ЭСБЕ/Мочевина
Мочевина (хим.; urée, urea, Harnstoff), карбамид, C2H4N2O = CO(NH2)2, впервые, как отдельная составная часть мочи, была выделена Круикшанком в 1797 г.; в 1799 г. это открытие нашло подтверждение в исследованиях Фуркруа и Вокелена, получивших М. в кристаллах и указавших на ее способность давать малорастворимое соединение с азотной кислотой (см. ниже). Анализ М. (довольно точный) был впервые сделан Проутом, а синтез из неорганических веществ Веллером в 1828 г. (см. Синтез органический). М. является почти постоянной составной частью человеческой мочи; она выделяется даже при голодании и исчезает только при острой желтой атрофии печени (Фрерикс). Содержание ее в моче здоровых людей может колебаться от 23 до 35 г на литр (наичаще бывает около 26 г, что составляет около 34 г в сутки; Фогель); это количество значительно варьирует в разных болезнях и при различных способах кормления. М. находится тоже в моче других млекопитающих, преимущественно питающихся животной пищей, напр. у собак, у летучих мышей и т. д. Кроме мочи М. находится и в других жидкостях тела: в крови человека ее около — 0,018% (Гергардт), в крови собаки от 0,065 — 0,088% (Греан), 0,018 — 0,034% (Гшейдлен); в крови акул около 2,6%, т. е. сколько в моче человека (ф. Шредер). Количество М. в крови увеличивается при некоторых болезнях, напр. (у человека) при Брайтовой болезни, холере, уремии (см. Мочекровие) и т. д. Кроме крови, М. найдена: в лимфе (Вюрц), в жидкости хрусталика глаза (ок. 30% твердого остатка; Миллон, Вёллер), в околоплодной жидкости (Вёллер), в водяночной жидкости (Маршан), в поту, в слюне (Рабюто), в коровьем молоке (около 7 стг на 1 литр; Лефор), в печени, селезенке и мозге (Гшейдлен). В мышцах, при нормальных условиях, М., по-видимому, не находится (Ненцкий и Коварский; ср. Шендорф). Вне организма М. получается всеми общими способами получения амидов, а именно: из углеаммиачной или карбаминовоаммиачной солей при нагревании их при 130° — l40° — благодаря потере воды (Базаров):

H4NO.CO.ONH4 = H2O + H2N.CO.ONH4 = 2H2O + Н2N.CO.NH2;

из аммиачных солей тиокарбаминовой и тиоугольной кислот, отнятием сероводорода (нагреванием или действием углекислого свинца; Бертело, Кречмар, Штейнер, Флейшер, Э. Шмидт):

H4NS.CO.SNH4 = H2S + H2N.CO.SNH4 = 2H2S + H2N.CO.NH2;

из фосгена и аммиака: OCCl2 + 2NH3 = NH2.CO.NH2 + 2HCl (Натансон, Нейбауер, Кернер, Бушарда; реакция еще была испробована — неудачно — Дэви; Реньо предполагал, что этим путем образуется изомер М.) и удобнее, при действии аммиачного газа на угольный эфир фенола, легко образующийся из фосгена и фенолята натрия:

Cl.CO.Cl + 2C6H5.ONa = С6H5O.CO.OC6H5 + 2NaCl и

С6Н5О.СО.ОС6Н5 + 2NH3 = NH2.CO.NH2 + 2C6H5(OH) (Генчель);

при гидратации (под влиянием азотной и других сильных минеральных кислот) цианамида: N:C.NH2 + H2O = NH2.CO.NH2 (Канницаро и Клоэз, Бауман). Особняком стоит реакция Вёллера получения М. При этой реакции, состоящей в действии аммиака на циановую кислоту, первоначально образуется нормальным образом аммиачная соль циановой кислоты: HCNO + NH3 = (NH4)CNO, которая затем претерпевает внутричастичную, трудно объяснимую перегруппировку: (NH4)CNO = NH2.CO.NH2. Одинаково неясны пока, по-видимому, сводящиеся на реакцию Вёллера, случаи образования М. из водных растворов газообразного циана (возможно, что он сводится на ряд реакций:

С2N2 + H2O = HCN + CNHO

CNHO + Н2О = СО2 + NH3 и

NH3 + CNHO = NH2.CO. NH2);

при пропускании паров оксамида (см.) через раскаленную трубку: C2H4N2O2 — CO = CON2H4 (Либих) или при нагревании его с окисью ртути: C2H4N2O2 + O = CON2H4 + CO2 (Вильямсон); — при окислении цианистого калия (см.) марганцево-калиевой солью в кислом растворе: HCN + O = HCNO и т.д. (Бодримон); при действии водного аммиака и сероводорода на гремуче-кислую медь (Гладстон; ср. Гремучая соль); — при пропускании смеси паров бензола (или ацетилена, но не этилена?) с воздухом и аммиаком над докрасна раскаленной платиновой проволокой (Герроун) и т. д.; и наконец, М. получается как один из продуктов гидролиза различных сложных органических соединений, содержащих в себе остатки М. и которые потому могут быть рассматриваемы как замещенные М.; так, Бауман получил М. при действии едкого барита на гуанидин (см.):

(NH2)2C(NH) + H2O = (NH2)CO + NH3;

Либих и Вёллер при окислении (перекисью свинца, азотной кислотой, марганцево-калиевой солью) мочевой кислоты (см.):

С5Н4N4О3 + 3Н2О + O2 = 2(NH2)2 СО + СО2 + (НО)ОС.СО(ОН)

Штрекер при действии соляной кислоты и бертолетовой соли на гуанин (см.):

2C5H5N5O + 7H2O + 3O2 = 2C2O4H2 + 5(NH2)2CO + CO2

и т. д. (ср. Уреиды). Добывают М. или из мочи, или синтетически реакциями Вёллера или Генчеля. В первом случае мочу выпаривают на водяной бане до консистенции жидкого сиропа, дают охладиться, смешивают с 1 объем. HNO3, уд. в. 1,2—1,3 (не содержащей окислов азота; см. ниже), ставят на лед (часов на 4—5), выделившиеся кристаллы азотно-кислой М. промывают ледяной водой на воронке, заложенной крупными кусками стекла; для окончательного очищения (выделяется продукт, окрашенный в красный цвет) кристаллы или кипятят с крепкой, чистой азотной кислотой, или же разлагают углебариевой солью и выделенную М. извлекают абсолютным спиртом [Ва (NO3)2 в осадке; способ Фуркруа и Вокелена, измененный Вёллером]. Во втором — растворяют эквивалентные количества цианово-кислого калия и серно-кислого аммония в воде, выпаривают раствор досуха и остаток извлекают спиртом, в котором K2SO4 не растворяется:

2KCNO + (NH4)2SO4 = 2NH2.CO.NH2 + K2SO4;

нет необходимости при том исходить из чистого цианово-кислого калия, а можно пользоваться теми водными растворами, которые получаются при извлечении водой сплавов желтой кровяной соли (см.) с поташом и суриком (Либих и Клем), или окисью свинца (Бодримон), или же раствором, получаемым при окислении марганцево-калиевой солью (при 0°С) цианистого калия (Фольгардт). По способу Генчеля пропускают струю сухого аммиака через нагретый на водяной бане угольный эфир фенола и продукт реакции выливают в горячую воду; по охлаждении раствор сливают с осадка, сгущают и выкристаллизовавшуюся М. промывают спиртом. Чистая М. кристаллизуется бесцветными иглами (призмами, заостренными на концах) ромбической системы (нечистая кристал. в пластинках); уд. в. 1,32 — 1,33 (Шредер); пл. при + 132°С (Любавин), нейтральна, обладает селитряным вкусом. При + 15°С М. растворима менее, чем в одной части воды; при 100°С растворима во всех отношениях. В воде часть М. обратно переходит в цианово-кислый аммоний (Уокер и Гамбли, Фентон); предел превращения зависит от условий и, напр., при удалении HCNO, в виде трудно растворимого AgCNO, обратная реакция может быть доведена до конца. 1 ч. ее растворяется в 5 ч. спирта при обыкновенной температуре; в эфире не растворима, но растворима в смеси спирта с эфиром. При нагревании в пустоте М. легко возгоняется между + 120°С и 130°С (Буржуа), но нагретая выше точки пл. под обыкновенным давлением она разлагается: выделяется NH3 и масса густеет вследствие образования циануровой кисл. (см.) — C3H3N3O3 (Вёллер); одновременно наблюдается образование углекислоты и биурета (Видеман ) — C2H5N3O2; последний по составу является как бы соединением М. и циановой кисл.:

C2H5N3O2 = CH4N2O + CHNO

и, след., промежуточным продуктом между М. и циановой или циануровой кислотой; кроме того, происходит еще выделение воды, что объясняет нахождение между продуктами реакции мелануреновой кислоты  С3Н4N4О2=3СН4N2O—2NH3—H2O и амелида — C6H7N9O2 (Либих); угля вовсе не остается. Количество полученных продуктов и преобладание тех или других зависит от температуры, до которой доводят нагревание, и от быстроты его. Крепкие минеральные кислоты и сильные щелочи гидратируют М., образуя, как конечные продукты — углекислоту и аммиак:

NH2.CO.NH2 + OH2 = 2NH3 + CO2,

но при нагревании ее со спиртовым едким кали можно получить цианово-кислое кали:

NH2.CO.NH2 + KC2H5O = NH3 + KCNO + C2H6O (Эмих).

Азотистая кислота, прибавляемая понемногу к нагретому раствору М., разлагает ее с выделением азота.

CO(NH2)2 + 2HNO2 = CO2 + 2N2 + 3H2O (Милон, Клаус);

точно так же действуют на нее бромноватистые (Гюфнер):

CH4N2O + 3NaBrO = СО2 + N2 + 2H2O + 3NaBr (реакция предложена для количественного определения М.)

и хлорноватистые (Дэви) соли . М. дает ряд солей с кисл.; напр:

[U = CH4N2O] U.HCl; U2.HCl; U.HNO3; U.PO4H3; U2C2H2O4 (Берцелиус) и U.С2Н2О4.Н2О (Любавин)

и двойных соединений с основаниями, например U(HgO)2, U(HgO)3, U(HgO)4 (Либих) и с различными солями, например с хлористым натрием: U.NaCl + H2O (Дессень, Фуркруа, Вокелен), с натровой селитрой : U.NaNO3.H2O, с азотно-кислым серебром : U.AgNO3 и U.(AgNO3)2 и основной азотно-кислой окисью ртути : U.Hg(NO3)2.HgO; U.Hg(NO3)2.2HgO; U2.Hg(NO3)2.3HgO (Либих). Некоторые из этих соединений, как то: азотно-кислая и щавелево-кислые соли, а равно соединение с основными азотно-кислыми солями ртути применяются, благодаря трудной растворимости в воде, к открытию и выделению М. — Нагретая с хлоругольным эфиром, М. дает нашатырь и алофановый эфир:

Cl.CO.OC2H5 + NH2.СО.NH2 = NH4Cl + NH2.CO.NH.СО.ОС2H5 (Вильм и Вишин);

при кипячении со спиртом, смотря по количеству его, или уретан (см.) NH2.СО.OC2H5 или алофановый эфир (Гофман). С альдегидами и некоторыми кетонами М. реагирует подобно другим амидам, т. е. О карбонильной группы окисляет аммиачный Н, напр.

C6H5.СНО + 2NH2.СО.NH2 = С6Н5.СН(NH.СО.NH2)2 + Н2О (Шиф)

и ацетилацетон СН3.СО.СН2.СО.СН3 + 2NH2.CO.NH2 = CH2[C(CH3):N.СО.NH2]2 (Комб),

но хлораль, прибавленный к концентрированному водному раствору М., образует:

(CCl3.СНО).СН4N2О и (CCl3.СНО)2СН4N2О (Якобсен).

Замещение части водорода М. кислотными радикалами ведет к образованию так называемых уреидов (см.); первые уреиды — бензоил и ацетил мочевины: (C6H5.CO)NH.СО.NH2 и (СН3СО)NH.СО.NH2 были получены Зининым при действии соответственных хлорангидридов на М. (названы Зининым бензуреидом и ацетуреидом). Муравьиная кислота при нагревании с М. дает формилмочевину (см.):

CH2O2 + NH2.СО.NH2 = (СНО).NH.СО.NH2 + H2О (Гейтер)

и т. д. (см. Уреиды), М. реагирует также с некоторыми азотистыми органическими веществами, как-то: анилином (см.), толуидином (см.), глицинами (см.) и т. д., причем на счет аммиачного остатка амина и остатка NH2 М. выделяется NH3 и образуется замещенная М.:

С6H5.NHH + NH2.СО.NH2 = C6H5NH.CO.NH3 (фенилмочевина) + NH3 (Байер)

NH2.C(NH).NHH (гуанидин) + NH2.СО.NH2 = NH2.СО.NH.C(NH).NH2 (дициандиамидин ) + NH3 (Бауман) и т. д. Под влиянием ферментов (микроорганизма из группы Torulaceae? — Ван-Тигем, Пастер, Микель) М. фиксирует элементы воды и дает углекислый аммиак (щелочное брожение); в отсутствии фермента — гидратации, по-видимому, не происходит; то же замечается и на моче, собранной с предосторожностями для устранения находящихся в воздухе микроорганизмов: такая моча, по Пастеру, только немного буреет при стоянии. Взгляд на строение М. общепринятый теперь, как на амидугольной кислоты, высказан в 1844 г. Митчерлихом, признавшим М. за карбонамид аналог оксамида. Берцелиус смотрел на нее, как на соединение аммиака с изомером циановой кислоты, названным им окисью урена; взгляд этот высказывался и другими; так, Видеман рассматривал биурет (см. выше) как соединение двух частиц окиси урена с одной частицей аммиака; аналогично Меншуткин рассматривает парабановую кислоту (см.), т. е. уреид, как соединение циановой кисл. с имидом щавелевой кислоты: С3О3N2Н2 (парабановая кислота) = CNHO.(C2O2)NH. Жерар считал М. за гидрат цианаммония: СН4N2О = NH3.CN(ОН) (?) и, наконец, Кольбе (1867) за амид карбаминовой кислоты: СН4N2О = NH2(CO.NH2), желая этим выразить не равноценность атомов азота (проявляющуюся, напр., в солях М. с кислотами и т. д.  Известны многочисленные замещенные М., полученные, напр., из различных аминов и циановой кислоты и т. д. (см. Циановые и Изоциановые производные, Фосген, Нитромочевины, Семикарбазиды).

. 

Мочевина (открытие и определение количественного содержания в моче). Вполне удовлетворительных качественных реакций на М. нет; она узнается по температуре плавления кристаллов, по отрицательной реакции с CuSO4 (со щелочью), с AgNO3, с Pb(NO3)2, по реакции Шиффа и по образованию биурета при нагревании , а ее растворы — по образованию осадков от крепкой HNO3 (в присутствии большого количества NaCl может и не быть), от Hg(NO3)2 (не бывает в присутствии саркозина или гидантоина, см. Уреиды), по разложению, с образованием бесцветного газа, под влиянием NaBrO или азотистой кислоты (реактива Миллона на М., см. выше) и по реакции Люди. Реакция Шиффа состоит в действии на испытуемое тело нескольких капель концентрированного водного раствора фурфурола (см.) и капли HClAq (уд. в. 1,10). М. при этом показывает желтое окрашивание, переходящее последовательно в зеленое, синее, фиолетовое и пурпурное (другие исследованные амиды такой реакции не дают); для биуретной пробы кристаллики М., высушенные между пропускной бумагой, плавят и нагревают до появления паров с аммиачным запахом, остаток охлаждают, растворяют в воде, прибавляют едкого натра и по каплям разбавленный раствор CuSO4; появляется розовое окрашивание, переходящее, при дальнейшем прибавлении CuSO4, в красно-фиолетовое и, наконец, в сине-фиолетовое (см. М. — биуретная реакция). Азотно-кислую М., CO(NH2)2.HNO3, удобно получать под микроскопом; моча для этого должна быть богата М., или сгущенной; это ромбические призмы или пластинки (ст. Моча, табл., фиг. 12), сравнительно легко растворимые в воде и этим отличающиеся от тожественных по форме кристаллов цистина (см.). Микроскопическая проба на азотно-кислую М. вообще не особенно характерна; она рекомендуется, как диагностический прием, в случае подозрения острой желтой атрофии печени. Ортонитробензойный альдегид, прибавленный к спиртовому раствору М. (для чего М. выпаривают до густоты сиропа и извлекают спиртом), дает при нагревании белый осадок о-нитробензилиденди М. — (1,2) — C6H4(NO2).CH[CNH.CO.NH2]2 — плавящийся при 200°. Если осадок слишком незначителен, чтобы его можно было перекристаллизовать, то его многократно извлекают спиртом (до полного удаления не прореагировавшего C6H4(NO2).COH — проба на фенилгидразин) и прибавляют крепкий раствор соляно-кислого фенилгидразина, 5 — 10 капель 10% H2SO4 и нагревают до кипения, причем жидкость должна окраситься в красный цвет (Лепти), вследствие образования о-нитробензилиденгидразона — C6H4(NO2).CH:N.NH2.С6Н5 (Люди); реакция очень чувствительная. Способы количественного определения М. основаны: на осаждении ее раствором Hg(NO3)2 (способ Либиха) и на разложении ее: бромноватистой щелочью (способ Кнопа), смесью BaCl2 с Ва(ОН)2 (способ Бунзена), азотистой кислотой (способ Риглера), нордгаузенской серной кислотой (способ Кьельдаля); каждый из них известен в многочисленных видоизменениях. Ниже описаны в настоящее время наиболее употребительные способы Кнопа и Кьельдаля. Первый состоит в разложении (в особенном приборе) М. бромноватистым натрием, по уравнению:

CO(NH2)2 + 3NaBrO = CO2 + N2 + 3NaBr + 2H2O,

и измерении образующего N (CO2 поглощается избытком едкого натра реактива; Кноп, Гюфнер, Дюпре, Рессель и Вест, Ейкман, Камерер). При определении по способу Кнопа М. в моче к 10 куб. см ее прибавляют 1 куб. см соляной кислоты, осаждают различные азотистые вещества фосфорно-вольфрамовой кислотой (см.), усредняют фильтрат известью, прибавляют равный объем концентрированного раствора едкого натра и после некоторого стояния разлагают раствором бромноватистого натрия, приготовленного растворением в 250 куб. см 100 г твердого NaHO и прибавлением к такому раствору, по охлаждении его, малыми порциями, 25 г Br (полученная жидкость может быть употребляема в дело, пока она сохраняет желтый цвет; Гюфнер). Способ этот во многих отношениях неточен. Во-первых, в водных растворах М. отчасти переходит обратно в цианово-кислый аммоний (Уокер и Гамбли; Фентон); то же превращение она должна претерпевать и в моче; из цианово-кислого аммония бромноватисто-натриевая соль выделяет только около половины азота (Фентон), а потому понятно, что чистая М. с раствором Кнопа выделяет всего 92,3% N (Фостер); второй недочет азота является благодаря тому, что часть его окисляется до азотной кислоты (Фоконье, Лютер; по Фостеру, из аммиака тем же раствором можно выделить только 93% N), и хотя мочевая кислота и креатинин, всегда находящиеся в моче, в тех же условиях выделяют: первая 48%, а второй 37% своего азота (Фальк), но эта прибыль не может покрыть недочетов (Рессель и Вест), могущих доходить до 8%. Употребление более разбавленных растворов бромноватистого щелока их несколько понижает (Гюфнер, Пфлюгер и Болланд), а особенно близкие к действительности результаты получаются при прибавлении к анализируемой жидкости 1 — 5% ацетоуксусного эфира (см.; Якоби). Лучше, впрочем, делать сравнительный опыт с чистой М. (Ивон), так как тогда можно обойтись без наблюдений термометра и барометра, могущих и не быть под руками; чистая М. берется в виде 1% раствора, к той же приблизительно концентрации приводится и анализируемая моча; оба опыта должны быть произведены возможно быстро один за другим, чтобы изменение барометрического давления не играло большой роли; количество М. в моче вычисляется из сравнения объемов выделившегося N, и если 0,01 г чистой М. дал а куб. см газа, а 1 куб. см мочи дал b куб. см N, то в 1 куб. см мочи находится М. x = (b×0,1)/a г. Так как чистую М. не всегда можно иметь, то Дюпре (у нас А. П. Бородин) предложил заменить ее чистым нашатырем, считая, что к бромноватисто-натриевой соли он относится аналогично М. . Принимая во внимание ряд разнообразных превращений, претерпеваемых М. в водных растворах (см. выше), едва ли можно считать замену М. нашатырем законной (о приборах Ивона, Бородина, Лунге см. Нитрометры). В заключение напомним, что по наблюдениям лорда Ралея при действии NaBrO на М. выделяется не чистый азот, а содержащий какие-то примеси (газообразные?), сообщающие ему сильный запах дохлых крыс. При способе Кьельдаля (Kjeldahl, правильнее произносить Чьельдаль) 5 куб. см мочи кипятят с 10 куб. см H2SO4 и 10 куб. см нордгаузенской серной кислоты, до прекращения выделения газов и полного осветления жидкости; после охлаждения прибавляют воды (200 куб. см), избыток NaHO, отгоняют образовавшийся аммиак в титрованную серную (соляную кислоту) и определяют количество его титрованием кислоты, оставшейся свободной. Вместо смеси крепкой H2SO4 и нордгаузенской кислоты можно к обыкновенной крепкой H2SO4 прибавлять фосфорного ангидрида (около 5% ; кроме того, обесцвечивание жидкости, служащее признаком конца реакции (гидратации и окисления взятого азотистого вещества), наступает иногда очень медленно, и рекомендуется ускорять его или прибавлением окислителей: по Кьельдалю — KMnO4, по Попову — KClO3 и по Щербаку-Соколову — KClO4, или же прибавлением некоторых окисей, меди, железа, например ртути, или их солей, как, напр., CuSO4 (Вильфарт; ср. Аргутинский-Долгорукий). А. П. Бородин предложил способ Кьельдаля соединить с азотометрическим (Кьельдаль-Бородинский способ), для чего, по обесцвечивании жидкости (см. выше), 1/10 ее усредняют NaHO (количество NaHO известно по количеству взятой в реакции H2SO4; Курлов), разлагают бромноватисто-натриевой солью (в нитрометре Бородина; вероятно, это удобнее делать в нитрометре Лунге; см.) и вычисляют содержание М. по объему выделившегося N. При этом видоизменении окислителями должны быть или KClO3, или KClO4; KMnO4 неудобно, потому что, вступая в реакцию с NaBrO, он дает бурые хлопья перекиси марганца, взвешенные в жидкости и значительно затрудняющие отсчитывание объема газа (иногда бурое кольцо MnO2 садится на стенках трубки как раз в том месте, где должен производиться отсчет); медный купорос тоже нельзя употреблять потому, что бромноватистая щелочь в присутствии окиси меди выделяет кислород (Митчерлих; реакция предложена для лабораторного получения кислорода — Дениже; ср. Альбицкий). Наконец, Мернер и Шеквист (Mörner и Sjöqvist) прибавляют 5 куб. см насыщенного раствора BaCl2, содержащего 5% Ва(ОН)2, к 5 куб. см мочи и затем приливают 100 куб. см смеси 97% спирта (2 ч.) с эфиром (1 ч.); все оставляют стоять 24 ч., фильтруют, осадок промывают 54 куб. см эфирно-алкогольной смеси, фильтрат выпаривают при 50°С до 25 куб. см, прибавляют MgO и воду и выпаривают до тех пор, пока еще выделяется NH3; в остатке М. определяется по одному из вышеизложенных способов (ср. Бодткер). Метод основан на том наблюдении, что в эфирно-алкогольной смеси после обработки мочи BaCl 2 и Ва(ОН)2 будто бы растворяется только М. и аммиачные соли мочи. Выше указано, что в водных растворах М. переходит отчасти в цианово-кислый аммоний и что предел этой реакции зависит от условий. Несомненно, что при выпаривании с MgO и, следовательно, выведении из круга действия цианово-кислого аммония, предел этот должен быть повышен.

.

Примечания 

ЭСБЕ:Вещества