A n k a r a E c z . F a k . D e r . 16, 14 (1986)
J . F a c . P h a r m . A n k a r a 16, 14 (1986)
Aminopirinin Yeni Bir Renk Reaksiyonunun M e k a n i z m a s ı Üzerinde Çalışmalar
Etude Sur le Méchanisme Réactionnel de la Nouvelle Colorimetrie de l'Aminopyrine
F e y y a z O N U R *
Ö Z E T
Aminopirinin N H4S C N tuzu benzaldehitte çözüldüğünde
çözel-tinin rengi sırasıyla mavi->mor-sarı şeklinde değişmekte, sonra renk-siz olmaktadır. IR, ESR, N M R ve MS ile yapılan çalışmalar sonucun-da bu reaksiyonun mavi renkli bir radikal oluşumu ile başlayan oksi-dasyon olduğu ve bis-(l-fenil-2-metil-4-hidroksi-5-okso-pirazolinil-3)-etan bileşiğinin meydana gelmesi ile sona erdiği saptandı.
R E S U M E
Quand on dissout l'aminopyrine N H4S C N dans bénzaldehyde
la couleur de la solution devient bleu-violette->jaune et puis incolore. Selon nos études faites par IR, ESR, N M R et MS, nous avons deter-miné que cette reéaction était une oxydation qui commencait par apparition d'un radical dont la couleur était bleu et qui finissait par la production de bis— (1—phényl-2—méthyl—4—hydroxy-5-oxo-pyra-zolinyl-3)-éthane.
Anahtar kelimeler: Piramidón, aminopirin, oksidasyon,
ben-zaldehit, N M R , ESR, IR.
G İ R İ Ş
Önceki çalışmamızda (1) aminopirinin N H4S C N tuzunun
ben-zaldehitte çözüldüğünde çözeltinin sırasıyla mavi-mor->sarı şeklinde R e d a k s i y o n a verildiği t a r i h : 8 . 4 . 1 9 8 6
Aminopirinin Yeni Bir Renk Reaksiyonu. 15
geçici renklendiği ve uzun bir zaman sonra renksiz olduğu, ayrıca be-yaz renkli katı bir bileşiğin meydana geldiği gözlenmişti. Sonra bu dizi renklerden ilk oluşan mavi renk ortama (1:1) oranında benzilalkol ila-ve edilerek bir miktar tayini için gerekli ila-ve yeter sürede ( 10 dk) dayanıklı hale getirildikten sonra aminopirinin spektrofotometrik o-larak miktar tayini gerçekleştirilmiştir.
Bu çalışmada ise gözlenen renk değişiminin mekanizmasının araş-tırılması amaçlanmıştır.
Bugüne kadar yapılan çalışmalarda aminopirinin sulu ortamda FeC13, H N O2, H I O3, H202, A g N O3 ve O2 ile reaksiyonumuza ben-zer bir renk değişimi ile reaksiyon verdiği belirtilmektedir (3-10). Ay-nı çalışmalarda bu reaksiyonun mekanizması üzerinde de araştırmalar yapıldığı ve reaksiyonun radikalik bir oluşum ile başlayan oksidasyon olduğu ileri sürülerek oluşan bileşiklerin formülleri verilmeye çalışıl-maktadır (5,8,9).
D E N E L K I S I M Materyal ve Yöntem
Çalışmalarda K A U F M A N N (2)'a göre hazırlanan aminopirin
N H4S C N tuzu, benzaldehit (Analar) ve benzil alkol (Merck)
kul-lanıldı.
Aminopirin N H4S C N hazırlanması (2): 500 mg aminopirin ile
165 mg amonyum sulfosiyanür 60 ml su içinde hafifçe ısıtılarak çözü-lür, sonra buzda kristallendirilir. Bis-(l-fenil-2-metil-4-hidroksi-5-okso-pirazolinil-3)-etan hazırlanması (5): 1.8 gr aminopirin, 180
ml 0.1 N K I O3 çözeltisi ve 4.5 ml % 20 H2S O4 bir saat boyunca
geri çevirici soğutucuya bağlı olarak su banyosunda ısıtılır. Yaklaşık yarım saatlik bir reaksiyon süresinden sonra kırmızı kahve rengi bir çökelti ayrılmaya başlar. Nuce krozesinden süzüldükten sonra çö-kelek kurutulur. Daha sonra 20 ml tetrahidro hıran ile geri çevirici al-tında kısa süre kaynatılır. Madde bir kısmı koyu kırmızı renk alarak çözeltiye geçer. Açık sarı renkli kalıntı 0.36 gr gelir ve bu hazırlanmak istenen bileşiktir. (Erime noktası 280°C dir)
Reaksiyonumuzun bir renk değişimi reaksiyonu olması nedeniyle mekanizmanın araştırılması için öncelikle oluşan herbir renkteki mad-denin saf halde elde edilerek analizinin yapılması gerekir. Ama
yapı-l6 F e y y a z O N U R
lan çalışmalarda çözeltide değişken renklerin oluştuğu anda bu renkli maddelerin tek tek çözücüyü uçurma, distilasyon, başka çözücü ila-vesi, ortamın pH mı değiştirme, sıcaklığın düşürülmesi, katı faza ad-sorbe etmek gibi yöntemler ile katı halde elde edilmesi sağlanamadı. Dolayısıyla bu renk değişimi UV, IR, N M R , ESR gibi enstrümental analiz yöntemleri ile izlendi. Ayrıca reaksiyonun sonunda oluşan artık maddenin analizi yapıldı.
B U L G U L A R 1) Spektrofotometrik ç a l ı ş m a l a r
Aminopirin N H4S C N tuzunun benzaldehit ve
benzaldehit-benzilalkol (1:1) karışımındaki çözeltilerinin çözücü referans olarak kullanılarak alınan spektrumlarında (SP8-100 UV - visible spektro-fotometresinde) çözeltinin renginin mavi olduğu anda max. absorb-siyonun 590 nm de olduğu ve zamanla daha düşük dalga boylarına kayarak rengin sarı olduğu anda da 420 nm ye kadar indiği görüldü. Dalga boyundaki bu kayma çözücü olarak benzaldehit kullanıldığın-da çok hızlı olarak meykullanıldığın-dana gelmektedir. Benzaldehit-benzilalkol (1:1) çözücü olarak kullanıldığında ise 590 nm deki absorbsiyon yak-laşık 10 dk. kadar sabit kalmaktadır. 590 nm deki bu absorbsiyonun log s si 2.69 olarak hesaplandı. 350 nm nin altındaki dalga boylarında ise çözücünün referans olarak kullanılmasına rağmen spektrum alına-madı.
2) IR ile yapılan ç a l ı ş m a l a r
Yine çözeltideki renk değişimi sırasında 2 şer dakika aralıklar ile üst üste IR spektrumları alındı. 0.5 mm NaCl pencereli sıvı hücreleri-nin kullanıldığı bu analizde referans olarak çözücüler kullanıldı (ben-zaldehit ve ben(ben-zaldehit-benzilalkol (1:1).
IR spektrumlarına bakıldığında çözücü olarak benzaldehit
kul-lanıldığında 2040 c m- 1 de tipik SCN grubuna ait ( - S - C = N ) pikin
yanısıra 620-640 crm- 1 de şiddeti zamanla azalan geniş ve yaygın bir
pik daha olduğu, bunların dışında ise yorumlabilecek başka piklerin olmadığı gözlendi. Çözücü olarak benzaldehit-benzilalkol (1:1)
kul-lanıldığında benzaldehitte gözlenen 620-640 cm-1 deki pikin
he-Aminopirinin Yeni Bir Renk Reaksiyonu... 17
men hemen yarıya indiği (konsantrasyonları eşit ve % 2) ve reaksiyon sırasında da şiddetinin çok yavaş biçimde azalmaya devam ettiği gözlenmektedir. Bu sonuçlara bakarak reaksiyonda SCN grubunun önemli rol oynadığı anlaşılmaktadır.
Daha önceki çalışmalarda aminopirinin sulu ortamda benzeri reaksiyonlarda radikalik bir halin meydana geldiği belirtilmektedir (3-10). Reaksiyonumuzun bu yönden analizi için ESR yönteminden yararlanıldı. Varian E-15 X-Band ESR spektrometresinde
amino-pirin N H4S C N tuzunun benzaldehit-benzilalkol (1:1) karışımı
için-deki çözeltisinin renk değişimi sırasında spektrumu alındı (Şekil 1). Aynı maddenin benzaldehitte spektrumu ise alınamadı. Çünkü bu çö-zücüdeki renk değişimi spektrum almak için gerekli süreden daha kısa bir sürede gerçekleşmekte, dolayısıyla spektrumda herhangi bir pike rastlanmamaktadır.
Elde edilen spektrumda (Şekil 1) 3370 gauss'ta ve 9.53 GHz te tek bir pikin olduğu görülmektedir.
3) ESR ile yapılan analizler
Şekil 1. A m i n o p i r i n N H4S C N t u z u n u n b e n z a l d e h i t -benzilalkol (1:1) karışımındaki çözel-tisinin 1 er dakika aralıklar ile alınmış E S R s p e k t r u m u .
18 Feyyaz O N U R
Çözücülerin aynı şartlarda kendilerine ait ESR pikine rastlan-mamıştır.
Şekil 1 de gözlenen pikin şiddeti önce artmakta, yaklaşık 10 dk. kadar sabit kaldıktan sonra zamanla düşmektedir (Şekil 2). Bu düşme sırasında gözle izlendiğinde çözeltinin mavi rengininde kaybolup mora döndüğü görülmektedir. Bu durum UV-visible spektrumun-daki dalga boyu kayması ile paralellik göstermektedir (Şekil 3).
Elde edilen sonuçlardan mavi rengin radikalik oluşuma bağlı olduğu anlaşılmaktadır.
Mavi rengin kaybolmasının, radikalin havanın oksijeni ile etki-leşerek kaybolması nedeniyle olabileceği düşüncesinden hareketle aynı deneyler vakumda tekrarlandı. Ama sonuçlarda değişiklik olma-dığı gözlendi.
—197°C da sıvı azot içerisinde alınan ESR spektrumunda da aynı tek pik göslendi ve bu pikin şiddetinde zamanla bir azalmanın eşitliğinde bu değerler yerine konulursa:
(6.62 X 10- 2 7) (9.53 x 109) = gE (9.27 x 10-27) X 3370
gE = 2.0195
bulunmaktadır ki bu değer ortamda serbest bir radikalin meydana geldiğini göstermektedir.
Şekil 3. A m i n o p i r i n N H4S C N t u z u n u n b e n z a l d e h i t -benzilalkol (1:1) karışımı içindeki çö-zeltisinin 590 nm deki a b s o r b s i y o n u n u n z a m a n a karşı çizilen grafiği.
Şekil 2 . A m i n o p i r i n N H4S C N t u z u n u n b c n z a l d e h i t -benzilalkol (1:1) deki çözeltisinin E S R s p e k t r u m u n d a k i pik yüksekliklerinin z a m a n a karşı çizilen grafiği.
F e y y a z O N U R
olmadığı ayrıca çözeltinin mavi renginin de sabit kaldığı görüldü. Bu sıcaklıkta çözücününde donması nedeniyle mavi renkli bileşik katı olarak elde edilemedi. Bu sonuç mavi rengin radikalik oluşuma bağlı olduğunu doğrulamaktadır.
4) N M R ile yapılan analizler (1H - N M R )
Aminopirin N H4S C N tuzunun benzaldehitteki çözeltisinin N M R
spektrumunda = 2.6 d a C — C H3, = 3 . 1 d e N — C H3, = 3 . 2
de N ( C H3)2 protonlarına ait tekli pikler ve = 8 - 9 da C6H5
proton-larına ait pik grubu görülmektedir. Ve = 3 . 2 deki pikin şiddeti de zamanla düşmektedir. Aynı tuzun benzaldehit-benzilalkol (1:1) karı-şımmdaki çözeltisinin N M R spektrumunda ise benzilalkolün — C H2—
ve — O H ' a ait proton piklerine ilaveten = 3 . 1 de C — C H3' e ait
tekli pik, = 3 . 6 da N — C H3' e ait tekli pik görülmekte buna karşılık
— N ( C H3)2 protonlarına ait pik görülmemektedir. Elde edilen bu
sonuçlara göre reaksiyonun N ( C H3)2 grubu üzerinden yürüdüğü
an-laşılmaktadır. Buna ait pikin şiddetindeki zamanla azalma ESR ve UV—visible spektrumlarındakiler ile paralellik göstermektedir.
5) Reaksiyonumuzun renk değişim sırasındaki meydana gelen son renk sarıdır ve mavi renge göre daha uzun süre dayanıklı kalmak-tadır. Oluşan bu bileşiğin yapısının aydınlatılması için yapılan çalış-malarda, ortama eter ilave edildiğinde bu sarı renkli bileşiğin ortamda dan çökerek katı halde ayrıldığı bulundu. Elde edilen bileşiğin analiz-lerinde aşağıdaki sonuçlar elde edildi:
E n : 279°C U V : 231 ve 267 nm de I R : 3330 c m- 1 (OH), 1660 c m- 1 ( C = 0 ) , 1315 cm- 1 (C—N), 1126 cm- 1) ( C — O ) 1H - N M R : = 1 . 3 (triplet — C H2— C H2) , = 2 . 2 (singlet N — C H , ) = 2.9 (singlet — O H ) = 7-8 (multiplet C6H5)
Kütle spektrumu: M + 4 0 6 (moleküler iyon % 11.03) m/e 372 (M+ —334 %45.2) m/e 252 (M+ —221 %5.15) m/e 203 (M+ —203 % 6.21) m/e 111 (M+ —295 % 100) m/e 77 (M+ —329 % 78.48) m/e 30 (M+ —376 % 18.33)
Aminopirinin Yeni Bir Renk Reaksiyonu. 21
Elementer analiz:
C % 64.89, H % 5.36, N % 13.70, O % 15.68 İnce tabaka kromatografisi:
CHC13/Metanol/Asetik asit (7/3/0.5) Rf: 0.65
Elde edilen bu analiz sonuçlarının değerlendirilmesi ve mater yal yöntem bölümünde hazırlanış biçimi belirtilen bis-( 1 -fenil-2-me-til-4-hidroksi-5-okso-pirazolinil-3)-etan bileşiğinin aynı analizle rinin sonuçları ile karşılaştırılarak elde edilen sarı renkli bileşiğin bu bileşik olduğu saptandı (Formül 2)
F o r m ü l 2
6) Aminopirin N H4S C N tuzunun benzaldehitteki çözeltisinde
meydana gelen renk değişiminin sonunda çözeltinin renksiz olduğu ve geride beyaz bir kalıntının oluştuğu görülmektedir. Bunun üzerinde yapılan analizlerde bileşiğin ( N H4)2S O4 olduğu belirlendi.
Benzal-dehit-benzilalkol içerisindeki reaksiyonun bitiminde gravimetrik ola-rak yapılan S 04 - 2 tayinleri sonucunda aminopirin N H4S C N deki
bir mol N H4S C N ' ü n 1 mol ( N H4)2S 04' a dönüştüğünden hareketle
yapılan hesaplamalarda, başlangıçtaki aminopirinin % 60'ının bu reaksiyona girdiği bulundu. Bu oran AWE, B U E R H O P , B A M M E L (9) e göre A g N O3 ile olan reaksiyonda % 50 olarak gerçekleşmektedir.
Benzaldehitteki reaksiyon sonucunda oluşan S 04 - 2 miktarı ise çok
düşük olduğu için duyarlı olarak hesaplanamadı.
S O N U Ç v e T A R T I Ş M A
Anlatılan şartlarda ilk kez tarafımızdan gözlenen ve renk değişi mi ile yürüyen reaksiyonumuzun, benzaldehit gibi reaktivitesi yüksek ve fiziksel özellikleri nedeniyle içinde çalışılması oldukça zor olan bir
Feyyaz O N U R
çözücüde gerçekleşmiş olması mekanizmasının belkide bazı basamak-larının tam açıklanmasına imkan vermemesine karşılık UV, IR, N M R , ESR ve diğer analizler ile incelenmesi sonucunda mavi renkli radikal oluşumu ile başlayan bir oksidasyon reaksiyonu olduğu kanısına varıldı. Oksidasyon olayı düşüncemize göre şöyle gerçekleşmektedir; bilindiği gibi benzaldehit kolaylıkla indirgenebilen bir maddedir. Sulfosiyanür, benzaldehit ile karşılaşınca sulfata yükseltgenmekte, benzaldehit ise benzilalkole indirgenmektedir. Bu indirgenmeye karşılık aminopirin oksidasyona uğramaktadır. Bunun ilk basamağıda mavi renkli radikal oluşumudur (5, 8, 9).
Reaksiyon yalnızca benzaldehit içinde yürütüldüğünde çok hızlı oluştuğu, benzaldehit-benzilalkol karışımı içinde ise uzun bir süreye yayıldığı daha önce belirtilmişti. Bu olayda benzaldehit ile benzilal-kol arasındaki dengenin ilave edilen benzilalbenzilal-kol ile benzaldehit lehine kayması ve reaksiyonun daha büyük oranda gerçekleşmesi ile açıkla-nabilmiştir. Gerçektende benzaldehit-benzilalkol (1:1) içinde oluşan
reaksiyonda meydana gelen S O4 - 2' ı n gravimetrik tayini ile
amino-pirin'in % 60 ının reaksiyona girdiği hesaplanmasına karşılık
benzal-dehitte oluşan reaksiyonda meydana gelen SO4 - 2 duyarlı olarak
sap-tanmıyacak kadar azdır. Ayrıca adı geçen iki çözücüde alınan N M R spektrumları karşılaştırıldığında da benzer sonuca varılmaktadır,
benzaldehitte — N ( C H3)2 protonlarına ait pik spektrumda şiddeti
dü-düşen biçiminde gözlenirken benzaldehit-benzilalkol ( 1 : 1) karışımın-da bu piklerin kaybolduğu görülmektedir.
L I T E R A T U R
1- O n u r , F., A m i n o p i r i n i n Yeni bir R e n k R e a k s i y o n u , J. Fac. Pharm. Ankara 13, 54 (1983) 2 - K a u f m a n n , H.P. , V e r f a h r e n z u r D a r s t e l l u n g v o n Wasserlöslichen V e r b i n d u n g e n des 1—phenyl—2, 3—dimethyl—4—dimethyl a m i n o 5 p y r a z o l o n s m i t A n o r g a n i s c h e n R h o -d a n i -d e n . Reichspatentamt Patentschrift, D e u t s c h l a n -d , 27 M a i 1933
3 - P i n x t e r e n , J.A.C., V e r l o o p , M.E., D e V o r m i n g v a n N e v e n p r o d u k t e n Bij d e Oxidi-metrische Bepaling v a n E n i g e P r a z o l o n e n ( I I ) , Pharm. Weekblad 110, 61 (1975) 4 P e c h t o l d , F., U n t e r s u c h u n g e n ü b e r d e n O x y d a t i v e n A b b a u v o n D e r i v a t e n des 4 a m i
-n o p h e -n a z o -n c , Arz-neimittel-Forschu-ng 14(4), 258 (1964)
5- A w e , W., Stoy , E., B u e r h o p , R., Die E i n w i r k u n g von O x y d a t i o n m i t t e i n auf 4-di-m e t h y l a 4-di-m i n o - l - p h e n y l - - 2 , 3 - d i 4-di-m e t h y l - p y r a z o l - 5 - o n ( P y r a 4-di-m i d o n ) , Arch. Phar4-di-m. 293, 489 (1960)
A m i n o p i r i n i n Y e n i Bir R e n k R e a k s i y o n u . 23 6 - T o m a n k o v a . H . , Z y k a . J . , T h e O x y d a t i o n o f A m i n o p h r - n a z o n e b y H y d r o g e n P e r o x i d e , Microchem. J. 2 0 , 132 (1975) 7 A w e , W . , B u e r h o p , R., D i e E i n w i r k u n g v o n O x y d a t i o n m i l t e l n auf 4 d i m e t h y l a m i n o -l - p h e n y -l - 2 , 3 - d i m e t h y -l - p y r a z o -l - 5 - o n ( P y r a m i d o n ) , Arch. Pharm. 2 9 2 ( 6 4 ) , 749 (1959) 8 A w e , W . , S t o y G e i l i c h , E . , B u e r h o p , R . , B a m m e l , H . , D i e E i n w i r k u n g v o n O x y -d a t i o n m i t t e l n auf 4 - -d i m e t h y l a m i n o - l - p h e n y l - 2 , 3 - -d i m e -d i y l - p y r a z o l - - 5 - o n , Arznei-mittel-Forschung 1 0 , 796 (1960) 9 A w e , W . , B u e r h o p , R., B a m m e l , H . , S t u d i e n z u d e r B e k a n n t e n R e a k t i o n des P y r a -m i d o n s -m i t S i l b e r n i t r a t , Phar-m. Ztg. 106, 1611 (1961) 1 0 - R e i s c h , J., Ü b e r d i e P h o t o c h e m i e Arzneilich V e r w e n d e t e r P i r a z o l i n D e r i v a t i v e , Gyogyszereszel 19, 81 (1975)
