Реакция Шиффа — это ранняя реакция в органической химии , разработанная Хьюго Шиффом [1] и являющаяся относительно общим химическим тестом для обнаружения многих органических альдегидов , который также нашел применение при окрашивании биологических тканей. [2] Реагент Шиффа — это продукт реакции красящего состава, такого как фуксин , и бисульфита натрия ; парарозанилин (в котором отсутствует ароматическая метильная группа) и новый фуксин (который равномерно монометилирован в орто-положении по отношению к аминогруппам красителя) не являются альтернативными красителями с сопоставимой химией обнаружения.
Растворы фуксина кажутся окрашенными из-за поглощения видимой длины волны его центральной хиноидной структурой — см. также, например, виологен — но «обесцвечиваются» при сульфировании красителя на его центральном атоме углерода сернистой кислотой или ее сопряженным основанием, бисульфитом. Эта реакция нарушает в противном случае благоприятную делокализованную расширенную пи-электронную систему и резонанс в исходной молекуле. [3]
Структура «обесцвеченного» реагента Шиффа.
Дальнейшая реакция реагента Шиффа с альдегидами сложна, и несколько исследовательских групп сообщают о множественных продуктах реакции с модельными соединениями. В принятом в настоящее время механизме парарозанилин и бисульфит объединяются, чтобы дать «обесцвеченный» аддукт с сульфированием на центральном углероде, как описано и показано. Затем свободные, незаряженные ароматические аминогруппы реагируют с тестируемым альдегидом, образуя две альдиминовые группы; эти группы также были названы в честь их первооткрывателя как основания Шиффа ( азометины ), при этом обычный промежуточный карбиноламин ( гемиаминаль ) образуется и дегидратируется на пути к основанию Шиффа. Затем эти электрофильные альдиминовые группы реагируют с дополнительным бисульфитом, и продукт Ar-NH-CH(R)-SO 3 − (и другие резонансно -стабилизированные виды в равновесии с продуктом) дают пурпурный цвет положительного теста. [4] Предшествующее образование классических бисульфитных аддуктов тестируемого альдегида может, если аддукты стабильны, приводить к ложноотрицательным тестам, например, в случае тестирования альдегидного конца глюкозы. [4] Реактив Шиффа при реакции с ацетальдегидом дает розовую окраску.
Такой механизм, опосредованный иминами, был впервые предложен Полом Рампфом (1908–1999) в 1935 году [5] , а экспериментальные доказательства были предоставлены Хардонком и ван Дуйном в 1964 году. [6] В 1980 году Робинс, Абрамс и Пинкок предоставили существенные доказательства ЯМР для этого механизма, что привело к его всеобщему принятию. [7] Стовард исследовал этот механизм в 1966 году и в целом посчитал его правильным. [8]
Второй, более ранний механизм продолжает появляться в литературе. [9] Механизм был предложен в 1921 году выдающимся немецким химиком-органиком Генрихом Виландом и его учеником Георгом Шойингом (1895–1949). [10] [11] Считалось, что бисульфит реагирует с доступными функциональными группами ароматических аминов с образованием групп N-сульфиновой кислоты, Ar-NH-SO 2 H, с последующей реакцией с альдегидом с образованием сульфонамидов , Ar-NH-SO 2 CH(OH)-R. Данные ЯМР 1980 года, которые позволили визуализировать промежуточные продукты, не подтверждают этот механизм или сульфонамиды как хромогенный продукт. [7]
Шифф, Хьюго (1866) «Eine neue Reihe Organischer Diaminen. Zeite Abteilung». (Новая серия органических диаминов. Вторая часть.), Юстус Либигс Annalen der Chemie , 140 : 92–137. [на немецком языке] Со стр. 132: "Das Rosanilinsulfit verbindet sich nicht Direct mit Den Aldehyden. Schüttelt man die rothe Lösung des krystallisirten Neutralen Sulfits oder auch die nach obiger Weise bereitete leukanilinhaltige gelbe Lösung mit irgend einem flüssigen Aldehyd, so erhält man sogleich eine rothe L ösung, und diese Farbe verwandelt sich allmählich in ein je nach dem angeandten Aldehyd helleres or dunkleres Violettblau». (Розанилина [т.е. фуксина] сульфит не соединяется непосредственно с альдегидами. Если встряхнуть с любым жидким альдегидом, то получится красный раствор кристаллизованного нейтрального сульфита [фуксина] или даже желтый раствор, приготовленный вышеупомянутым способом и который содержит лейканилин [т. е. фуксин, обработанный водной сернистой кислотой], то сразу получается красный раствор, и этот цвет трансформируется в более светлый или более темный фиолетово-синий, в зависимости от используемого альдегида.)
См. также: Шифф, Уго (1866) «Sopra una nova serie di Basi Organiche» (О новой серии органических оснований), Giornale di scienze naturali ed Economiche , 2 : 201–257. [на итальянском языке] Со стр. 253: «Il solfito di rosanilina Non Si Combina Diretamente Colle Aldeidi. Quando si agita una soluzione solforosa di idrato или di acetato di rosanilina con un'aldeide qualunque, allora la soluzione gialla ássume subito un colore rosso che poco a poco si trasforma in un bel Purpleto più или meno intenso a Secondo l'aldeide applicata». (Сульфит розанилина не соединяется непосредственно с альдегидами. Когда сернистый раствор гидрата розанилина или ацетата розанилина встряхивают с любым альдегидом, то желтый раствор немедленно становится красного цвета, который постепенно превращается в тонкий фиолетовый, [который] более или менее интенсивный в зависимости от используемого альдегида.)
См. также: Шифф, Хьюго (1867) «Dérivés de la rosaniline» (Производные розаналина [т.е. фуксина]), Comptes rendus , 64 : 182–184. [на французском языке] Со стр. 182: «… если разбавленный серный раствор разбавлен, так что сульфит, так что все из розанилина, с какими-то выделениями альдегида, а также раствором серной кислоты, то раствор станет цветным». abord en rouge, puis en Violet, et peu à peu il se forme un precipité constitué de petites écailles cristallines d'un фиолетового cuivré». (… если встряхнуть разбавленный сернистый раствор сульфита или любой другой соли розанилина [т. е. фуксина] с несколькими каплями альдегида, то выделяется сернистая кислота; раствор сначала окрашивается в красный цвет, затем в фиолетовый и постепенно Образуется осадок, состоящий из мелких кристаллических чешуек медно-фиолетового цвета.)
^ Гистология, клеточная и тканевая биология 5-е изд., 1983 ISBN 0-333-35406-0
^ Хуан Карлос Стокерт, Альфонсо Бласкес-Кастро (2017). Флуоресцентная микроскопия в науках о жизни. Bentham Science Publishers. ISBN978-1-68108-519-7. Получено 17 декабря 2017 г.
^ ab "Schiffsche Probe" (тест Шиффа), Университет Байройта, Бавария, Германия, доступ 8 марта 2013 г. [на немецком языке]
^ Румпф, П. (1935) «Recherches физико-химические исследования sur la réaction colorée des aldéhydes dite “réaction de Schiff”» (Физико-химические исследования цветной реакции альдегидов, называемой «реакцией Шиффа»), Annales de Chimie , 11-я серия, 3 : 327–442. [на французском языке]
^ Хардонк, М. Дж. и Ван Дуйн, П. (1964) «Механизм реакции Шиффа, изученный с помощью гистохимических модельных систем», Журнал гистохимии и цитохимии , 12 (10): 748–751.
^ ab Robins, JH, Abrams, GD & Pincock, JA (1980) «Структура альдегидных аддуктов реагента Шиффа и механизм реакции Шиффа, определенный с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса», Canadian Journal of Chemistry , 58 (4): 339–347.
^ Стовард, П.Дж. (1966) «Некоторые комментарии о механизме реакции Шиффа», Журнал гистохимии и цитохимии , 14 (9): 681–683.
^ Гистохимия, теоретическая и прикладная, 4-е изд. 1985 ISBN 0-443-02997-0 Примечание: описание механизма сульфоновой кислоты в этом издании содержит ошибку, поскольку альдегидная группа R связана с азотом, а не с соседним углеродом.
^ Виланд, Генрих; Шойинг, Георг (1921) «Die Fuchsin-schweflige Säure und ihre Farbreaktion mit Aldehyden» (Фуксин-сернистая кислота и ее цветная реакция с альдегидами), Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft , 54 (10): 2527–2555. [на немецком языке]
^ Пухтлер, Холде; Мелоан, Сьюзан Н.; Брютон, Барбара Р. (1975) «Об истории основных реакций фуксина и альдегида-Шиффа с 1862 по 1935 год», Гистохимия , 41 (3): 185–194.
