Sintesi e Saggio del Biureto
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Buonasera a tutti!
Oggi vi propongo la sintesi del biureto, un composto di per sè poco interessante essendo l'ennesimo composto organico a presentarsi come polvere cristallina di colore bianco, tuttavia questa diammide si è addirittura meritata un posto d'onore nella categoria dei "saggi" in cui compare come "saggio del biureto" anche se, come vedremo in seguito, il biureto non compare come reagente nella reazione bensì come una sorta di capostipite...
Introduzione:
Il biureto, come suggerisce il nome, deriva dalla condensazione di due molecole di urea con liberazione di gas ammoniacale. Suddetta condensazione, che avviene efficientemente alla temperatura a cui l'urea liquefa, consiste in un attacco nucleofilo di una seconda molecola di urea al carbonio carbonilico della prima
 
   

seguita dal collasso dell'intermedio con uscita di ammoniaca formando il biureto come prodotto, esso risulta stabilizzato da un legame idrogeno intramolecolare tra ossigeno carbonilico e uno dei due -NH2 ammidici.

   

Oltre a prodotto dimero si può ottenere il trimero, ottenuto con simile meccanismo, che rapidamente ciclizza dando acido cianurico che precipita dal mezzo di reazione causando intorbidimento della miscela 

   

Questa reazione secondaria può essere minimizzata lavorando in un range di temperatura controllato, non superiore ai 160°C, e l'eventuale trimero ciclico può essere eliminato dal prodotto tramite filtrazione da miscela acquosa data la sua bassa solubilità nel mezzo in tutto il range di temperature accessibili.

Questo composto veniva utilizzato per la calibrazione del Saggio del biureto, metodica eseguita per analizzare la concentrazione di proteine in un capione, in cui viene addizionato ad una soluzione alcalina di rame bis-tartrato.
La soluzione per eseguire il saggio viene ottenuta per complessazione del rame esacquo con ioni tartrato ottenendo il seguente complesso dall'intenso colore blu anche in soluzione diluita

   

Il biureto introdotto, trovando un ambiente alcalino, subisce deprotonazione ad entrambi gli azoti terminali creando un complesso anionico in cui due molecole di biureto agiscono da chelanti bidentati sullo ione rame centrale con geometria planare quadrata

   

questo modus coordinativo è simile a quello che avviene quando alla soluzione del complesso di rame vengono introdotte proteine, i cui legami peptidici coordinano il rame causando la colorazione violacea della soluzione analizzabile quantitativamente con uno spettrofotometro.

Reagenti:
Solfato di rame pentaidrato...............................................................................................................................................................................................( 0.15g )
Idrossido di sodio.............................................................................................................................................................................................................( 3.17g )
Urea................................................................................................................................................................................................................................( 10.00g )
Acido Tartarico..........................[proveniente dal primo piccolo chimico datato primo decennio XXI secolo  :-P ]....................................................................( 0.32g )
Olio di parafina.................................................................................................................................................................................................................( c.a. 200mL )

   

Sintesi:
Si inizia introducendo 10g di urea in una vial che viene poi caricata, tramite supporto da laboratiorio, in un bagno termostatato ad olio di paraffina.
Viene introdotta una termocoppia per monitorare la temperatura effettiva del bagno e la sonda della piastra riscaldante termostatata che permette di mantenere una temperatura in un range di circa 25°C e impostata per non superare i 160°C per minimizzare la formazione del trimero ciclico 

   

Quando si raggiunge una temperatura attorno ai 133°C si ha la fusione dell'urea e si osserva l'evoluzione di ammoniaca gassosa, identificabile ponendo un pezzo di carta indicatore universale di pH inumidito con acqua, si nota il rapido viraggio al verde indicando la presenza di un gas solubile in acqua che ne aumenta il pH

   

La reazione viene monitorata ogni 30min circa introducendo una bacchetta di vetro e provando a solubilizzare la massa prelevata in circa 10mL di acqua distillata, l'urea con una solubilità di 1193g/L a temperatura ambiente solubilizza quasi istantaneamente mentre quando la percentuale di biureto (20g/L @20°C) e acido cianurico (2.7g/L @25°C) aumentano la solubilità della miscela di reazione diminuisce rendendo sempre più difficile solubilizzarne l'aliquota prelevata.
La reazione viene conclusa dopo 7.5h riscontrando una certa difficoltà nella solubilizzazione del campione prelevato, la miscela di reazione si presentava limpida al termine del tempo di reazione indicato.
La miscela viene addizionata a 20mL di acqua distillata possibilmente fredda causando l'arresto della reazione e l'eventuale precipitazione dell'acido cianurico, si ottiene una soluzione incolore assente da particolato indisciolto, possibilmete l'aumento della temperatura dovuto all'addizione della miscela di reazione ha permesso la dissoluzione del biureto che ad alte temperature risulta piuttosto solubile in mezzi acquosi (535g/L @105°C)

   

La solubilità del prodotto cala drasticamente al diminuire della temperatura, si introduce quindi la miscela in un bagno di ghiaccio fino a completa precipitazione del prodotto sottoforma di massa cristallina bianca che viene filtrata su buchner e lavata con acqua per rimuovere l'urea non reagita, si ottengono 0.95g pari ad una resa dell'11% 

                

Saggio del Biureto:
Per la preparazione del reattivo si introduco in un becker 0.15g di solfato di rame pentaidrato seguiti da 0.32g di acido tartarico e 20mL di acqua distillata, si ottiene una soluzione azzurro tenue dovuto al complesso rame esacquo, alla suddetta soluzione si introduce, sotto agitazione magnetica, una soluzione costituita da 3.17g di sodio idrossido in 20mL di acqua distillata. Si osserva da prima un intorbidimento della soluzione con formazione di una sospensione azzurra, possibilmente del complesso neutro rame bis-tartrato, che rapidamente si dissolve dando una soluzione blu intenso a cause della formazione del complesso anionico di rame, viene poi trasferita in un matraccio tarato da 100mL e portata a volume con acqua distillata ottenendo così il reattivo per il saggio 

                

Per il saggio vero e proprio si preparano 4 portacampioni costituiti da un bianco, uno contenete una soluzione al 2% di urea (per osservare se anche in presenza del reattivo di partenza si avesse saggio positivo), successivamente una soluzione al 2% di biureto e infine del latte diluito con acqua distillata 1:2 come fonte di proteine "naturali" data la presenza di caseina e altre proteine in sospensione.
Si osserva immediatamente, nel caso del biureto, un'intensa colorazione rosa-violaceo dovuto alla complessazione del rame con la diammide di sintesi 

   

Il campione di latte da anch'esso un saggio positivo virando al viola-lavanda mentre nel il bianco e nella soluzione di urea il reattivo risulta invariato.

   

Con questo test si è potuta identificare l'effettiva sintesi del biureto e la preparazione di una soluzione al 2% (satura a temperatura ambiente) ha permesso di determinare la presenza di acido cianurico che rimarrebbe come residuo indisciolto, esso è stato rilevato in minima quantità nell'ordine di poche particelle indisciolte.

La sintesi e saggio possono considerarsi come un successo, inoltre il biureto potrà essere utilizzato come legante per ottenere alcuni interessanti complessi di metalli di transizione (prossimamente  -->)
Un Saluto 
Cu-65  :-D



Bibliografia:
1] A. W. Hofmann: Ueber Biuret und verwandte Verbindungen. Aus dem Berliner Universitats -Laboratorium LXXV; vorgetrageu vom
Verfasser.
2]ALLAN G. GORNALL, CHARLES J. BARDAWILL AND MAXIMA M. DAVID: Determination of serum proteins by means of the biuret reaction. From the Departmat of Pathologic & Chemistry, University of Toronto, Toronto, Canada
Ci sono soltanto due possibili conclusioni: Se il risultato conferma le ipotesi, allora hai appena fatto una misura. Se il risultato è contrario alle ipotesi, allora hai fatto una scoperta. (Enrico Fermi)
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