Preparazione della glicina
La glicina, il più semplice tra gli amminoacidi, mostra inspettate proprietà fisiche come l’alto punto di fusione e l’insolubilità nei comuni solventi apolari. Non da meno sono i valori di incredibilmente bassi della Ka e Kb, circa 10^-10 e 10^-12 rispettivamente, dati che da soli fanno capire come la semplice struttura NH2-CH2-COOH sia inadatta alla comprensione dei fenomeni sopra descritti. Solo una struttura ionica dipolare del tipo +NH3-CH2-COO- è perciò in grado di spiegare certi comportamenti. Di particolare interesse sono le reazioni che avvengono quando si varia il pH di una soluzione acquosa di glicina. In ambiente alcalino si ha la rimozione del protone dallo ione ammonio con formazione della base debole NH2-CH2-COO-. L’aggiunta di acido forte sposta il protone sull’acido carbossilico e si ha +NH3-CH2-COOH. Dal punto di vista pratico questo permette di sfruttare la glicina come agente tamponante.  L’acido coniugato ha infatti una Ka di 0,004 il che significa un buon potere tampone a relativamente bassi valori di pH. Un analogo potere tampone si verifica ovviamente anche in ambiente alcalino per i motivi già visti.

La sintesi di questa molecola può essere condotta in vari modi. La sintesi di Gabriel è forse la migliore per via delle alte rese ma la tossicità e la reperibilità del cloroacetato di etile ne sconsigliano la praticabilità. Interessante sarebbe partire dal 2-amminoacetonitrile CH2=NCH2-CN ma anche qui la strada è sbarrata per evidenti motivi.
Non rimane allora che tentare di applicare in piccolo quello che si fa a livello industriale, ossia l'amminazione dell'acido cloroacetico.

CH2Cl-COOH +NH3 <==> +NH3-CH2-COO- + HCl

Il vero problema sono le rese assai basse e la difficoltà di separare l'amminoacido dalla massa di reazione.
La prima cosa ovvia è quella di spostare l'equilibrio a destra mediante un forte eccesso di idrossido di ammonio. L'aggiunta di un sale di ammonio di un acido debole permette di tamponare il pH a volori non troppo basici. Bisognerebbe pure lavorare ad una certa pressione o perlomeno in un sistema chiuso, ma la vetreria che ho a disposizione non è granchè. A forza di provare qualcosa di buono è venuto fuori e ve lo propongo qui sotto.

Reagenti:
- acido monocloroacetico, CAS n° 79-11-8. Se ne prepara una soluzione acquosa con 1,1 g di acido + 3 ml di acqua.
- ammonio idrossido soluzione 25%
- ammonio carbonato, CAS n° 506-87-6
- alcole metilico, CH3OH
- etere dietilico, (C2H5)2O

Vetreria:
- beuta da 100 mL con raccordo conico 29/32 + refrigerante di Liebig
- piastra riscaldante con agitazione magnetica
- attrezzatura per filtrazione costituita da crogiolo filtrante con setto poroso in vetro e pompa per vuoto
- bagnomaria a 60 °C

Procedura:
Introdurre nella beuta 3,2 g di ammonio carbonato (finemente macinato), 10 mL di NH4OH e 4 g di acqua. Inserire il refrigerante e azionare l'agitazione magnetica per disciogliere il sale. Con l'aiuto di una adatta pipetta si introduce, lentamente e goccia a goccia, attraverso la canna del refrigerante, la soluzione di acido cloroacetico. La temperatura aumente ma non di molto. Si immerge la beuta nel bagnomaria tenuto a 60 °C e la si lascia reagire almeno 6 ore sotto costante agitazione. Si toglie la beuta dal bagnomaria e la si lascia riposare a temperatura ambiente di 25/30 °C per non meno di 12 ore. Ecco l'aspetto del liquido a questo punto del procedimento.

   

Si toglie il refrigerante e si evapora fino a 2-3 ml su piastra calda con agitazione continua evitando temperature troppo alte. Il liquido deve superare di poco i 100 °C. Sospendere il riscaldamento quando rimangono 2-3 ml di liquido. Con il raffreddamento il tutto solidifica in una massa incolore.

   

Eliminare l’acqua residua in stufa a 55 °C. Aggiungere circa 25 ml di alcool metilico e agitare a lungo e se possibile frantumare i cristalli più grandi con l'aiuto di una bacchetta di vetro affinchè i sali passino più facilmente in soluzione. Trasferire in frigo per un paio d’ore, quindi filtrare su setto poroso di vetro lavando con alcole metilico e infine con etere etilico.
Asciugare in stufa a 40 °C per alcune ore. Si ottengono 0,6 g di prodotto sotto forma di una polvere bianca.

   

Siamo sicuri che il prodotto ottenuto sia proprio la glicina?
Tanto per incominciare si può fare un semplicissimo test. Si scioglie una punta di spatola di prodotto in pochi ml di acqua e si aggiungono alcuni cristalli di sodio nitrito. Acidificando con acido acetico si può osservare svolgimento di gas azoto. La reazione trasforma l'amminoacido in acido glicolico:

+NH3-CH2-COO- + HNO2  ==> OH-CH2-COOH + N2 + H2O

Ma si può fare certamente di più e senza scomodare strumentazione non alla nostra portata come FTIR e compagnia bella.
Ma di questo ne riparleremo in un prossimo post.

saluti
Mario
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Mario
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Non stanca mai leggerla.
Grazie.
Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
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