Amidhydrolyse: flüchtige Basen und Paracetamol
Welche flüchtige Base beim Erhitzen von Amiden, Hydraziden und Harnstoff mit Natronlauge entweicht und welche Spaltprodukte Paracetamol bei der Hydrolyse liefert.
Das Wichtigste in Kürze
- Bei der Amidhydrolyse in siedender Natronlauge entweicht der Stickstoffteil des Amids als Base, die man mit feuchtem rotem Lackmuspapier im Dampfraum nachweist.
- Primäre Carbonsäureamide wie Nicotinamid und Harnstoff (etwa in Carbasalat-Calcium) liefern Ammoniak, das rotes Lackmus blau färbt.
- Nicethamid setzt Diethylamin frei, Isoniazid Hydrazin, Ethylaminhydrochlorid Ethylamin. Paracetamol, Benzocain, Nicotinsäure und Pyridoxin liefern kein Ammoniak.
- Saure Hydrolyse von Paracetamol ergibt 4-Aminophenol und Essigsäure, kein Hydrochinon.
- 4-Aminophenol bildet alkalisch mit Phenol und Sauerstoff blaues Indophenol. Acetat zeigt mit Lanthannitrat/Iod/Ammoniak eine Blaufärbung, und die azaloge Hydrochinonstruktur erlaubt die Titration mit Cer(IV).
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Worum es geht
Amide gehören zu den stabilsten Carbonsäurederivaten. Erst Kochen mit Lauge oder Säure spaltet sie. Aus den Spaltprodukten lassen sich Arzneistoffe wie Nicotinamid oder Paracetamol identifizieren, und welches Produkt entsteht, liest man direkt an der Strukturformel ab.
Flüchtige Basen
Siedende Natronlauge spaltet ein Amid in das Carboxylat und den Stickstoffteil. Ein primäres Carbonsäureamid trägt am Stickstoff nur Wasserstoff (\(\ce{-CONH2}\)). Es liefert deshalb Ammoniak. So verhält sich Nicotinamid: Ammoniak entweicht, Natriumnicotinat bleibt in der Lösung.
\[\ce{C5H4N-CONH2 + NaOH ->[\Delta] C5H4N-COONa + NH3 ^}\]
Nachweis mit Lackmuspapier
Die flüchtige Base weist man im Dampfraum nach. Über die Öffnung des Reagenzglases hält man einen angefeuchteten roten Lackmusstreifen. Das Gas löst sich im Wasserfilm und bildet Hydroxidionen. Der Streifen färbt sich blau.
\[\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}\]
Saure Gase wirken umgekehrt. \(\ce{CO2}\), Essigsäure und \(\ce{HCl}\) röten blaues Lackmus, rotes bleibt rot. Auch Ammoniumchlorid bläut rotes Lackmus nicht, solange es als Salz vorliegt. Erst die Natronlauge macht aus \(\ce{NH4+}\) freies Ammoniak.
Substituierte Amide, Hydrazide und Harnstoff
Trägt der Amidstickstoff Reste, entweicht das entsprechende Amin. Nicethamid ist das N,N-Diethylamid der Nicotinsäure (N,N-Diethylpyridin-3-carboxamid). Beim Erhitzen mit verdünnter Natronlauge setzt es Diethylamin frei. Diese Dämpfe bläuen rotes Lackmus ebenfalls, sind aber kein Ammoniak.
Isoniazid ist ein Hydrazid (\(\ce{-CO-NH-NH2}\)). Bei alkalischer Hydrolyse liefert es Hydrazin statt Ammoniak. Beim kurzen Erhitzen in Natronlauge entweicht kein Ammoniak.
Salze flüchtiger Amine reagieren wie Ammoniumsalze. Ethylaminhydrochlorid gibt mit verdünnter Natronlauge in der Wärme flüchtiges, alkalisch reagierendes Ethylamin ab. Hier wird nichts hydrolysiert. Das Hydroxidion verdrängt nur die schwächere Base aus ihrem Salz.
\[\ce{C2H5NH3+ Cl- + NaOH -> C2H5NH2 ^ + NaCl + H2O}\]
Harnstoff ist das Diamid der Kohlensäure und damit eine ergiebige Ammoniakquelle. Carbasalat-Calcium ist eine Verbindung aus Calcium-Acetylsalicylat und Harnstoff. Beim trockenen Erhitzen mit Natriumhydroxid entweicht aus dem Harnstoffanteil Ammoniak. Es färbt rotes Lackmus blau, ein saures Gas entsteht dabei nicht.
\[\ce{CO(NH2)2 + 2 NaOH -> Na2CO3 + 2 NH3 ^}\]
Reine Acetylsalicylsäure liefert beim trockenen Erhitzen dagegen keine basischen Dämpfe, denn ihr fehlt jeder abspaltbare Stickstoff. Ihre weiteren Nachweise stehen bei Salicylaten und Acetylsalicylsäure.
Ammoniakquelle erkennen
An einer Strukturformel prüfst du in drei Schritten, ob und welche Base entsteht.
- Carbonyl am Stickstoff suchen: Nur eine C=O-Gruppe mit direkt gebundenem N (Amid, Hydrazid, Harnstoff) gibt beim Verseifen eine Stickstoffbase ab.
- Reste am Stickstoff lesen: \(\ce{-CONH2}\) ergibt Ammoniak, \(\ce{-CON(C2H5)2}\) Diethylamin, \(\ce{-CONHNH2}\) Hydrazin.
- Ringstickstoff ausschließen: Das Pyridin-N ist Teil des Rings und wird nie frei. Ein N am Benzolring ergibt ein aromatisches Amin, das schwach basisch ist und im Molekülrest bleibt.
| Stoff | Entscheidende Gruppe | Freigesetzte Base |
|---|---|---|
| Nicotinamid | primäres Carbonsäureamid | Ammoniak |
| Nicethamid | N,N-Diethylamid | Diethylamin |
| Isoniazid | Hydrazid | Hydrazin |
| Ethylaminhydrochlorid | Salz eines Amins | Ethylamin |
| Carbasalat-Calcium | Harnstoff | Ammoniak |
| Paracetamol | Anilid am Benzolring | kein Ammoniak |
| Benzocain | Ester, aromatische \(\ce{NH2}\)-Gruppe | kein Ammoniak |
| Nicotinsäure, Pyridoxin | Carboxyl- bzw. Hydroxymethylgruppen | keine |
Die Abbildung stellt die fünf Pyridinderivate nebeneinander. Allein Nicotinamid trägt das primäre Amid und liefert Ammoniak.
Was am Carbonyl-Stickstoff hängt, geht mit in die Luft: Wasserstoff allein macht Ammoniak, Ethylreste machen Diethylamin, eine \(\ce{NH2}\)-Gruppe macht Hydrazin.
Wird im Examen gerne gefragt: Unter den Pyridinderivaten setzt nur Nicotinamid mit seinem primären Carbonsäureamid Ammoniak frei. Achte auf die Substituenten am Amidstickstoff, denn Nicethamid liefert Diethylamin und Isoniazid Hydrazin.
Paracetamol
Paracetamol ist N-(4-Hydroxyphenyl)acetamid, also ein Anilid. Sein Stickstoff sitzt am Benzolring. Deshalb entsteht bei der Hydrolyse kein Ammoniak. Für die Identität kocht man es mit Salzsäure.
\[\ce{HO-C6H4-NH-CO-CH3 + H2O + HCl -> HO-C6H4-NH3+ Cl- + CH3COOH}\]
Die Spaltprodukte sind besonders prüfungsrelevant: 4-Aminophenol (p-Aminophenol) und Essigsäure, die man beide getrennt nachweisen kann.
Die Hydrolyse trennt nur die Bindung zwischen Carbonyl und Stickstoff. Die Bindung vom Ring zum Stickstoff bleibt bestehen, daher entsteht kein Hydrochinon.
Indophenol-Bildung
4-Aminophenol ist leicht oxidierbar. Im Alkalischen reagiert es mit Phenol und Sauerstoff zu einem Farbstoff. Der Weg verläuft so:
- Hydrolyse: Paracetamol zerfällt in 4-Aminophenol und Essigsäure.
- Oxidation: Sauerstoff oxidiert 4-Aminophenol zum elektrophilen Benzochinonimin.
- Kupplung: Das Chinonimin greift Phenol in para-Stellung an.
- Erneute Oxidation: Es entsteht der chinoide Indophenol-Farbstoff, der als Phenolat blau ist.
Folgenachweis und Derivat
Die freigesetzte Essigsäure weist man als Acetat nach. Mit Lanthan(III)-nitrat, Iod und Ammoniak entsteht eine Blaufärbung. Wie diese Reaktion funktioniert, steht beim Acetat-Nachweis.
4-Aminophenol ist das Aza-Analogon des Hydrochinons. Eine der beiden OH-Gruppen ist durch \(\ce{NH2}\) ersetzt. Wie Hydrochinon lässt es sich unter Abgabe von zwei Elektronen zum Chinonimin oxidieren. Diese azaloge Hydrochinonstruktur erlaubt eine oxidimetrische Gehaltsbestimmung. Nach saurer Hydrolyse titriert man mit Cer(IV)-Maßlösung, die Grundlagen stehen bei der Cerimetrie.
\[\ce{HO-C6H4-NH2 + 2 Ce^4+ -> O=C6H4=NH + 2 Ce^3+ + 2 H+}\]
Auch ohne Hydrolyse lässt sich Paracetamol identifizieren. Mit p-Nitrobenzoylchlorid wird die phenolische OH-Gruppe zum Ester acyliert. Das kristalline Derivat identifiziert man über seinen Schmelzpunkt.
Schließlich kann der Syntheseweg eine Verunreinigung hinterlassen. Stellt man Paracetamol aus 4-Chlornitrobenzol her, kann 4-Chloracetanilid im Produkt auftreten.
Quiz
Aussage 1
Paracetamol lässt sich nach saurer Hydrolyse mit Cer(IV)-Maßlösung titrieren, weil 4-Aminophenol als azaloges Hydrochinon oxidierbar ist.
4-Aminophenol gibt wie Hydrochinon zwei Elektronen ab und geht in das Chinonimin über. Darauf beruht die oxidimetrische Bestimmung mit Cer(IV).
Aussage 2
Aus Paracetamol freigesetztes 4-Aminophenol bildet in alkalischer Lösung mit Phenol und Sauerstoff einen blauen Indophenol-Farbstoff.
4-Aminophenol wird zum Chinonimin oxidiert, kuppelt mit Phenol und ergibt nach erneuter Oxidation das blaue Indophenol-Phenolat.
Aussage 3
Nicethamid setzt beim Erhitzen mit verdünnter Natronlauge Diethylamin frei, dessen Dämpfe rotes Lackmuspapier blau färben.
Nicethamid ist ein N,N-Diethylamid. Die Hydrolyse liefert die flüchtige, alkalisch reagierende Base Diethylamin, jedoch kein Ammoniak.
Aussage 4
Bei der sauren Hydrolyse von Paracetamol entstehen Hydrochinon und Acetamid.
Gespalten wird nur die Amidbindung. Es entstehen 4-Aminophenol und Essigsäure, die Ring-Stickstoff-Bindung bleibt erhalten.
Aussage 5
Benzocain setzt beim Kochen in Natronlauge Ammoniak frei, weil es eine primäre Aminogruppe besitzt.
Benzocain ist ein Ester mit aromatischer \(\ce{NH2}\)-Gruppe am Ring. Ein primäres Carbonsäureamid fehlt, daher entsteht kein Ammoniak.
Aussage 6
Carbasalat-Calcium setzt beim trockenen Erhitzen mit Natriumhydroxid aus seinem Harnstoffanteil Ammoniak frei.
Harnstoff ist das Diamid der Kohlensäure: \(\ce{CO(NH2)2 + 2 NaOH -> Na2CO3 + 2 NH3}\). Das Gas bläut rotes Lackmus.
Aussage 7
Isoniazid liefert bei alkalischer Hydrolyse Ammoniak, weil es eine Carbonylgruppe mit gebundenem Stickstoff trägt.
Isoniazid ist ein Hydrazid. Bei alkalischer Hydrolyse entsteht Hydrazin statt Ammoniak.
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