Свежие комментарии

Мочевая кислота

Попаданец может получать полезные продукты из самых неприглядных субстанций, например, селитру из навоза или цианистый калий из рогов и копыт.
Тема этой заметки — мочевая кислота.

Мочевая кислота является нормальным продуктом обмена веществ многих животных, в том числе человека, выделяющего около 0.6 г мочевой кислоты в день. Еще больше мочевой кислоты в виде аммонийной соли содержится в помете птиц (до 15%, а в гуано около 25%) и рептилий (до 90% мочевой кислоты).

Самый доступный источник — куриный помет. Для выделения чистой мочевой кислоты достаточно залить сухой помет слабым щелочным раствором (лучше всего по ~0.5% гидроксидов натрия и кальция), покипятить, отфильтровать горячий раствор и подкислить фильтрат кислотой. При охлажлении выпадет плохо растворимая мочевая кислота, 20-30 г из килограмма «сырья».
Если мочевую кислоту окислить азотной кислотой (на 1 часть мочевой кислоты 4 части азотной кислоты) или бертолетовой солью, то получится аллоксан, который под действием аммиака превращается в очень яркий краситель мурексид.

Муроксид пригоден для крашения шерсти в красный цвет, похожий на пурпур, для этого лучше всего пропитать ткань раствором аллоксана и подвергнуть действию паров аммиака. Сразу после открытия красяших свойств мурексида в 1856 г. этот краситель стал очень популярным, и его производство достигало ~500 кг в неделю (на что расходовалось несколько тонн южноамериканского гуано и азотной кислоты).
Но широкое применение мурексида длилось достаточно недолго, так как вскоре появились анилиновые красители, а также из-за неустойчивости окрашенных мурексидом тканей к сернистому газу, которого хватало в атмосфере городов, отапливавшихся углем и освещавшихся каменноугольным газом. Зато, в отличие от анилиновых красок, муроксид очень стоек к солнцу и кипячению в воде, почти как настоящий пурпур, за который его поначалу принимали.
Аллоксан превращается в мурексид даже при контакте с белками, отщепляя от последних амииак, поэтому растворы аллоксана при попадании на кожу дают красные пятна. Эта особенность используется в некоторых видах губной помады. Примо Леви в своей замечательной книге «Периодическая система» писал о том, как работал на фирме по производству помады, и по заданию владельца фирмы пытался получить аллоксан из куриного помета, но почему-то это ему не удалось.
Другой полезный продукт, который можно получать из мочевой кислоты — это кофеин. Для этого мочевую кислоту нужно нагревать в смеси с формамидом, а затем обработать продукт (ксантин) диметилсульфатом и щелочью для введения метильных групп.

И формамид, образующийся при нагревании муравьнокислого аммония, и диметилсульфат, легко получающийся из олеума и метилового спирта, могут быть доступны практически везде.
Конечно, в XXI в. разработка метода получения кофеина из куриного помета могла бы вполне претендовать на Игнобелевскую премию (как ванилин из коровьего навоза), но тем не менее еще 50-70 лет назад кофеин в значительных количествах для фармацевтических нужд имено так и производили, правда, несколько иным способом.

19 комментариев Мочевая кислота

  • Хороший вариант красителя, поскольку легко делать и формально компоненты доступны с незапамятных времен.
    Но вот что касается получения кофеина — это требует уже хорошей лаборатории на уровне середина/конец 18, не силен в теме.

    • 4eshirkot

      В XVIII в. все исходные компоненты можно было бы уже просто купить готовые в любом крупном городе. Но тогда и смысла кофеин из мочевой кислоты производить нет.
      Интересней рассмотреть более ранние времена. Как отдельную задачу все это городить не стоит, но как дополнение к другим отраслям (метанол от лесохимии или самогоноварения, муравьиная или щавелевая кислота для красильщиков, серная кислота вообще всегда нужна) может и имеет смысл.

      • Собственно основы химии таковы, что нужно только время и деньги)))
        Если этого в достатке — можно и в каменном веке производить ракетное топливо))

  • dan14444

    Было бы неплохо чуть подробнее поговорить про окисление в аллоксан — если азоткой то концентрации и условия, можно ли селитрой с купоросом, если бертолеткой — то можно ли без выделения, электролизным каствором и т.п.

    • 4eshirkot

      >>на 1 часть мочевой кислоты 4 части азотной кислоты>>
      К азотной кислоте (50-70%) порциями добавить мочевую кислоту, не допуская резкого разогрева. Выпарить и готово.

  • Georgy

    А вот интересно, как попаданцу стать «своим», хотя бы занять роль птицы в золотой клетке?

    • Выгодно жениться/выйти замуж
      Или его кто то усыновит/удочерит — менее вероятно

      • DlMFlRE

        Для выгодных брачных отношений нужно сначала стать своим. Заплатить за усыновление несколько проще, но стать своим это не позволит (хотя и поможет).

        • Почему? Умного и толкового человека пристроят в семейный процесс. Даже если это просто крестьянское хозяйство — руки не лишние

  • Мар

    Странно! Раздел» Медицина», а про лечение НИЧЕГО нет.. ну ладно пусть будет раздел медицины «Фармацевцтика» но и тут разбираютт больше под отдел «Яды»..
    Это что за МЕДИЦИНА , ГДЕ ВАЖНЫ ядыдля ЧЕГО?

  • ely

    есть ли где-то толковая теория о том, почему ксантин в базовой среде алкилируется в 3,7,1 места, а в кислотной — 7,9 ?
    не просто схема как это происходит, а почему именно так

    • 4eshirkot

      Базовая — в смысле основная? В основной среде кислые атомы азота дают анионы, и алкилируются на ура, так же, как и 7(9) положение. В кислой среде алкилируется только более нуклеофильное положение 7(9)

  • 4eshirkot

    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Theacrine
    Теакрин — может быть получен из мочевой кислоты в одну стадию (реакция с диметилсульфатом в присутствии щелочи)
    По сравнению с кофеином несколько меньшен стимулирующий эффект, но болен выраженное противовосталительное действие.

    • Ammonpulver

      >Теакрин — может быть получен из мочевой кислоты в одну стадию (реакция с диметилсульфатом в присутствии щелочи)
      Это ваша личная фантазия или есть какие то доказательства? Может быть doi публикации на эту тему:) Особенно про одну стадию. Лично я нашел только унылый патент, который использует совершенно другой исходник. Все остальные методы или через кофеин, или через 1.3.7 триметилуровую кислоту, которая тоже на деревьях не растет.

      • 4eshirkot

        конечно же, это моя личная фантазия, но для любого человека хотя бы с минимальным бэкграундом в органической химии эта фантазия должна выглядеть крайне правдоподобной.

        если же потратить хотя бы пять минут, легко найти, например, что мочевая кислота алкилируется диметилсульфатом с щелочью, давая около 50% выход интересующего 1,3,7,9-тетраметильного производного, а также по 10% двух изомеров, прометилированных по кислороду (которые, впрочем, могут далее перегруппировываться в целевой изомер)
        //[2-14C]1,3,7,9-, 0(2),1,7,9- and 0(8),1,3,7-Tetramethyluric acid were prepared by methylation of [2-14C]uric acid with dimethyl sulfate at pH 9. The yield after repeated (3x) purification by TLC was 44.9%, 4.4% and 6.3% respectively.//
        Synthesis of [2-14C] tetramethyluric acids 1980 Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals 17(6):775-778
        DOI:10.1002/jlcr.2580170603

        //В результате метилирования можно заместить все четыре атома водорода мочевой кислоты на метильные группы. Метилирование можно осуществить при обработке либо мочевой кислоты диазометаном, либо урата свинца йодистым метилом или диметилсульфатом. Во всех метилированных производных мочевой кислоты метильные группы связаны исключительно с атомами азота; при энергичном щелочном гидролизе четырехметилированного производного получается только метиламин.//
        https://www.chem21.info/page/012167006184201174101179207034102208139106251120/

    • 4eshirkot

      //Теакрин: ненормальный алкалоид Представьте, что есть чай, прогоняющий усталость, заметнее обычного усиливающий бодрость, концентрацию и работоспособность, обладающий рядом других полезных свойств и при этом не повышающий артериальное давление и не нарушающий, а наоборот, улучшающий сон. Здорово, правда?//
      https://www.tea-terra.ru/2020/09/08/34589/#more-34589

  • 4eshirkot

    //Традиционный синтез из мочевой кислоты состоит из 2 стадий:

    Действие формамида на мочевую кислоту, в результате чего образуется ксантин.
    На 2-й стадии ксантин подвергается метилированию диметилсульфатом, в зависимости от условий возможно получение кофеина и теобромина.
    Кофеин получается в слабощелочной среде при pH 8,0—9,0. Если же метилирование происходит в присутствии KOH и метанола при 60—70 °С, то образуется теобромин.

    Выход кофеина достигает в среднем 65—70% [11]//

  • Ammonpulver

    >DOI:10.1002/jlcr.2580170603
    Спасибо за статью.
    Ну, в целом да. Синтез оправдал все негативные ожидания. Даже нет. Собрал комбо из них. Он долгий, с огромным избытком метилирующего агента, а выход не только оставляет желать лучшего, но ещё и грязный. Бессмысленно. Кофеин проще получить, чем с этим возиться. Тем более с кофеином ещё и намного больше вариантов. Не только тот, который вы упомянули, но и с уксусным ангидридом. Хотя ещё лучше через диметилмочевину.

    • 4eshirkot

      Вы, похоже, не понимаете, что если даже в разбавленном растворе для получения изотопно меченных производных реакция дает выход более 50%, в препаративном варианте она должна идти гораздо лучше. Насчет «грязно» тоже — метилированные по кислороду изомеры дальше должны пергруппировываться в ту де тетраметилмочевую кислоту, Это общее свойство для всех подобных соединений.

      Вообще, метилирование мочевой кислоты изучал еще Фишер в конце XIX в, и постадийно, и сразу в тетраметилмочевую кислоту.

      Вот, почитайте, например, здесь, про алкилирование мочевой кислоты

      https://books.google.ru/books?id=WWrjS5OGcKEC&pg=PA229&lpg=PA229&dq=uric+acid+tetra+methylation&source=bl&ots=1tVPcdLVQh&sig=ACfU3U0O1cyLiLlMzVX3mpUwx7NpKcEdbA&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwiKh-Xk09-CAxUNPxAIHZCyCJc4FBDoAXoECAMQAg#v=onepage&q=uric%20acid%20tetra%20methylation&f=true

      //In aqueous alkali, descriptively referred to by Fischer as the «wet way,» alkylation shows some parallels with that of xanthine. With methyl 240 or ethyl iodide 241 in sodium hydroxide at 80° uric acid gives the 3-alkyl derivative which further alkylates to the 1,3,7-trialkyluric acid. 172, 238 Complete alkylation to 1,3,7,9-tetramethyluric acid (methyl iodide, potassium hydroxide, 100°) readily follows. 242 These and other results are summarised in the methylation of uric acid, Scheme B.//

      Диметилсульфат имеет очень похожую реакционную способность с метилиодидом, и очевидно таким же образом, при небольшом нагревании и в присутствии щелочи даст тот же продукт. Хотя метилиодид, вероятно, даже попроще сделать.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>