Мочевая кислота


Мочевая кислота
(хим. acide urique, uric acid, Harnsäure), С5Н4N4О3, открыта в 1776 г. Шееле в мочевых камнях и названа им каменной кисл. — acide lithique; затем Шееле нашел М. кислоту в моче. Название М. кислоты дано Фуркруа; элементарный состав ее установлен Либихом. Находится М. кислота в моче человека (в сутки около 0,5 г), собаки, быка и т. д., но вообще млекопитающие выделяют сравнительно небольшие количества М. кислоты; больше выделяют птицы (в гуано), змеи (их экскременты представляют почти чистую аммиачную соль М. кислоты) и низшие животные, как то: бабочки, пауки, гусеницы, брюхоногие моллюски и т. д.; в заметных количествах М. кислота появляется в крови человека при подагре. Кроме мочи и крови М. кислоту находили в селезенке (Шерер, Горуп Безанец), мышцах (Либих) и мозге (Мюллер). Реакции синтетического образования М. кислоты открыты в сравнительно недавнее время. Горбачевскому первому (в 1882 г.) удалось получить М. кис. при нагревании до 200—230°С малых количеств гликоколя (см.) с мочевиной (10 ч.; см.):
NH2.CH2.СО2Н + 3CO(NH2)2 = C5H4N4O3 + 3NH3 + 2H2O;
реакция на самом деле протекает в высшей степени сложно, и потому выходы М. кислоты ничтожны, но синтез интересен потому, что М. кислота способна обратно (при нагревании с йодистым водородом, Штрекер; см. ниже) распадаться на гликоколь и мочевину и потому, что гликоколь входит, как составная часть, во многие продукты, вырабатываемые животным организмом, где может быть и имеет место описанная реакция. Горбачевским же получена еще М. кислота при нагревании хлоруксусной Cl.CH2COOH и трихлоромолочной кислот — CCl3 .СН(ОН).СООН или лучше амида трихлоромолочной кис. — CCl3.CH(OH).CO.NH2 с мочевиной, что довольно хорошо объясняется формулой (Медикуса-Пономарева) строения М. кислоты:
Но и эти реакции, а равно и взаимодействие мочевины с цианоуксусной кислотой (Форманек):
CN.CH2.COOH + 3CO(NH2)2 = C5H4N4O3 + CNH + 2NH3 + 2H2O
протекают слишком сложно (выходы М. кислоты незначительны), и потому их нельзя считать настоящими синтетическими реакциями для М. кислоты; получается же она довольно гладко при взаимодействии мочевины с изодиалуровой [Изодиалуровая кислота является конечным продуктом следующих реакций: при действии мочевины на ацетоуксусный эфир получают β-урамидо-кротоновый эфир:
H2N.CO.NH2 + CO(CH3).CH2.COOC2H5 = H2O + H2N.CO.NH—C(СН3):СН.COOC2H5
который при омылении дает спирт и ангидрид β-урамидокротоновой кислоты, называемый метилурацилом:
H2N.CO.NH.(CH3):CH.COOC2H5+H2O=H2N.CO.NH.C(CH3):CH.COOH+C2H5(OH) и .
Метилурацил при окислении дымящейся азотной кислотой образует нитроурацилкарбоновую кислоту:
,
,
которая при кипячении с водою ее калиевой соли, теряя элементы СО2, переходит в нитроурацил (K соль):
.
.
Нитроурацил при восстановлении оловом и соляной кислотою превращается частью в амидоурацил:
,
,
а частью в изобарбитуровую кислоту:
.
.
Наконец, изобарбитуровая кислот при действии брома на ее водный раствор образует изодиалуровую кислоту:
.
.
Изодиалуровая кислота кристаллизуется с 2Н2О и теряет 1Н2О при 100°С, а вторую Н2О при 140°С. Легко растворима в воде, ацетоне (отличие от диалуровой кислоты), труднее в спирте, почти не растворима в эфире (Беренд и Роозен).] кислотой (Беренд и Роозен): C4H4 N2O4 + CON2H4 = C5H4N4O3 + 2Н2O и при отнятии элементов воды от псевдомочевой кислоты (Э. Фишер и Л. Ах): C5H6N4O4 — H2O = С5Н4N4O3. При первой реакции смесь равных частей мочевины и высушенной при 100°C (для удаления кристаллизационной водой) изодиалуровой кислоты нагревают около 5 минут на водяной бане с шестерным количеством концентрированной серной кислоты; продукт реакции вливают в холодную воду, и выпавшую М. кислоту, представляющую красный порошок, очищают, обычным образом (см. ниже), переведением через кислую калиевую соль; выход — 20 — 32% теоретического [Считая на исходные вещества, т. е. на ацетоуксусный эфир и мочевину, он едва ли более 5% теоретического.]. При второй — вносят 3 г псевдомочевой кислоты в 300 г расплавленной щавелевой кислоты и нагревают на голом огне до тех пор, пока температура жидкости не подымится до + 185°С, на что потребно не более 10 минут; большая часть щавелевой кислоты при этом улетучивается; слабо окрашенный продукт реакции, по охлаждении, промывают спиртом и эфиром и очищают, переводя через натриевую соль, которую обесцвечивают окислением несколькими каплями марганцево-калиевой соли и кипячением с животным углем; выход около 65% теории. Добывается М. кислота только из мочевых камней, змеиных экскрементов и гуано. Мочевые камни кипятят со слабой соляной кислотой, осадок промывают, растворяют в едком кали, раствор отцеживают и снова осаждают соляной кислотой, выделившуюся М. кислоту очищают кристаллизацией калиевой соли (см. ниже; Браконо). Змеиные экскременты кипятят до прекращения выделения аммиака с раствором едкого кали (1 ч. КНО, 20 ч. Н2О) и в отфильтрованный раствор пропускают струю углекислоты; осаждается кислая калиевая соль М. кислоты, которую промывают водой, растворяют в слабом едком кали и отфильтрованный раствор вливают горячим в слабую соляную кислоту (Бенш). Для добывания из гуано, которое представляет мочевокислый аммиак (у гусей, напр., 68% — 70% всего азота пищи выделяется в виде этой соли) в смеси с различными солями, его нагревают на водяной бане с 1 ч. серной кислоты, потом разбавляют водой (12—15 ч.), процеживают, растворяют в горячем, слабом едком кали, раствор осаждают соляной кислотой и осадок или нагревают для очищения с серной кислотой, или обрабатывают амальгамой натрия (Рохледер). Количественное определение М. кислоты в моче см. ниже. Чистая М. кислота кристаллизуется в бесцветных, блестящих ромбических пластинках (микроскопических), очень трудно растворимых в воде (1 ч. при +18,5°С в 10055 ч. воды; Беренд и Роозен); в холодной, концентрированной серной кислоте М. кислота растворяется без изменения и из такого раствора может быть осаждена водой; в спирте и эфире она не растворима; безвкусна. Реакцией обладает слабокислой, но способна образовать два ряда солей: кислые и средние; из них наиболее замечательны: средняя натриевая соль: C5H2N4O3Na2 + H2O, очень трудно растворимая в растворе едкого натра (Э. Фишер и Л. Ах), но не дурно в чистой воде (1 ч. в 65 ч.), переходя отчасти в кислую; кислая натриевая соль: C5H3N4O3Na + 1/2H2O, получающаяся при кипячении М. кислоты с содой — кристаллический порошок, растворимый в 1100—1200 ч. воды при 15°С (находится в подагрических затвердеваньях), и кислая литиевая соль — C5H3N4O3Li, наиболее растворимая (1 ч. в 368 ч. воды при + 20°С) из кислых солей М. кислоты (средней соли не существует по Шилингу; замечательно, что равные части М. кисл. и углекислого лития дают — при 35—37°С прозрачный раствор в 90 ч. воды, почему углекислый литий предложен в медицине как средство для выведения М. кислоты из организма при подагре). Эфиров М. кислоты неизвестно, а при действии галоидгидринов спиртов (йодистого метила, йодистого этила) на соли (свинцовую, серебряную) М. кислоты — образуются одно-, дву- и трехзамещенные М. кислоты (Дрыгин, Гиль) [напр. моно- и диметилмочевые кислоты — C5H3(CH3)N4O3 и C5H2(CH3)2N4O3, представляющие продукты замещения имидного водорода спиртовыми радикалами, из которых обратно М. кислота получена быть не может. Из реакций М. кислоты лучше всего изучены реакции окисления, которые идут очень легко. Так, щелочные растворы М. кислоты окисляются при стоянии даже кислородом воздуха, образуя уроксановую кислоту (см.) — С5H8N4O6 (Штедлер, Штреккер, Медикус); при нагревании М. кислота восстанавливает Феллингову жидкость (см.), причем оседает закись меди (Берлин, Шифф, Бабо; [надо иметь в виду при анализах мочи на сахар]); аммиачный раствор окиси серебра или раствор азотно-кислого серебра (см. Ляпис) в присутствии соды восстанавливаются ей на холоде (чувствительная реакция, так наз. реакция Шиффа на М. кислоту). При нагревании с перекисью свинца и водой М. кислота дает аллантоин — С4H6N4O3 (диуреид глиоксалевой кислоты, см. Уреиды), мочевину (см.), угольную и щавелевую кислоты (Либих и Веллер). При действии марганцево-калиевой соли на холоде образуется (почти количественно) аллантоин и угольная кислота (Клаус, Беренд и Роозен, Э. Фишер и Л. Ах); при нагревании и здесь появляется мочевина и щавелевая кислота (Клаус). Крепкая азотная кислота на холоде дает алоксан (мезоксалилмочевину, см. Уреиды) — C4H4N2O5, при нагревании — парабановую кислоту (см.) — С3H2N2О3, а слабая — алоксантин — С8H4N4O7 (см. Уреиды; Либих и Веллер); на последней реакции основана так называемая мурексидная проба на М. кислоту, состоящая в том, что кристаллы М. кислоты на часовом стекле обливают водой, прибавляют каплю азотной кислоты и выпаривают досуха; появляется ярко-красный остаток, который делается пурпуровым от аммиака и фиолетовым от едкого кали (см. Пурпуровая кислота). При пропускании хлора в воду, в которой взболтана М. кислота, образуются: алоксантин, алоксан, парабановая и щавелевая кислоты (Либих и Вёллер). Йод, в тех же условиях, дает алоксан, йодистый водород и другие продукты (Вюрц). Все реакции окисления М. кислоты можно подвести под три типа:
1) С5Н4N4О3 + О + 2Н2О = С5Н8N4O6 (уроксановая кислота)
— сохраняется все количество углеродных и азотных атомов, бывших в частице М.. кисл.
2) С5Н4N4О3 + О + Н2О = CO2 + C4H6N4O3 (аллантоин)
— сохраняется число атомов азота, часть углерода выделяется в виде угольной кислоты и
3) 2С5Н4N4О3 + О + 3Н2О = 2CH4N2O (мочевина) + С8Н6N6О8 (алоксантин)
— часть углерода и азота выделяются в виде мочевины. Во всех трех случаях, как видно, кроме окисления происходит еще реакция гидратации, но в первых двух — она идет или в нейтральных, или в щелочных растворах; в третьем — в присутствии сильной кислоты или галоида, и очень может быть, что реакция имеет две фазы, причем сперва образуется диалуровая кислота (см. Уреиды) по уравнению:
С5Н4N4О3 + 2Н2О = С4H4N2O4 + CH4N2O (Мульдер).
При нагревании до 170°С с соляной или йодисто-водородной кислотой в запаянной трубке М. кислота распадается, образуя гликоколь (см.), угольную кисл. и аммиак
С5Н4 N4О3 + 5Н2О = C2H5NO2 + 3CO2 + 3NH3 (Штреккер).
Что касается строения М. кислоты, то образование алантоина дает возможность рассматривать ее, как диуреид (см. Уреиды), а образование алоксана указывает на присутствие в ее частице кольцеобразного скелета . С другой стороны, Э. Фишер показал, что тетраметилмочевая кислота (см.) при распадении образует только метиламин не давая нисколько аммиака, а это заставляет принять в М. кислоте 4 имидных группы. Принимая это во внимание, можно для М. кислоты построить только две формулы:
,
,
но первая из них должна быть отброшена, так как, благодаря работам того же Э. Фишера, известны три изомерных монометилмочевых кислоты (α, β и γ) — С5Н3(CH3)N4О3 [α-монометилмочевая кислота С6Н6N4О3 получена Гилем при действии йодистого метила на М. кислый свинец. Призмы, плавящиеся выше 360°С с разложением; почти не растворима в холодной воде (но в 250 ч. кипящей) и спирте. Распадается при 170°С, под влиянием соляной кислоты, на угольную кислоту, аммиак, метиламин и гликоколь, а при окислении марганцово-калиевой солью дает метилалантоин и угольную кислоту. β-монометилмочевая кислота — С6Н6N4О3 получена Э. Фишером при нагревании диэтоксихлорметилпурина (см. Пурин и его производные) с дымящейся соляной кислотой при 130°С: C6H3ClN4(OC2H5)2 + 3Н2О = С6Н6 N4O3 + 2С2Н5(ОН) + HCl, а также и при нагревании с соляной кислотой, при той же температуре, дихлороксиметилпурина: C6H4Cl2N4O + 2Н2О = С6Н6 N4O3 + 2HCl. Мелкие кристаллы, трудно растворимые в кипящей воде (1 ч. в 2000 ч. воды). При действии хлорной воды дает алоксан и метилмочевину. При гидратации распадается, подобно α-изомеру, на гликоколь, аммиак, метиламин и углекислоту: C6H6N4O3 + 5Н2О = С2Н5 NO2 + 2NH3 + NH2(CH3) + 3CO2. Аммиачная соль при кипячении с водой не теряет аммиака (отличие от α-изомера и способ отделения от α-монометилмочевой кислоты и диметилмочевой кислоты; в очень незначительных количествах β-монометилмочевая кислота образуется одновременно с α-монометилмочевой кислотой при получении ее по способу Гиля). γ-монометилмочевая кислота C6H6N4O3 получена Э. Фишером (в условиях получения β-изомера) из трихлорметилпурина: C6H3N4Cl3 + 3Н2О = C6H6N4O3 + 3HCl. Кристаллизуется при быстром. охлаждении водных растворов с 1 ч. кристаллизационной воды — C6H6N4O3 + Н2О, которую она теряет при 140°С. Кислота, содержащая кристаллизационную воду, растворяется в 80 ч. кипящей воды. При действии хлора γ-монометилмочевая кислота дает алоксан и монометилмочевину, а при гидратации саркозин (см.), аммиак и углекислоту: C6H6N4O3 + 5Н2О = С2 H4(CH3)NO2 + 3NH3 + 3CO2. Вероятно, что та же самая γ-кислота получена Горбачевским при плавлении саркозина с мочевиной: C2H (CH3)NO2 + 3CO(NH2)2 = C6H6N4O3 + 2Н2О + 3NH3], что заставляет допустить в частице М. кислоты предсуществование трех неравноценных имидных остатков; остается, следовательно, только последняя формула, общепринятая теперь.
A. И. Горбов. Δ.
Мочевая кислота (открытие и количественное содержание в моче). Узнается М. кисл. под микроскопом по характерной форме ее (фиг. 1 — 2) кристаллов, или же кристаллов кислой натриевой (фиг. 3) и кислой аммиачной (фиг. 4) солей.
Фиг. 1. и 2. а — ромбические кристаллы, приближающиеся к форме точильного камня; б — розетка из кристаллов, имеющих форму точильного камня; в — бочкообразная форма; г — иглы и клинья; д — двойники; е — вязанки. На фиг. 2 осадок окрашен мочевым пигментом (в более или менее красный цвет).
Фиг. 3. Мочевокислый натр 2C5H3N4O3Na + H2O
Фиг. 4. Мочевокислый аммоний C5H3N4O3(NH4); а — микроскопические иглы: б — шаровые скопления, усаженные в виде лучей шипами (плод дурмана; см. Моча, фиг. 4 табл.). Если под микроскопом к кристаллам натриевой или аммиачной солей прибавить каплю соляной кислоты, то спустя 1/41/2 часа вместо них выделяются кристаллы мочевой кислоты (см. Моча, фиг. 11 табл.).
По Мурексидной пробе (см. выше), реакции Шиффа, отношению к Феллинговой жидкости и к бензолу, содержащему тиофен. При реакции Шиффа смачивают пропускную бумагу, пропитанную ляписом (см.) каплей раствора М. кисл. в соде; немедленно появляется темное пятно восстановленного серебра; при очень малом содержании М. кислоты пятно может быть желтым; реакция очень чувствительная, но надо иметь в виду, что кроме М. кислоты и некоторые другие вещества, содержащиеся в моче, могут действовать в присутствии щелочи восстановительно на AgNO3. При действии на кипящую Феллингову жидкость М. кисл. дает белый осадок мочевой кислой закиси меди (В. Мюллер; одновременно осаждаются такие же соединения — ксантина, гуанина и гипоксантина, если они присутствуют в моче; Дрексель [В присутствии КНО М. кисл. растворяет окись меди, давая синий раствор, медленно осаждающий соль закиси Cu. Осадок С5Н2N4О3Cu2 + Н2О легко образуется, если к щелочному раствору М. кисл. прибавить Феллинговой жидкости и хлористо-водородного гидроксиламина (Бальке)]. Выпаренная с разбавленной азотной кислотой М. кисл. при взбалтывании с бензолом, содержащим тиофен и серной кисл., дает синее окрашивание (Дениже). Точных методов количественного определения не существует; по-видимому, при всех способах одновременно с М. кислотой определяются и содержащиеся в моче вещества группы ксантина; наиболее заслуживают внимания: способы Людвига (Залковского) и Гопкинса (измененный Фокера-Залковского); многих сторонников имеет способ Гайкрафта. При способе Людвига смешивают 20 куб. см аммиачного раствора AgNO3 с 20 куб. см магнезиальной смеси, прибавляют NH3 до полного растворения появляющегося осадка и прозрачную жидкость, при помешивании, вливают в 200 куб. см мочи: осадок оставляют стоять около часа, фильтруют, промывают (раза 3) аммиачной водой, переносят с фильтром в колбу и обрабатывают кипящим раствором 40 куб. см сернистой щелочи и 40 куб. см воды; Ag2S отфильтровывают, промывают, фильтрат подкисляют слабой HCl, сгущают до объема нескольких (15) куб. см и выделившуюся М. кислоту, в тигле Гуча, промывают немного водой, сушат, окончательно промывают CS2, эфиром, снова сушат и взвешивают [Для аммиачного раствора серебра берут 26 г AgNO3, растворяют в воде, прибавляют NH3 до растворения Ag2O и доливают Н2О до 1 литра. Магнезиальная смесь готовится растворением 100 г крист. MgCl26H2O в смеси NH3 и NH4Cl и разбавлением водой до 1 литра. Сернистую щелочь получают, растворяя 15 г КНО или 10 г NaHO (не содержащего NaNO3) в 1 литре, насыщая 500 куб. см такого раствора H2S и смешивая с оставшейся половиной.]. По способу Гайкрафта, осаждают аммиачно-серебряную соль М. кисл. в тех же условиях и теми же реактивами, как при способе Людвига, но затем ее не разлагают KHS, а промывают с помощью насоса в тигле Гуча аммиачной водой до полного удаления хлористых солей, обливают HNO3 и в фильтрате титруют Ag по способу Фольгардта (см. Серебро). Белок из мочи надо предварительно удалить и концентрированную мочу разбавить водой (по Камереру до уд. в. 1,008 — 1,003) и подогреть. По Залковскому и Госседжу состав осадка серебряной соли непостоянен [Необходимо заметить, что осадок получается коллоидальный.] и ошибка может доходить благодаря этому до 60%. Для клинических целей способ, однако, признается годным (Герман, Камерер, Богомолов, Вальтер, Бафталовский, Марков). Способ Гопкинса основан на нерастворимости кислой аммиачной соли М. кисл. в насыщенном растворе NH4Cl, а потому растворяют в 100 куб. см мочи 30 г мелко растертого чистого NH4Cl и оставляют стоять раствор, часто перемешивая его, часа 2; в этих условиях мочекислые соли других оснований нацело переходят в мочекислый аммоний, который и осаждается; осадок фильтруют и промывают 2 — 3 раза насыщенным раствором NH4Cl; затем соль смывают в стакан водой, разлагают слабой HCl и определяют количество М. кислоты, для чего Гопкинс предпочитает титрование в присутствии H2SO41/20 нормальным раствором KMnO4 до появления розового окрашивания. От ксантина (и гуанина) Горбачевский предлагает отделять М. кислоту посредством H2SO4. Для этого М. кислоту, содержащую указанные примеси, растворяют в платиновой чашке в концентрированной H2SO4 (на 0,1 г — 2 куб. см) при слабом нагревании, раствор разбавляют 4 частями воды, тщательно мешают, пока не начнет оседать М. кислота, и затем оставляют стоять 3 — 6 час.; выделившуюся М. кислоту промывают сначала водой, подкисленной H2SO4, затем чистой водой; осадок растворяют в щелочи, сильно подкисляют HCl, выпаривают до небольшого объема, собирают все в тигле Гуча, промывают водой и HCl, спиртом, эфиром и сушат при 110°С. Полученный вес должен быть исправлен на растворимость М. кисл. в промывных жидкостях (считая 1 в. ч. на 16000 куб. см), и в случае примеси ксантина на 100 в. ч. последнего нужно еще прибавить 3,2 мг М. кисл. (ср. Вульф). Количество М. кисл. в нормальной моче человека в высшей степени изменчиво, находясь в зависимости, главным образом, от количества и качества пищи. При растительном питании оно может колебаться между 0,2 и 0,7 г (в сутки) и дойти до 2 г (за то же время) при исключительно мясной пище. В среднем считается, что отношение между М. кисл. и мочевиной у взрослых = 1:45 [С 2-х летнего возраста и до наступления совершеннолетия ее выделяется (на единицу веса тела) более (Гертер и Смит).]. Как видно, эти количества превышают растворимость М. кисл. в равной моче по объему чистой воды; это объясняется растворяющим влиянием на М. кисл. кислой фосфорно-натриевой соли (NaH2PO4 или Na2HPO4), присутствующей в моче, а равно мочевины (Рюдель), образующей, по-видимому, даже химическое соединение с М. кислотой; по крайней мере, соляная кислота из растворов М. кисл., содержащих более 6% мочевины, осаждает кристаллы состава:
C5H4N4O3 + CH4 N2O + H2O (Рюдель)
[Наблюдения Рюделя показывают, как необходимы качественные пробы на чистоту осадков, получаемых, напр., по способу Гайкрафта (см. выше).]. Патологически увеличенное образование М. кисл., по-видимому, установлено при лихорадке и лейкемии; в последнем случае отношение между ней и мочевиной может равняться 1:11,8 (Бартельс, Ранке, Залковский, Флейшер, Пенцольдт и др.).
А. И. Горбов.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон. 1890—1907.