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~04 IKurze Originalmitteilungen. Die Natur- wissensehaffen In the series of homologous compounds in section (1) and (2) of the table 1, the redox potentials of the quinones and the radii of the substituents increase simultaneously. In agreement with our prediction this is accompanied by an increase of the strength of paramagnetic absorption. The substances in section (3) require a more detailed discussion, which wilt be given elsewhere. Further measurements, which should give information about the magnitude of the singlet- triplet splitting are being carried out at present. A number of other properties of some of these biradicaI compounds support the picture we have given above. The solutions of compounds derived from (I) in strongly polar solvents are deep blue-redid). Solutions in non-polar solvents, however, are nearly colourless, but on adding to this colourless solution water or acetonitrile, the same intense blue-red colour appears. This is what we might expect if the complex splits preferen- tially into the uncharged components, A and D, in the non- polar solvent, whereas in polar solvents dissociation into ions, A- and D +, occurs. In support of this we have found that a dilute solution of (I) and (II) gives an optical absorption spectrum in the visible range nearly identical to that of the singly charged ion of (I). We are indebted to the t3ritish Council for the award of a scholarship (H. K.), Oxford University for the award of a Pressed Steel Company Limited research fellowship (D. B.) and the Department of Scientific and Industrial Research for a maintenance grant (A. C. R.-I.) during the tenure of which these researches were carried out. Dyson Perrins Laboratory, Oxford, England. H. KAINER. Clarendon Laboratory, Oxford, England. D. BIJL and A. C. ROSE-INNES. Eingegangen am 11. Juni 1954. t) These phenomena are less marked in the case of the compounds with p~phenylenediamine, which give far less stable solutions. 1) IV[ULLIKEN,R.: J. Amer. Chem. Soe. 74, 8tl (t952). 2) See for example SAU~EY, R. CH., S.L. AGGARWAL and M. SmGH: J. Indian Chem. Soe. 2~, 335 (1943). - - M]KHAIL, H , and F. G. BADDAR: J. Chem. Soe. 1944, 590. 8) MOLLER, E.: Fortschr. chem. Forsch. 1, 325 (1949). ~) WEISS, J.: J. Chem. Soc. 1942, 245, The idea of ionic mole- cular compounds has originally been put forward by E. Wmrz. Z. Elektrochem. ~4, 538 (1928), but he apparently had in mind structures of the type A--D ++. s) SCHLENK, W.: Liebigs Ann. ~68, 281 (t909). ~) BLEA~EY, B., and K.W.H. ST~V:~NS: Rep. Progr. Physics IG t08 (1953). Polarographische Bestimmung der Hydrolysegeschwindigkeit acylierfer p-Nitroverbindungen. Die Nitrogruppe in aromatischen Verbindungen wird po!arographisch im alIgemeinen in einer einzigen viereIek- tronigen Stufe zur Hydroxylamingruppe reduziert, nut bet einigen p-substituierten Nitrobenzolen, wie p-Nitranilin und p-Nitrophenol erfolgt die Reduktion im gesamten p~-Bereich -- bet Abwesenheit oberfl~chenaktiver Inhibitoren -- in einer sechselektronigen Stufe bis zum Amin~). Da such die Ester des p-Nitrophenols und p-Nitranilins Diffusionsstrom- st~rken entsprechend z = 4 ergeben, ist mit einer hydrolyti- schen Spaltung nicht nur eine enger begrenzte, den ge~nderten Substituenten entsprechende Stufenverschiebung [I-Ialb- stufenpotential~nderung~)] verbunden, soudern auch ein An- wachsen des Diffusionsstrolnes im Verlauf der Verseifungs- reaktion um die HMfte des Ausgangswertes (Verh~tltnis der Stufenh6he 4:6). Dieser Stromst~rkeanstieg I~BL sich, bei- spielsweise am p-Nitrophenylacetat und p-Nitroacetanilid, zur Verfolgung der ttydrolysegeschwindigkeit und znr Be- stimmung der damit zusammenhXngenden kinetischen Daten heranziehen. In Fig. t sind drei p.olarographische Kurven wiedergegeben, die den Verlauf der Anderuug der Nitroreduktionsstufe im Zuge der Hydrolyse yon p-Nitroacetanilid veranschaulichen. Sic sind bet nicht zu hohem p~-Wert- pH.8,3 --aufge- nommen, um die Hydrolyse und damit die Anderung der Kurve w~hrend der Aufnahme nicht in Erscheinung treten zu lassen. Die mittlere Kurve entspricht einer Mischung 1 : 1 des Anilins und seines Acetylderivats, somit liegt die Grenz- stromst~rke gerade in der Mitre zwischen den Extremen. Wenn auch im vorliegenden Falle die Halbstufenpotentiale vom Ausgangs- (A) und Endprodukt (E) der Reaktion aus- reichend verschieden erscheinen, um auswertbare Doppel- stufen zu ergeben, so ist die Genauigkeit der Verfolgung der Reaktion an dem Anwachsen yon i d ungleich gr613er. Bet den Messungen an p-Nitrophenylacetat in Puffer- I6sungen zwischen PI~ 8 und 9 sowie an p-Nitroacetanilid im p~-Bereich yon 0,t his I n NaOH lieB sich die Hydrolyse unschwer yon den Anfangswerten (Werte f fir t = 0 extrapoliert) his zum Endwert verfolgen. Die Reakfion zweiter Ordnung verI~uft in jedem FaiIe pseudomonomolekular, da die Konzen- tration der OH-Ionen durch Pufferung konstant gehalten ist bzw. die des Depolarisators (0,001 m) um mehr als das Itun- dertfache iibertrifft. Die Reaktiousgeschwindigkeitskoeffi- zienten -- nach der integrierten Gleichung der Reaktion erster Ordnung berechnet -- zei- gen eine sehr gute Kon- stanz. Ans der pH-Abh~n- gigkeit der kt-Werte , die die erwartete Linearit~t ergab, I lieBen sich die wahren Non- i stanten k 2 (ffir die Reaktion zweiter Ordnung) nach k~ = kff[OH ] ermitteIn. Innerhalb der Tempe- raturgrenzen 20 und 40 ~ C zeigte sich ferner log k~/(t / T) konstant, so dab daraus Aktivierungsenergien ermit- felt werden konnten. / .... T ..... f ,, ............. f .......... ~A+~/~E l'l /i i i -i I i i ] i i i 42 o,8 1,0 /,~ /,8 V Fig. I. Anderung der Nitroreduk- tionsstufe im Zuge der Hydrolyse VOll p-Nitroaeetani!id. Tabelle 1. T t~ 1 k2 A (~ (sec-1) I.moI -I sec -1) (cal) 0,001 m p-Nitro- 293,3 acetanilid 303,5 in 0,5 n NaOH 314,1 0,001 m p-Nitro- 293,3 pheuylacetat in 303,5 Boratpuffer P~ 8,3 314,1 2,580'10 4 5,715.10 -4 12,27.10 -4 1,846.t0 ~ 4,176.10 .4 8,506"10 4 7,46.10 .4 16,54.t0 -4 35,64' 10 4 107,2 242,8 494,7 13800 13500 Die ARRHENIUSSChe Gleichung ffir die Verseifungsreaktion der beiden untersuchten Stoffe lautet danach: k2 = 1,25-t 012 e -t 3500/R T 1-mo1-1. sec -1 fiir p-Nitrophenylacetat k2 = 1,46. 107 e 138OO/RT 1 tool -] sec -1 fiir p-Nitroacetanilid. Diese Methode fibertrifft hinsichtlich Einfachheit und Genauig- keit die sonst iibliche chemische Esterverseifungsmethode.' Institut ]iir Physikalische Chemic der Universitiit Hamburg. L. HOLLECK und G. A. M~LKONIAN. Eingegangen am 18. Mat 1954. 1) HOLLECK, L., u. If. J. EXNER: Z. Elektrochem. 56, 46 (t952). 2) I-IOLLECK, L., 1.1. H. J. •XNER: Vortrag Bunsentagung Lin- dau 1952, Diss. H. J. EXNER, Freiburg i. Br. 1952. Verbesserang des Nachweises geringster Aminosguremengen in Papierchromatogrammen. Bet biologischen Arbeiten tritt hgufig die Notwendigkeit auf, sehr unterschiedlich groBe Mengen yon Aminos/iuren nebeneiuander nachzuweisen. Es ist an und ffir sich natiirlich leicht, die in geringen lV[engen anwesenden Aminosguren dutch Einengen zu einer nachweisbaren Konzentration zu bringen. Indessen ist dann die polare Phase nicht mehr in der Lage, die in hoher Konzentration vorliegende Aminos~ure mit schar- fen Fronten wandern zu lassen. KRAMER r~tt in diesem Falle eine Voranreicherung, um die Substanz in eine erfaBbare Menge zu bringen. Dies setzt aber voraus, dab man bereits yon der gesuchten Verbindung Kenntnis hat, was bet biologischen Arbeiten in den meisten F~llen durchaus nicht zutrifft. Wir suchten deshalb nach einer Methode, auch noch Mengen, die unter der bisher nachweisbaren Grenze Iiegen, zur DarsteIlung zu bringen. Ein zuerst beschrittener Weg, durch Summierung yon zwei nicht mehr nachweisbaren QuantitS.ten fiber den SchweI- lenwert zu kommen, schlug fehl: Parallel zur Wanderungsrich- tung wurde eine AminosgurelSsung anfgetragen, die in ihrer Konzentration gerade nnterhalb der Nachweisbarkeitsgrenze lag. Man hgtte erwarten k6nnen, dab durch diese Summierung der nachzuweisenden und der nachtrgglich aufgetragenen Aminos/iuremenge der Grenzwert tiberschritten wiirde.

Polarographische Bestimmung der Hydrolysegeschwindigkeit acylierter p-Nitroverbindungen

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Page 1: Polarographische Bestimmung der Hydrolysegeschwindigkeit acylierter p-Nitroverbindungen

~ 0 4 IKurze Or ig ina lmi t t e i lungen . Die Natur- wissensehaffen

I n t he series of homologous c o m p o u n d s in sec t ion (1) a n d (2) of t he tab le 1, t he redox po ten t i a l s of t he qu inones and t he radii of t he s u b s t i t u e n t s increase s imu l t aneous ly . I n a g r e e m e n t w i th our p red ic t ion th i s is a c c o m p a n i e d b y an increase of t h e s t r e n g t h of p a r a m a g n e t i c absorp t ion . The s u b s t a n c e s in sec t ion (3) requi re a more de ta i led discussion, which wilt be g iven e lsewhere . F u r t h e r m e a s u r e m e n t s , wh ich should give i n f o r m a t i o n a b o u t t h e m a g n i t u d e of the s ingle t - t r ip le t sp l i t t ing are be ing carr ied ou t a t p resen t . A n u m b e r of o ther proper t ies of some of t hese bi radicaI c o m p o u n d s s u p p o r t t he p ic tu re we h a v e g iven above. T he solu t ions of c o m p o u n d s der ived f rom (I) in s t r o n g l y po la r so lven t s are deep blue-redid). Solut ions in non -po la r so lvents , however , are nea r l y colourless, b u t on add i ng to th i s colourless so lu t ion wa t e r or acetoni tr i le , t he s ame in tense b lue- red colour appears . This is w h a t we m i g h t expec t if t he complex spl i ts preferen- t ia l ly in to t he u n c h a r g e d componen t s , A and D, in t he non- polar solvent , whe reas in po la r so lven t s dissociat ion in to ions, A - a n d D +, occurs . In s u p p o r t of th i s we h a v e found t h a t a d i lu te so lu t ion of (I) a n d (II) g ives an opt ical abso rp t ion s p e c t r u m in t h e vis ible r ange nea r l y ident ica l to t h a t of t h e s ing ly cha rged ion of (I).

W e are i ndeb ted to t he t3ri t ish Council for t h e awa rd of a schola rsh ip (H. K.), Oxford U n i v e r s i t y for t he awa rd of a Pressed Steel C o m p a n y L imi t ed resea rch fel lowship (D. B.) and the D e p a r t m e n t of Scientific and I n d u s t r i a l R e s e a r c h for a m a i n t e n a n c e g r a n t (A. C. R.-I .) d u r i n g t he t e n u r e of wh ich these researches were carr ied out .

Dyson Perrins Laboratory, Oxford, England. H . KAINER.

Clarendon Laboratory, Oxford, England.

D. BIJL and A. C. ROSE-INNES.

Eingegangen am 11. Juni 1954.

t) These phenomena are less marked in the case of the compounds with p~phenylenediamine, which give far less stable solutions.

1) IV[ULLIKEN, R.: J. Amer . Chem. Soe. 74, 8 t l (t952). 2) See for example SAU~EY, R. CH., S .L . AGGARWAL and

M. SmGH: J. Indian Chem. Soe. 2~, 335 (1943). - - M]KHAIL, H , and F. G. BADDAR: J. Chem. Soe. 1944, 590.

8) MOLLER, E.: Fortschr. chem. Forsch. 1, 325 (1949). ~) WEISS, J.: J. Chem. Soc. 1942, 245, The idea of ionic mole-

cular compounds has originally been put forward by E. Wmrz . Z. Elektrochem. ~4, 538 (1928), bu t he apparently had in mind structures of the type A - - D ++.

s) SCHLENK, W.: Liebigs Ann. ~68, 281 (t909). ~) BLEA~EY, B., and K . W . H . ST~V:~NS: Rep. Progr. Physics

IG t08 (1953).

Polarographische Bestimmung der Hydrolysegeschwindigkeit acylierfer p-Nitroverbindungen.

Die N i t rog ruppe in a r o m a t i s c h e n V e r b i n d u n g e n wird po!a rograph i sch im a l Igemeinen in e iner e inz igen viereIek- t ron igen Stufe zur H y d r o x y l a m i n g r u p p e reduzier t , n u t bet e in igen p - s u b s t i t u i e r t e n Ni t robenzolen , wie p -Ni t ran i l in u n d p - N i t r o p h e n o l erfolgt die R e d u k t i o n i m g e s a m t e n p~-Bere i ch - - bet Abwesenhe i t obe r f l~chenak t ive r I n h i b i t o r e n - - in einer s echse l ek t ron igen Stufe bis z u m Amin~). Da s u c h die E s t e r des p -Ni t ropheno l s u n d p -Ni t r an i l in s Di f fus ionss t rom- s t~ rken e n t s p r e c h e n d z = 4 ergeben, is t m i t e iner hydro ly t i - s chen S p a l t u n g n i c h t n u r eine enger b e g r e n z t e , den ge~nde r t en S u b s t i t u e n t e n e n t s p r e c h e n d e S t u f e n v e r s c h i e b u n g [I-Ialb- s t u f enpo ten t i a l~nde rung~) ] v e r b u n d e n , soude rn a u c h ein An- w a c h s e n des Di f fus ionss t ro lnes im Ver lau f der Verse i fungs- r eak t ion u m die HMfte des A u s g a n g s w e r t e s (Verh~tltnis der S t u f e n h 6 h e 4:6) . Dieser S t r o m s t ~ r k e a n s t i e g I~BL sich, bei- spielsweise a m p - N i t r o p h e n y l a c e t a t u n d p-Ni t roace tan i l id , zur Ver fo lgung der t t y d r o l y s e g e s c h w i n d i g k e i t u n d znr Be- s t i m m u n g der d a m i t z u s a m m e n h X n g e n d e n k ine t i s chen D a t e n he ranz iehen .

In Fig. t s ind drei p .olarographische K u r v e n wiedergegeben, die den Ver lauf der A n d e r u u g der N i t r o r e d u k t i o n s s t u f e im Zuge der H y d r o l y s e yon p -Ni t roace tan i l id ve r anschau l i chen . Sic s ind bet n i ch t zu h o h e m p ~ - W e r t - pH.8,3 - - a u f g e - n o m m e n , u m die H y d r o l y s e u n d d a m i t die A n d e r u n g der K u r v e w~hrend der A u f n a h m e n ich t in E r s c h e i n u n g t r e t en zu lassen. Die mi t t l e re K u r v e e n t s p r i c h t e iner M i schung 1 : 1 des Ani l ins u n d seines Ace ty lde r iva t s , somi t l iegt die Grenz- s t r o m s t ~ r k e gerade in der Mitre zwischen den E x t r e m e n . W e n n a u c h im vor l i egenden Fal le die H a l b s t u f e n p o t e n t i a l e v o m A u s g a n g s - (A) u n d E n d p r o d u k t (E) der R e a k t i o n aus- re ichend ve r sch ieden erscheinen, u m a u s w e r t b a r e Doppel -

s tu fen zu ergeben, so i s t die Genau igke i t der Ver fo lgung der R e a k t i o n an d e m A n w a c h s e n yon i d ungle ich gr613er.

Bet den M e s s u n g e n an p - N i t r o p h e n y l a c e t a t in Puffer - I6sungen zwischen PI~ 8 u n d 9 sowie an p -Ni t roace tan i l id im p~-Bere ich yon 0,t his I n N a O H lieB sich die H y d r o l y s e u n s c h w e r yon den A n f a n g s w e r t e n (Werte f fir t = 0 extrapol ier t ) his z u m E n d w e r t verfolgen. Die Reakf ion zwei ter O r d n u n g ver I~uf t in j e d e m FaiIe p s e u d o m o n o m o l e k u l a r , da die K o n zen - t r a t i on der O H - I o n e n du rch P u f f e r u n g k o n s t a n t geha l t en is t bzw. die des Depola r i sa to rs (0,001 m) u m m e h r als das I t u n - de r t fache iibertrifft . Die Reak t iousgeschwind igke i t skoef f i - z ien ten - - n a c h der in tegr ie r ten Gle ichung der R e a k t i o n ers ter O r d n u n g be rechne t - - zei- gen eine seh r gu t e Kon- s tanz . Ans der pH-Abh~n- g igkei t der k t -Wer te , die die e rwar t e t e L inea r i t~ t ergab, I lieBen sich die w a h r e n Non- i s t a n t e n k 2 (ffir die R e a k t i o n zwei ter Ordnung) n a c h k~ = kff [OH ] e rmi t te In .

I n n e r h a l b der T e m p e - r a t u r g r e n z e n 20 u n d 40 ~ C zeigte sich ferner log k~/(t / T) k o n s t a n t , so dab d a r a u s Ak t iv i e rungsene rg i en ermi t - fe l t werden k o n n t e n .

/ . . . . T . . . . . f

,, . . . . . . . . . . . . . f . . . . . . . . . . ~A+~/~E

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42 o,8 1,0 /,~ /,8 V

Fig. I. Anderung der Nitroreduk- tionsstufe im Zuge der Hydrolyse

VOll p-Nitroaeetani!id.

Tabelle 1.

T t~ 1 k2 A (~ (sec -1) I.moI -I sec -1) (cal)

0,001 m p-Nitro- 293,3 acetanilid 303,5

in 0,5 n NaOH 314,1

0,001 m p-Nitro- 293,3 pheuylacetat in 303,5

Boratpuffer P~ 8,3 314,1

2 , 5 8 0 ' 1 0 4 5 , 7 1 5 . 1 0 -4

1 2 , 2 7 . 1 0 -4

1 , 8 4 6 . t 0 ~ 4 , 1 7 6 . 1 0 .4 8,506"10 4

7 ,46.10 .4 16 ,54 . t0 -4 35,64' 10 4

107,2 242,8 494,7

13800

13500

Die ARRHENIUSSChe Gle ichung ffir die Verse i fungs reak t ion der be iden u n t e r s u c h t e n Stoffe l a u t e t d a n a c h :

k 2 = 1,25-t 012 e - t 3500/R T 1-mo1-1. sec -1 fiir p - N i t r o p h e n y l a c e t a t

k 2 = 1,46. 107 e 138OO/RT 1 �9 tool -] sec -1 fiir p -Ni t roace tan i l id .

Diese Methode f ibertr i ff t h ins ich t l i ch E i n f a c h h e i t u n d Genauig- ke i t die sons t iibliche chemische Es t e rve r s e i fungsme tho d e . '

Institut ]iir Physikalische Chemic der Universitiit Hamburg. L. HOLLECK u n d G. A. M~LKONIAN.

Eingegangen am 18. Mat 1954.

1) HOLLECK, L., u. If. J. EXNER: Z. Elektrochem. 56, 46 (t952). 2) I-IOLLECK, L., 1.1. H. J. •XNER: Vortrag Bunsentagung Lin-

dau 1952, Diss. H. J. EXNER, Freiburg i. Br. 1952.

Verbesserang des Nachweises geringster Aminosguremengen in Papierchromatogrammen.

Bet biologischen Arbe i t en t r i t t hguf ig die Notwend ig k e i t auf, sehr un te r sch ied l i ch groBe Mengen yon Aminos / iu ren n e b e n e i u a n d e r nachzuwe i sen . Es is t an u n d ffir s ich nat i i r l ich leicht, die in ger ingen lV[engen a n w e s e n d e n A m i n o s g u r e n d u t c h E i n e n g e n zu einer nachwe i sba r en K o n z e n t r a t i o n zu br ingen . I ndes sen is t d a n n die polare P h a s e n i ch t m e h r in der Lage, die in hohe r K o n z e n t r a t i o n vor l iegende A m i n o s ~ u r e m i t schar- fen F ron t en w a n d e r n zu lassen. KRAMER r~tt in d iesem Falle eine Voranre iche rung , u m die S u b s t a n z in eine erfaBbare Menge zu br ingen. Dies se tz t aber voraus , dab m a n bere i t s yo n der g e s u c h t e n V e r b i n d u n g K e n n t n i s ha t , was bet b i o l o g i s c h e n Arbe i ten in den me i s t en F~llen d u r c h a u s n i ch t zutr iff t . Wi r s u c h t e n desha lb n a c h einer Methode , a u c h noch Mengen, die u n t e r der b isher n a c h w e i s b a r e n Grenze Iiegen, zur Da r s t e I lung zu br ingen.

E in zuers t be sch r i t t ene r Weg, du rch S u m m i e r u n g y o n zwei n i ch t m e h r nachwe i sba r en Quant i tS . ten fiber d e n SchweI- l enwer t zu k o m m e n , sch lug fehl: Paral le l zur W a n d e r u n g s r i c h - t u n g wurde eine Aminosgu re lSsung anfge t ragen , die in ihrer K o n z e n t r a t i o n gerade n n t e r h a l b der Nachwe i sba rke i t sg renze lag. Man h g t t e e rwar t en k6nnen , dab du rch diese S u m m i e r u n g der n a c h z u w e i s e n d e n u n d der nach t rgg l i ch au fge t r a g en en Aminos / i u r emenge der Grenzwer t t iberschr i t t en wiirde.