Protokoll Versuchstag 5 PDF

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Mit sehr gut testiertes Protokoll des fünften Versuchstages des Praktikum der Chemie für Humanmediziner....

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Judith Dechantsreiter Tischassistent: Daniel Bleher

Moritz Wimmer

PROTOKOLL VERSUCHSTA G5 Praktikum der Chemie für Mediziner

Gruppe Tischassistent Studenten

14 Daniel Bleher Judith Dechantsreiter Lisa Grabner Moritz Wimmer

1

Judith Dechantsreiter Tischassistent: Daniel Bleher

Moritz Wimmer

Versuch

Verhalten,

1:

Amphoteres

isoelektrischer Punkt Versuchseinführung: Nachweis des amphoteren Verhaltens an der pHAbhängigkeit von schwerlöslichen Aminosäuren am Beispiel Thyrosin Versuchsdurchführung: Es wurde eine etwa linsengroße Probe an Thyrosin in ein Reagenzglas gegeben und mit circa 2 ml destilliertem Wasser vermengt. Anschließend wurde tropfenweise 2 M NaOH-Lösung unter kontinuierlichem Umschütteln dazugegeben, danach dann unter Umschütteln 2 M HCl-Lösung. Versuchsbeobachtung: Das Tyrosin ist in Wasser nur sehr schwer löslich, deshalb entsteht eine trübe und milchige Lösung. Nach Zugabe von circa 1-2 ml NaOH ging das Thyrosin in Lösung. Bei der Zugabe von HCl, ist zuerst wieder Thyrosin in Form von weißen Flocken ausgefallen, bevor es dann erneut in Lösung ging. Versuchsauswertung: Tyrosin löst sich nur in alkalischen und sauren Lösungen, es ist somit ein Ampholyt beziehungsweise liegt in wässriger Lösung als Zwitterion vor. Das ist auf die positiv geladene Aminogruppe und die negativ geladene Carboxylgruppe zurückzuführen. In dieser Konstellation ist es ungeladen und bildet Salzgitter aus. C 9 H 11 NO3 + H 2 O → C 9 H 11 NO3 ↓+ H 2 O

Gibt man nun eine Base (z.B. NaOH) dazu erhöht sich der pH-Wert. Die Aminogruppe spaltet ein

+¿¿ H -Ion ab, welches mit dem

−¿¿ OH

-Ion in der

Lösung zu Wasser reagiert. Das negativ geladene Thyrosin-Ion ist in Wasser gut löslich. −¿+H 2 O −¿ → C 9 H 10 O¿3 C 9 H 11 NO3 +OH ¿

2

Judith Dechantsreiter Tischassistent: Daniel Bleher

Moritz Wimmer

Senkt man den pH-Wert wieder bei der Zugabe einer Säure (z.B. HCl) fällt Throsin wieder aus wenn der pH-Wert bei ungefähr 7 liegt. Hier liegt Thyrosin wieder als Zwitterion vor und ist somit nicht in Wasser löslich. Wird der pH-Wert durch weitere Zugabe von HCl weiter gesenkt, nimmt die negative Carboxylgruppe ein Proton von der Säure auf, ist somit positiv geladen und in Wasser wieder löslich. −¿+H 2 O +¿ → C9 H 12 O¿3 C 9 H 11 NO3 +H 3 O ¿

3

Judith Dechantsreiter Tischassistent: Daniel Bleher

Versuch

2:

Aufnahme

Moritz Wimmer

eines

Titrationsdiagramms von Glycinhydrochlorid und Bestimmung der pK-Werte von Glycin Versuchsdurchfuhrung: Eine 0,1 M Glycinhydrochlorid-Lösung wird mit 0,1 M Natronlauge titriert. Die dabei entstehenden pH-WertÄnderungen werden gemessen und über das verbrauchte NaOH-Volumen in einer Titrationskurve aufgetragen. Versuchsbeobachtung: Die pH-Wert Messungen während der Titration ergaben folgende Messwerte: Tabelle 1: Messwerte der Titration von 0,1 M Glycin-hydrochloridlösung mit 0,1 M NaOH.

V (NaOH) in ml

ph-Wert GlycinLösung

10

7,748

10,5

8,506

0

1,85

11

8,791

1

1,99

11,5

8,986

2

2,13

12

9,119

3

2,257

13

9,326

4

2,407

14

9,522

5

2,572

15

9,691

6

2,712

16

9,876

7

2,9

17

10,025

8

3,145

18

10,232

8,5

3,318

19

10,491

9

3,571

20

10,863

9,5

4,112

21

11,282

4

Judith Dechantsreiter Tischassistent: Daniel Bleher 22

11,556

23

11,721

24

11,841

25

11,919

26

11,981

27

12,038

5

Moritz Wimmer

Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Titration von Glycinhydrochlorid-Lösung mit Natronlauge 14 12

pH-Wert

10 8 6 4 2 0

0

5

10

15

20

25

30

verbrauchtes Volumen an NaOH (ml)

Abbildung

1:

Titrationskurve

von

Essigsäure

und

Salzsäure

mit

Natronlauge Legende: grüne Punkte: pH-Werte der Titration blaue Kästen: Pufferbereiche der Carboyxl- und

der protonierten

Aminogruppe Versuchsauswertung: Glycin enthält, wie jede Aminosäure, sowohl eine Aminogruppe, als auch eine Carboxylgruppe. Deshalb können in Reaktion mit einer Base zwei Protonen abgeben. In einem sauren Milieu liegt die Aminosäure als Kation vor und kann nun an der NH 3+-Gruppe und an der COOH-Gruppe jeweils ein Proton abgeben. Wird eine Base (hier NaOH) hinzutitriert werden zunächst sämtliche Protonen der Carboxylgruppe an die Base abgegeben. Am 1. Halbäquivalenzpunkt wurden 50% des Glycins von der Natronlauge neutralisiert und liegen somit als korrespondierende Base zur sauren Form des Glycins vor. Der 1. Äquivalenzpunkt ist hier der isoelektrische Glycinmolekule

Punkt. als

Es

liegen

Zwitterionen

an vor.

diesem

Punkt

also

Dementsprechend

sämtliche kann

das

+

Zwitterion noch das zweite Proton (von der NH3 -Gruppe) an die Base abgeben. Der 2. Halbäquivalenzpunkt beschreibt den Punkt, an dem 50% des Glycins ihr zweites Proton an die titrierte Base abgegeben haben 6

Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

während der 2. Äquivalenzpunkt die vollständige Neutralisation des Glycins markiert. Nach der Henderson-Hasselbach-Gleichung gilt im Halbäquivalenzpunkt pH HÄP = pKS. Daraus ergeben sich fü r die pKS-Werte des Glycins:

pK S1 = 2,51 und pKS2 = 9,76. Für die Berechnung des

isoelektrischen Punktes gilt es das arithmetische Mittel der beiden pK S -Werte zu bestimmen: pHIP =

2,51 + 9,76 2

= 6,1

Für den Pufferbereich einer schwachen Säure gilt: pHPuffer = pH(pKs) ± 1. Aus den pKS -Werte folgend ergeben sich die beiden Pufferbereiche: pH Puffer1 = 2,51± 1 und pH Puffer2 = 9,76± 1.

Versuch 3:

Bestimmung der Empfindlichkeit

der Ninhydrinreaktion Versuch wurde nicht durchgeführt.

7

Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Versuch

4:

Aminosäuregemisches, unbekannten

Moritz Wimmer

Trennung

eines

Identifizierung

einer

Aminosäure

mittels

Dünnschichtchromatographie (Gruppenversuch) Versuchsdurchfuhrung:  Aminosäuren

Mit

Kapillaren

(Lysin-Hydrochlorid,

Aminosäuregemisch,

Analyse)

auf

werden

Glycin, eine

verschiedene

Valin,

DC-Platte

Leucin,

aufgetragen.

Anschließend wird das Chromatogramm in ein Becherglas mit Laufmittel (Butanol, Essig und Wasser im Verhältnis von 4:1:1) gestellt. Nach 30 min wird die Platte für 10 min getrocknet, im Anschluss wird die DC-Platte mit Ninhydrin besprüht.

Versuchsbeobachtung und -auswertung: Das Ninhydrin-Spray färbt die jeweiligen Aminosäurefelder rötlich (Lycin) bis gelblich-bräunlich (z.B. Glycin). Je hydrophober eine Aminosäure ist, desto weiter wandert sie im Butanol. Dieses Phänomen lässt sich durch die unterschiedlich starken Wechselwirkungen der Aminosäuren mit dem Laufmittel und dem Kieselgel erklären. Das Laufmittel hat einen sehr hohen Anteil Butanol.

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Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Dieses ist, mit Ausnahme der OH-Gruppe, unpolar. Die Hydroxylgruppe wechselwirkt mit unpolaren Stoffen. Durch die Polarität der Molekü le entstehen

also

Aminosäure

im

Ergebnissen

der

unterschiedliche Laufmittel

Wechselwirkungen,

unterschiedlich

weit

Dünnschichtchromatographie

durch

laufen.

können

die Aus

die den

unbekannten

Proben analysiert werden. Durch die durchgeführte DC ließ sich feststellen,

dass

unsere

Probe

aufgrund

der

nahezu

identischen

Laufweiten aus Lysin, Glycin und Leucin bestand. Die Färbung der DCPlatte entsteht durch eine Ninhydrid-Reaktion mit den Aminosäuren gemäß:

Es bildet sich unter Wasserabspaltung eine Schiffsche Base.

Von

der

Schiffschen

Base

spaltet

sich

Kohlenstoffdioxid

ab,

entstandenen Moleküle stehen in einem Tautomeriegleichgewicht.

Nun wird im Rahmen einer Hydrolyse ein Aldehyd abgespalten.

9

die

Judith Dechantsreiter

Zuletzt

reagiert

Lisa Grabner

2-Amino-indan-1,3-dion

Moritz Wimmer

mit

Kondensationsreaktion zu Ruhemanns Purpur.

10

Ninhydrin

in

einer

Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Versuch 5: Reduzierende Wirkung von Glucose auf Cu2+-Ionen Versuchseinführung: Nachweis der reduzierenden Eigenschaften von Glucose auf Kupferionen mittels der Fehling-Reaktion. Versuchsdurchführung: Es werden jeweils 2 ml von der ausstehenden Fehling I und Fehling II-Lösung vermischt und anschließend 1 ml einer verdünnten

Glukose-Lösung

dazugegeben.

Das

Gemisch

wird

im

Wasserbad aufgekocht. Versuchsbeobachtung: Das Gemisch aus den Fehling-Lösungen ist klar und dunkelblau, nach Zugabe der Glukose-Lösung ist kein Unterschied zu beobachten. Durch das Erhitzen beginnt sich die Lösung zu verfärben, zunächst dunkelgrün und trüb, dann schlägt die Farbe nach rostbraun um. Versuchsauswertung: Die Fehlingprobe dient als Nachweis für Aldosen. Die Glucose wird an der Aldehydgruppe zu Gluconsäure oxidiert, dabei fällt Kupferoxid als rotbrauner Niederschlag aus. Das Kupfer dient hier als Oxidationsmittel. −¿ →Cu2 O+ C5 H 11 O5 COOH +2 H 2 O ¿ 2+ ¿+C 6 H 12 O 6 + 4 OH 2 Cu ¿

Versuch 6: Reduzierende Wirkung von Glucose auf Ag+-Ionen (Tollens Reagens) Versuchsdurchführung: Silbernitratlösung

in

Als erstes werden 3 ml einer 10%-igen

ein

sauberes

Reagenzglas

gegeben.

Durch

Hinzufügen von 2 M Ammoniak wird der gebildete Niederschlag der Lösung aufgelöst. Nun wird Glucose (5 ml 0,5%) dazugegeben und die Lösung im Wasserbad erhitzt.

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Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Versuchsbeobachtung: Nach einiger Zeit entsteht ein grau-bräunlicher Niederschlag und das Silber setzt sich an der Glaswand ab. Versuchsauswertung: Das Tollensreagenz ist eine Nachweisreaktion für Glucose, bei der Glucose oxidiert wird. Als Oxidationsmittel werden Silberionen verwendet, die bei Reaktion mit Glucose als neutrales Silber ausfallen.

12

Judith Dechantsreiter

Versuch

7:

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Fructosebestimmung

nach

Seliwanow Versuchseinführung: Die Seliwanow-Probe dient der Unterscheidung zwischen Ketosen und Aldosen. Da es sich bei Fructose um eine Ketose handelt, sollte die Probe positiv ausfallen. Versuchsdurchführung: 2 ml einer 0,5%-igen Furctose-Lösung werden mit 1 ml konzentrierter Salzsäure und einigen Tropfen Resorcin-Lösung vermischt. Dieses Gemisch wird vorsichtig im Wasserbad zum Sieden gebracht. Versuchsbeobachtung: Das Gemisch ist farblos, beim Erhitzen färbt sich die Lösung rosa. Je länger die Lösung erhitzt wird, desto dunkler und intensiver wird die Rotfärbung. Versuchsauswertung: Bei Fructose handelt es sich um eine Ketohexose, die nach der Zugabe von konzentrierter Salzsäure und dem Erhitzen zu einem

Furan

kondensiert.

Das

entstandene

Furan

(5-

Hydroxymethylfurfural) reagiert mit Resorcin (Phenol) und der Luft als Oxidationsmittel zu dem roten Farbstoff.

Versuch 8: Säurespaltung von Saccharose Versuchsdurchführung: 1. Zunächst werden die reduzierenden Eigenschaften von Saccharose getestet. Eine Spatelspitze Saccharose wird in 4 ml Wasser gelöst und mit der Fehlingreaktion auf reduzierende Eigenschaften geprüft. 2. Saccharose wird in 4 ml 2 M Salzsäurelösung gelöst und im Wasserbad zum Sieden gebracht. Nachdem die Lösung abkühlt ist werden zu 1 ml 13

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Lisa Grabner

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des Hydrolats 1 ml 2 M NaOH gegeben. Wieder wird mit der Fehlingreaktion die Lösung auf reduzierende Eigenschaften überprüft. 3. Zuletzt wird zu 2ml des Hydrolats 1 ml konzentrierte HCl gegeben und mit Seliwanow auf Fructose geprüft. Versuchsbeobachtung: 1. Bei Zugabe von Fehling verfärbt sich die Lösung tiefblau, nach dem Erhitzen ist keine Veränderung feststellbar. 2. Fehling verfärbt die Probe tiefblau, nach dem Erhitzen setzt sich am Boden des Reagenzglases ein roter Niederschlag ab. 3. Durch das Erhitzen verfärbt sich die Probe zunächst durchsichtig, dann rötlich bis tief dunkelrot. Versuchsauswertung: Saccharose muss eine Aldose (pos. Fehling) und eine Ketose (pos. Seliwanow) enthalten. Da jedoch die Fehlingprobe von reiner Saccharose negativ ausfällt, kann Saccharose nicht nur ein Stoffgemisch von einer Aldose und einer Ketose sein. Tatsächlich besteht Saccharose aus einem Glucose- und einem Fructosemolekul,  welche über eine 1,2-glykosidische Bindung miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Bindung an den anomeren C-Atomen erfolgt verliert Saccharose seine reduzierenden Eigenschaften und die Fehlingprobe fällt bei reiner Saccharose negativ aus. Durch die Reaktion mit Salzsäure in Versuchsteil 2 findet eine hydrolytische Spaltung statt. Als Produkte entstehen Glucose und Fructose in gleichen Stoffmengen. Eine solche Zuckermischung wird Invertzucker genannt, da sie den Drehungswinkel von polarisiertem Licht bei Durchtritt durch die Zuckerlösung umkehrt. Da die Fehlingprobe im basischen ablaufen muss wurde die Natronlauge hinzugegeben. Im Gegensatz dazu muss Seliwanow im Sauren ablaufen, damit die Reaktion zum Furanosederivat ablaufen kann.

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Lisa Grabner

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Versuch 9: Säurespaltung von Inulin Versuch wurde nicht durchgeführt.

Versuch 10: Iod-Stärke Reaktion Versuch wurde nicht durchgeführt.

Versuch 11: Identifizierung eines unbekannten Saccharids (Gruppenanalyse) Versuchseinführung: Die Aufgabe bestand in der Identifikation einer Probe mit unbekanntem Saccharid-Pulvers. Zur Auswahl stehen Cellulose, Fructose, Trehalose, Saccharose, Stärke, Inulin

oder

Lactose.

Zur Identifikation der Probe geht man nach dem abgebildeten Schema vor. Versuchsdurchführung, -beobachtung, -auswertung: Das weiße Pulver ist nur schlecht in Wasser löslich, es bildet sich eine trübe Lösung mit Niederschlag. Somit schränkt sich die Auswahl an möglichen Sacchariden auf Stärke, Cellulose und Inulin ein. Die anschließend durchgeführte Jodreaktion ist positiv, die Lösung färbt sich tief blau. Somit wurde unsere unbekannte Probe als Stärke identifiziert, was vom Assistenten bestätigt wurde.

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Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Übungsaufgaben: 1. Formulieren Sie die Reaktion von Valin mit Leucin.

2. Zeichnen Sie α-, β-, γ-Aminobuttersäure. Welche Form der Isomerie liegt vor? α-Aminobuttersäure: β-Aminobuttersäure:

γ-Aminobuttersäure:

3. Formulieren Sie die Decarboxylierung von Histidin. Welches Produkt entsteht, in welchem Zusammenhang spielt dieser Stoff eine Rolle?

Histamin ist ein Mediator für Folgereaktionen im Körper. Es erhöht die Gefäßpermeabilität und erweitert die Gefäße. 4. Formulieren Sie die Reaktion von D-Glucose mit Ethanol. Was entsteht?

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Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

Moritz Wimmer

Bei der Reaktion von Monosacchariden und Alkohol entsteht immer ein Vollacetal. 5. Zeichen Sie ein beliebiges 1,4-verknupftes  und ein beliebiges 1,2-verknupftes Disaccharid.

Besitzen

beide

Disaccharide

reduzierende

Eigenschaften? 1,4-glykosidisch:

Maltose

→

ist

reduzierend,

da

am

zweiten

Monosaccharid die Halbacetalform noch vorhanden ist. Das anomere CAtom,

dass

hauptsächlich

für

die

reduzierenden

Eigenschaften

verantwortlich ist, ist noch frei für Reaktionen.

1,2-glykosidisch:

Saccharose

→

ist

nicht

reduzierend,

da

beide

Monosaccharide in der Verbindung zu Acetalen reagiert sind. Kein anomeres C-Atom ist mehr frei zur Reaktion.

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Judith Dechantsreiter

Lisa Grabner

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