Azofarbstoff-Nachweis primärer aromatischer Amine
Wie das Arzneibuch primäre aromatische Amine über Diazotierung und Kupplung mit 2-Naphthol nachweist, welche Arzneistoffe dabei positiv reagieren und warum andere Amintypen keinen Azofarbstoff geben.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Azofarbstoff-Nachweis ist die Arzneibuch-Identitätsreaktion auf primäre aromatische Amine: Diazotierung mit Natriumnitrit in Salzsäure, dann Kupplung mit alkalischer 2-Naphthol-Lösung zu einem orange bis roten Farbstoff.
- Positiv reagieren Benzocain, Procain, Oxybuprocain, Proxymetacain und Sulfonamide wie Sulfacetamid, Sulfadimidin, Sulfamethoxazol, weil sie eine freie \(\ce{NH2}\)-Gruppe direkt am Ring tragen.
- Bei Sulfonamiden wird nur das N4-Amin diazotiert, die Sulfonamidgruppe \(\ce{-SO2NH2}\) bleibt unverändert.
- Primäre aliphatische Amine wie Norepinephrin bilden instabile Diazoniumionen, sekundäre Amine wie Tetracain bilden N-Nitrosamine, Anilide wie Lidocain reagieren erst nach Hydrolyse.
- Tertiäre aromatische Amine wie N,N-Dimethylanilin werden in para-Stellung C-nitrosiert zum gelben N,N-Dimethyl-4-nitrosoanilin, was eine Grenzprüfung nutzt.
Dieses Kapitel ist für Supporter
Relaxed ins Stex ist ein kleines, unabhängiges Projekt. Mit einem Zugang unterstützt du uns und schaltest das ganze 1. Staatsexamen frei. ❤️
Bitte bestätige zuerst deine E-Mail-Adresse
Wir haben dir einen Link geschickt. Erst mit bestätigter E-Mail-Adresse kannst du einen Zugang freischalten und nutzen.
Worum es geht
Primäre aromatische Amine lassen sich mit salpetriger Säure und 2-Naphthol in einen kräftig gefärbten Azofarbstoff überführen. Der Nachweis gehört zu den Gruppenreaktionen der organischen Analytik. In der Pharmazie identifiziert er Lokalanästhetika wie Benzocain und Sulfonamide wie Sulfamethoxazol.
Nachweis nach Arzneibuch
Der Nachweis steht im Arzneibuch als Identitätsreaktion auf primäre aromatische Amine. Er verbindet zwei Reaktionen, deren Mechanismus die Einheit Diazotierung und Azokupplung erklärt. Hier zählen Durchführung, Beobachtung und die Frage, welche Arzneistoffe reagieren.
Durchführung und Beobachtung
Der Ablauf hat vier Schritte und braucht nur drei Reagenzien: Salzsäure, Natriumnitrit und 2-Naphthol.
- Ansäuern: Die Probe wird in verdünnter Salzsäure gelöst.
- Diazotieren: Man setzt Natriumnitrit-Lösung zu. Das Amin wird zum Diazoniumsalz.
- Kuppeln: Nach ein bis zwei Minuten folgt alkalische 2-Naphthol-Lösung (β-Naphthol).
- Beobachten: Es entsteht eine intensive orange bis rote Färbung, meist mit Niederschlag.
Im Sauren bildet sich aus Nitrit salpetrige Säure und daraus das Elektrophil \(\ce{NO+}\). Es greift den Aminstickstoff an. Nach Wasserabspaltung bleibt das Diazoniumion:
\[\ce{Ar-NH2 + NaNO2 + 2 HCl -> Ar-N2+ Cl- + NaCl + 2 H2O}\]
Für die Kupplung muss die Lösung alkalisch sein. Erst das Naphtholat-Ion ist elektronenreich genug für das schwache Elektrophil Diazoniumion. Es wird in Position 1 substituiert:
\[\ce{Ar-N2+ + C10H7O- -> Ar-N=N-C10H6OH}\]
Die Azobrücke \(\ce{-N=N-}\) verbindet zwei Aromaten zu einem großen konjugierten System. Es absorbiert sichtbares Licht, deshalb ist das Produkt farbig. Die Abbildung zeigt beide Schritte am Benzocain.
Andere Reagenzien gehören nicht in diese Reaktionsfolge. Eisen(III)-chlorid und Hydroxylaminhydrochlorid bilden zusammen die Hydroxamsäure-Reaktion auf Ester, die 2-Naphthol nicht erfasst. Auch Cobalt(II)-nitrat dient anderen Nachweisen. Acetylsalicylsäure besitzt keinen Stickstoff und bleibt farblos. Ihre Identität sichert man über das Salicylat.
Positiv reagierende Arzneistoffe
Positiv reagiert jeder Stoff mit einer freien \(\ce{NH2}\)-Gruppe direkt am Benzolring. Zwei Arzneistoffgruppen tragen sie besonders oft. Die Lokalanästhetika vom Estertyp sind Ester der Aminobenzoesäure. Die Sulfonamide leiten sich vom Sulfanilamid ab und tragen das Amin in para-Stellung zur Sulfonylgruppe, am sogenannten N4.
| Gruppe | Beispiele | Lage der freien Aminogruppe |
|---|---|---|
| Lokalanästhetika (Ester) | Benzocain, Procain, Oxybuprocain | 4-Aminobenzoat |
| Lokalanästhetika (Ester) | Proxymetacain | 3-Aminobenzoat |
| Sulfonamide | Sulfacetamid, Sulfadimidin, Sulfadiazin, Sulfamethoxazol, Sulfamethizol | N4 am Phenylring |
| weitere | Anilin, Metoclopramid, Ambroxol, p-Aminosalicylsäure | am Benzolring |
Procain trägt zusätzlich ein tertiäres aliphatisches Amin in der Esterseitenkette. Es stört nicht, reagiert aber auch nicht mit. Ähnlich verhält sich beim Sulfanilamid die Sulfonamidgruppe \(\ce{-SO2NH2}\). Sie bleibt unverändert, nur das aromatische Amin wird diazotiert.
Dieser Nachweis ist ein Examensklassiker: Benzocain, Procain, Oxybuprocain, Proxymetacain und Sulfonamide wie Sulfacetamid, Sulfadimidin und Sulfamethoxazol geben direkt den orange- bis roten Azofarbstoff. Achte bei jeder Struktur darauf, ob die \(\ce{NH2}\)-Gruppe frei und direkt am Ring sitzt.
Die Acetylgruppe des Sulfacetamids sitzt am Sulfonamid-Stickstoff und nicht am aromatischen Amin. Das N4-Amin bleibt frei, deshalb reagiert Sulfacetamid direkt.
Primäre aromatische Aminogruppen erkennen
An einer Strukturformel prüfst du jeden Stickstoff mit drei Fragen:
- Sitzt der Stickstoff direkt an einem Ring-C-Atom, nicht über eine \(\ce{CH2}\)-Gruppe?
- Trägt er zwei Wasserstoffatome?
- Ist er frei von Carbonyl- und Sulfonylgruppen?
Nur wenn alle drei Antworten ja lauten, liegt eine diazotierbare Gruppe vor. Saure NH-Gruppen wie in Sulfonamiden oder Imiden scheitern an der dritten Frage. Basische Seitenketten-Amine scheitern an der ersten.
Amine ohne Azofarbstoff
Fehlt eines der drei Merkmale, bleibt die Farbe aus. Der Grund ist je nach Amintyp verschieden. Wer ihn kennt, ordnet Strukturen sicher zu.
Primäre aliphatische Amine
Auch primäre aliphatische Amine reagieren mit salpetriger Säure. Ihr Diazoniumion ist aber nicht stabil. Ohne Aromaten fehlt die Mesomerie, die die positive Ladung verteilt. Das Ion verliert sofort Stickstoff und zerfällt über ein Carbokation zu Alkoholen und Alkenen. Für die Kupplung bleibt nichts übrig.
Ein Benzolring im Molekül genügt deshalb nicht. Bei Norepinephrin, Phenylalanin und 1-Phenylethylamin sitzt die Aminogruppe an der Seitenkette. Sie ist aliphatisch und gibt keinen Azofarbstoff. Ammoniumsalze reagieren mit Nitrit ebenfalls nur unter Stickstoffentwicklung.
Sekundäre Amine und N-Nitrosamine
Sekundäre Amine tragen am Stickstoff nur ein Wasserstoffatom. Nitrosyl-Kation oder Nitrosylchlorid nitrosieren den Stickstoff. Danach fehlt das zweite Wasserstoffatom, das auf dem Weg zum Diazoniumion abgespalten werden müsste. Die Reaktion endet beim Nitrosamin:
\[\ce{Ar-NH-R + HNO2 -> Ar-N(R)-N=O + H2O}\]
Ein N-Nitrosamin trägt eine Nitrosogruppe am Aminstickstoff, allgemein \(\ce{R2N-N=O}\). Es entsteht aus einem sekundären Amin und salpetriger Säure. Viele N-Nitrosamine sind stark krebserregend.
Das betrifft sekundäre aromatische Amine wie N-Alkylaniline. Wichtigstes Beispiel ist Tetracain. Es ähnelt Procain, trägt am aromatischen Stickstoff aber eine Butylgruppe. Diese eine Alkylgruppe genügt, damit der Nachweis negativ ausfällt. Sekundäre aliphatische Amine wie der Piperidinring im Methylphenidat reagieren genauso. Tertiäre aliphatische Amine wie Diphenhydramin haben gar kein N-H. Sie werden nicht diazotiert.
Anilide und Stoffe ohne Aminogruppe
Bei einem Anilid ist der aromatische Stickstoff acyliert. Lidocain ist so ein Fall: Eine Amidbindung verknüpft 2,6-Dimethylanilin mit der Seitenkette. Die Carbonylgruppe zieht das freie Elektronenpaar an sich, ein \(\ce{NH2}\) fehlt. Erst eine Hydrolyse setzt das Amin frei, mehr dazu bei der Freisetzung aromatischer Amine. Bei Metronidazol müsste man vorher die Nitrogruppe reduzieren.
Viele Arzneistoffe tragen Stickstoff nur in acylierter Form. Tolbutamid ist ein Sulfonylharnstoff, Phenytoin ein Hydantoin, Phenylbutazon ein Hydrazid und Meprobamat ein Carbamat. Sie alle bleiben farblos. Auch aromatische Aldehyde, organisch gebundenes Chlor oder Formaldehyd erfasst die Reaktion nicht. Dafür gibt es eigene Wege wie die Mineralisierung oder den Formaldehyd-Nachweis.
Die Tabelle stellt alle Amintypen nebeneinander. Die Abbildung darunter vergleicht Procain mit den drei häufigsten negativen Typen.
| Amintyp | Beispiel | Reaktion mit salpetriger Säure | Azofarbstoff |
|---|---|---|---|
| primär aromatisch | Benzocain, Procain | stabiles Diazoniumsalz | ja, orange bis rot |
| primär aliphatisch | Norepinephrin, Phenylalanin | Zerfall unter \(\ce{N2}\)-Abgabe | nein |
| sekundär aromatisch | Tetracain, N-Alkylaniline | N-Nitrosamin | nein |
| sekundär aliphatisch | Methylphenidat | N-Nitrosamin | nein |
| tertiär aliphatisch | Diphenhydramin | keine Diazotierung | nein |
| tertiär aromatisch | N,N-Dimethylanilin | C-Nitrosierung, gelb | nein |
| Anilid | Lidocain | erst nach Hydrolyse | direkt nein |
Farbe gibt nur ein Stickstoff direkt am Ring mit zwei H und ohne Acylrest. Seitenketten-Amine zerfallen, sekundäre Amine bleiben als Nitrosamin stehen.
Tertiäre aromatische Amine
Tertiäre aromatische Amine wie N,N-Dimethylanilin tragen kein N-H. Diazotieren kann man sie deshalb nicht, und ein N-Nitrosamin entsteht auch nicht. Die Dimethylaminogruppe schiebt aber über ihren +M-Effekt viel Elektronendichte in den Ring. Der Ring wird so reaktiv, dass schon das schwache Elektrophil \(\ce{NO+}\) ihn angreift.
Bei der C-Nitrosierung tritt die Nitrosogruppe an ein Kohlenstoffatom des Aromaten statt an den Stickstoff. Es handelt sich um eine elektrophile aromatische Substitution durch \(\ce{NO+}\).
C-Nitrosierung in para-Stellung
Der Angriff erfolgt in para-Stellung. Die ortho-Positionen schirmt die sperrige Dimethylaminogruppe ab. Über einen σ-Komplex entsteht unter Protonenabgabe N,N-Dimethyl-4-nitrosoanilin:
\[\ce{C6H5N(CH3)2 + HNO2 -> ON-C6H4-N(CH3)2 + H2O}\]
Das Produkt ist gelb. Ein Azofarbstoff ist es nicht, denn ihm fehlt die Azobrücke.
Anwendung in einer Grenzprüfung
Auf dieser Gelbfärbung beruht eine Grenzprüfung auf N,N-Dimethylanilin als Verunreinigung. Probe und Vergleichslösung mit festgelegter Menge N,N-Dimethylanilin werden gleich mit Säure und Natriumnitrit behandelt. Die Probe darf nicht stärker gelb sein als der Vergleich.
N,N-Dimethylanilin selbst ist praktisch farblos. Als Farbstoff für Farbvergleichslösungen dient es nicht. Diese stellt das Arzneibuch aus Eisen(III)-, Cobalt(II)- und Kupfer(II)-Salzen her.
Quiz
Aussage 1
N,N-Dimethylanilin wird von salpetriger Säure in para-Stellung zu einer gelben Nitrosoverbindung umgesetzt.
Als tertiäres aromatisches Amin wird es nicht diazotiert, sondern C-nitrosiert. Es entsteht gelbes N,N-Dimethyl-4-nitrosoanilin.
Aussage 2
Bei Sulfanilamid werden sowohl die aromatische Aminogruppe als auch die Sulfonamidgruppe diazotiert.
Nur das aromatische N4-Amin wird diazotiert. Die Sulfonamidgruppe \(\ce{-SO2NH2}\) bleibt unverändert.
Aussage 3
Norepinephrin gibt trotz seines Benzolrings keinen Azofarbstoff, weil seine Aminogruppe aliphatisch an der Seitenkette sitzt.
Aliphatische Diazoniumionen sind instabil und zerfallen unter Stickstoffabgabe, bevor sie kuppeln können.
Aussage 4
Lidocain lässt sich als Anilid ohne vorherige Hydrolyse direkt diazotieren und kuppeln.
Der aromatische Stickstoff des Lidocains ist acyliert. Erst die Hydrolyse setzt 2,6-Dimethylanilin frei, das dann reagieren kann.
Aussage 5
Tetracain bildet mit salpetriger Säure ein stabiles Diazoniumsalz und kuppelt deshalb mit 2-Naphthol.
Tetracain ist ein sekundäres aromatisches Amin. Es wird am Stickstoff zum N-Nitrosamin nitrosiert und gibt keinen Azofarbstoff.
Aussage 6
Sulfacetamid reagiert direkt positiv, weil seine Acetylgruppe am Sulfonamid-Stickstoff sitzt und das aromatische Amin frei bleibt.
Das N4-Amin des Sulfacetamids ist unsubstituiert und damit diazotierbar.
Aussage 7
Die Kupplung des Diazoniumsalzes mit 2-Naphthol findet in stark salzsaurer Lösung statt.
Nur die Diazotierung läuft im Sauren. Gekuppelt wird im Alkalischen, weil erst das Naphtholat-Ion elektronenreich genug ist.
Aussage 8
Procain gibt ohne Vorbehandlung mit Natriumnitrit in Salzsäure und alkalischer 2-Naphthol-Lösung einen orange- bis roten Azofarbstoff.
Procain trägt eine freie primäre aromatische Aminogruppe am 4-Aminobenzoat und reagiert direkt.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.