rnآیا اثرات فیزیولوژیک
آسپرین اهداف مکانیزم های بیو شیمیایی خاصی را بیان میکنند؟جواب به میزان مداخلۀ آسپرین در تولید prostaglandins ومحصولات آنها thromboxanes بستگی دارد.این ترکیبات به عنوان عوامل سر درد و انبوهش پلاکت ها (که می توانند باعث لختگی خون شوند)وتنگی عروق شناخته میشوند.سنتز آسپرین:-1آماده کردن مواد اولیّه و انجام واکنش:ساختار مولکول آسپرین در سمت چپ آورده شده.انتخاب درست مواد اولیّه مستلزم دانستن مواردی از جمله: در دسترس بودن مواد اولیّه مواد لازم جهت انجام آزمایش و واکنشی که مواد با هم انجام میدهند است.سالیسیلیک اسید(در سمت چپ)به سادگی سنتز میشود و همیشه در دسترس است.تنها سوالی که مطرح است این است که: چگونه می توان Hگروه OHکه مستقیماً به حلقۀ بنزنی وصل است را به CO3CH(استیل) تبدیل کرد؟شیمی آلی یک پروسۀ عمومی برای این جور تبدیلات
دارد.در مورد ما واکنش بین سالیسیلیک اسید و ماده ای انجام میگیرد که بسیار به استیک اسید مربوط است.نام این ماده استیک آنیدرید است.استیک آنیدرید از آب گیری از دو مولکول استیک اسید به وجود می آید. واکنش آن به شرح زیرمیباشد: : لازم به ذکر است که استیک آنیدرید از جمله واکنشگر های بسیار معروف است.هم اکنون ما یک سری مواد اولیّۀ منطقی و یک واکنش مناسب برای سنتز آسپرین داریم.
مواد اولیۀ ما سالیسیلیک اسید واستیک آنیدرید است.که هر دو موادی ارزان و در دسترس می باشند.واکنش به این صورت است:-2شرایط انجام واکنش:شرایطی که واکنش باید در آن انخام شودبه بعضی ویژگی های واکنشگر ها و محصولات میدهد تا استیک اسید درست کند.درست عکس واکنشی که قبلاً بیان کردیم.سالیسیلیک اسید و آسپرین هر دو جامدندو در دماهای بالای 100درجه ذوب می شوند.آنها در آب سرد تا حدی انحلال پذیر هستند.(2.2میلی گرم در میلی لیتر و 3.3میلی گرم در میلی لیتر حدّ اکثر)از این خصوصیات که ما نتیجه می گیریم آب حلال مناسبی برای این واکنش نیست.زیرا
آب در هنگامی که واکنش را پیش میبرد یکی از واکنشگر ها را از بین میبرد.از آنجایی که استیک آنیدرید مایع است,ما می توانیم از این واکنشگر به عنوان حلال هم استفاده کنیم.به این دلیل که واکنش در استیک آنیدریدِ خالص آهسته انجام میشود ما می توانیم از یک اسید قوی به نام سولفوریک اسید به عنوان کاتالیست استفاده کنیم.طبق قانون لوشاتلیه حضور
زیاد استیک آنیدرید باعث می شود که تعادل به سمت دلخواه ما یعنی تولید آسپرین پیش برود.البته ما با گرم کردن نیز رسیدن به تعادل را سرعت می بخشیم.ایزوله کردن محصول:هنگامی که واکنش به مرحلۀ نهایی خود رسید,ما در ظرف
واکنش علاوه بر آسپرین,مقداری از هر دو واکنش دهنده داریم که با هم واکنش ندادند,(البته احتمالاً)و هم چنین استیک اسید وکاتالیست داریم.ما میدانیم که هم آسپرین و هم سالیسیلیک اسید در آب حل می شوند.اگر ما بعد از اتمام واکنش آب به ظرفمان اضافه کنیم,آب با استیک آنیدرید واکنش میدهد و استیک اسید درست می کند.اگر ما از مقدار کمی آب استفاده کنیم قفط مقدار اندکی از آسپرین و سالیسیلیک اسید حل نخواهد شد و این مقدار باقی مانده تشکیل رسوب میدهد.و از آنجا که حلالیت اکثر مواد در آب با کاهش دما کاهش میابد,ما دمای آب را کاهش میدهیم تا از حلالیت آسپرین در
آب کاسته شود.همچنین استیک اسیدی که به عنوان محصول جانبی و هم چنین با اضافه کردن آب به استیک آنیدرید درست شد نیز دیگر در آب حل نمیشود و در مایع باقی میماند.به همین دلیل ما قادریم با صاف کردن محلولمان آسپرین را جدا کنیم.اما باز هم سالیسیلیک اسیدهایی که واکنش نداده بود نیز با آسپرین صاف می شود.میزان سودمندی سنتز و خلوص محصول(بازده):از جمله موضوعاتی که باقی مانده آن است که ما چقدر محصول نهایی یعنی آسپرین تولید کردیم.و این
محصول تولیدی چقدر خالص است.با توجه به مقدار محصولات اولیّه و ثابت تعادل و دیگر فاکتور ها ما میتوانیم حدّ اکثر محصول را محاسبه کنیم و با توجه به آن بازده را حساب کنیم.استوکیومتری واکنش نشان می دهد که 1مول از استیک آنیدریدبا 1مول از سالیسیلیک اسید واکنش میدهد و 1مول آسپرین تولید می کند.ما با ریختن 2گرم سالیسیلیک اسید یعنی
( 0.014مول)با این مقدار سالیسیلیک اسید حدّ اکثر مقدار آسپرینی که می توانیم تولید کنیم برابر 2.608گرم خواهد بود.به این مقدار,مقدار تئوری می گوییم.اگر به هر دلیلی واکنش کامل نشد ویا مقداری آسپرین را هنگام حل شدن در آب از دست دادیم انتظار داریم محصولمان از مقدار تئوری کمتر شود.به این مقدار, مقدار عملی می گویند.بازده برابر نسبت مقدار عملی به مقدار تئوری است.بازده ما در این آزمایش برابر است با:در این آزمایش که ما انجام دادیم حتی اگر تمام شرایط خوب بود و
محصول در شرایط ایده ال کامل بدست می آمد مقدار آن از 2.608بیشتر می شد و لی این به این معنی نیست که بازده ما از 100%بیشتر است.زیرا ما در این محصول مقداری سالیسیلیک اسید نیز داریم.پس برای رسیدن به بازده واقعی لازم است آسپرین را خالص کنیم.خالص سازی محصول نهایی:میدانیم که ممکن است محصول نهایی ما مقداری سالیسیلیلک اسید داشته باشد.البته برای تشخیص وجود سالیسیلیک اسید تست هایی وجود دارد که راجع به آن بحث خواهم کرد.فرض میکنیم محصول ما سالیسیلیک اسید دارد و ما میخواهیم آن را خالص کنیم برای این منظور محصولمان را با اتیل الکل خالص می کنیم.واکنش که در این حالت رخ می دهد واکنش زیر است:این واکنش علاوه بر اتیل سالیلیسیلات یک محصول جانبی
هم دارد که همان آب است.خود آسپرین در اتانول حل میشود ولی با آن وا کنش نمی دهد.با توجّه به همین موضوع می توان آسپرین را دوباره جدا کرد.حال به توضیح تستی می پردازیم که وجود وجود سالیسیلیک اسید را تایید میکند:نام این تست,تست فرّیک کلرید است.تشخیص وجود سالسسیلیک اسید در این تست به وسیلۀ رنگ است. در این تست Fe(H2O)6+3 از این مولکول استفاده میشود.اتم اکسیژن عامل اسیدی عامل هیدروکسیل در سالیسیلیک اسید با هم
تشکیل یک کمپلکس با مولکول مذکور می دهند.این کمپلکس رنگ بنفش شدید دارد.در حالی که در آسپرین خالص OHسالیسیلیک اسید با O-COCH3جایگزین میشود.کمپلکسی که در آسپرین خالص به وجود می آید رنگ زرد کمرنگی دارد. به این ترتیب است که وجود سالیسیلیک اسید دیده می شود. .
سنتز استيل ساليسيليک اسيد (آسپرين)
بوسيله استيله کردن عامل OH در ساليسيليک اسيد براحتي ميتوان آسپرين تهيه کرد. اين کار به روشهاي متفاوتي امکان پذير است. يکي از اين روشها استفاده از استيک انيدريد در محيط اسيدي ميباشد که با توجه به نقش کاتاليستي اسيد معمولا در حضور استيک اسيد يا سولفوريک اسيد انجام ميشود.
الف) سنتز آسپرين با استفاده از استيک انيدريد:
در يک ارلن 250 ميلي ليتري 6 گرم ساليسيليک اسيد را با 9 ميلي ليتر استيک انيدريد مخلوط کنيد و 4-3 قطره سولفوريک اسيد غليظ به آن اضافه کنيد. مخلوط واکنش را ضمن هم زدن در يک حمام آب به مدت 15 دقيقه در دماي 60 درجه سانتيگراد حرارت دهيد. آن را سرد کرده و در يک بشر حاوي 100 ميلي ليتر آب سرد همراه با هم زدن بريزيد. رسوب را با کمک قيف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشوييد. پس از خشک کردن راندمان و نقطه ذوب را تعيين کنيد.
براي خالص سازي کامل ميتوان بر روي محصول در حلال بنزن تبلور مجدد انجام داد. براي اين کار، آب حلال مناسبي نميباشد. پس از تبلور مجدد راندمان و نقطه ذوب را محاسبه نموده و با مرحله قبل مقايسه کنيد.
ب) سنتز آسپرين با استفاده از استيل کلرايد:
در يک ارلن 250 ميلي ليتري 6 گرم ساليسيليک اسيد را در 5 ميلي ليتر پيريدين حل کنيد. ارلن را در حمام يخ بگذاريد و 5 ميلي ليتر استيل کلريد را از داخل يک قيف جدا کننده قطره قطره و همراه با بهم زدن شديد به محلول داخل ارلن اضافه کنيد. پس از اتمام افزايش، مخلوط واکنش را در يک حمام آب به مدت 5 دقيقه گرم کنيد و سپس سرد نمائيد. هنگام سرد کردن يک جسم نيمه جامدي تشکيل ميگردد که حدود 60 ميلي ليتر آب سرد و چند تکه يخ به آن اضافه کنيد و مخلوط را به هم بزنيد. کريستالها را با قيف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشوييد و سپس خشک کنيد. نقطه ذوب و راندمان را محاسبه کرده و بروش قبلي خالص کنيد.
مشخصات مواد شیمیایی : استانیلید
نام: استانیلید
Acetanilide
نام دیگر: N- فنیل استامید
N-Phenylacetamide
شکل مولکول:
فرمول مولکولی: CH3CONHC6H5
جرم مولکولی (گرم بر مول): 135.17
نقطه ذوب (درجه سانتیگراد): 115
درجه احتراق (درجه سانتیگراد): 540
چگالی (گرم بر سانتیمتر مکعب): 1.22
حالت: جامد
رنگ: بدون رنگ مایل به سفید
pH:
خطرات: مضر
سنتز استانیلید از آنیلین
استیل دار کردن آنیلین با استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی به سادگی و با راندمان نسبتا خوبی امکانپذیر است. عامل استیله کننده در این آزمایش استیک انیدرید میباشد.
روش کار
10 سی سی آنیلین را به یک بشر حاوی محلولی از 9 سی سی HCl غلیظ در 250 میلی لیتر آب اضافه کنید. مخلوط را کاملا به هم بزنید تا آنیلین حل شود. در صورتی که محلول رنگی بود حدود 2 گرم کربن فعال به آن اضافه کنید و 2 دقیقه بجوشانید و صاف کنید تا محلول شفاف بدست آید.
محلولی از 17 گرم سدیم استات در 50 سی سی آب تهیه کنید.
به محلول آنیلین در اسید کلریدریک (محلول اول) 13 سی سی استیک انیدرید اضافه کرده و به هم بزنید تا محلول همگن به دست آید. محلول حاصل را بلافاصله به بشر حاوی حاوی محلول سدیم استات اضافه کنید. بشر را در حمام یخ گذاشته و بشدت به هم بزنید تا کریستالهای بیرنگ استانیلید جدا شوند. کریستالها را صاف کرده و با آب سرد بشویید و آنها را خشک کنید.
در صورتی که استانیلید رنگی باشد نشانه ناخالصی است. برای خالص سازی، آنرا در حد اقل آب داغ تبلور مجدد نمائید.
راندمان و نقطه ذوب را تعیین کنید.
تقطیر
تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. در این عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می مانند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود.
الف) تقطیر ساده:
هنگامی که ناخالصی غیر فراری (مانند شکر یا نمک) به مایع خالصی اضافه میشود فشار بخار مایع تنزل می یابد و به این دلیل که مولکولهایی که در سطح مایع هستند فقط مولکولهای جسم فرار نیستند قابلیت تبخیر مایع کم میشود. در هنگام تقطیر یک مایع خالص چنانچه مایع زیاده از حد گرم نشود درجه حرارتی که در گرماسنج دیده میشود، یعنی درجه حرارت دهانه خروجی، با درجه حرارت مایع جوشان در ظرف تقطیر، یعنی درجه حرارت ظرف، یکسان است.
شکل دستگاه تقطیر ساده:
