XVII.

hus dem pharmakologischen Institut der Universit/~t Jena.

Ueber anorganische Katalysatoren. Von

H. Kionka.

Die Reaktion, welche yon jeher und auch heute noch am meisten angewandt wird~ um die Anwesenhcit oxydierend oder katalytisch wir- kender Fermente nachzuweisen, ist die Guajakharzreaktion. Dieselbe wird bekanntlich so ausgefiihrt, dass man eine alkoholische Tinktur aus Guajakharz mit etwas superoxydhaltigem TerpentinS1 versetzt und die betreffende zu priifende Substanz zufiigt. Bei Anwesenheit yon Peroxy- dasen oder Pseudoperoxydasen oder auch nur yon Katalasen tritt Blau- fitrbung ein. Diese Methode wird wegen ihrer grossen Einfachheit yon den Klinikern meist zum •achweis yon Blur oder Hi~moglobin benutzt. Aber fortwiihrend hSrt man, dass StSrungen bei dieser Reaktion auftreten kSnnen, und es werden Vorschl/ige fiber neue Ver/inderungen und Ver- besserungen dieser einfachen Reaktion gemacht.

Die Tatsache, dass ausser Hiimoglobin und anderen Oxydasen auch viele andere, namentlich auch anorganische Substanzen eine Blauf/i~rbung der GuajakharzlSsung bewirken, ist schon l/ingst bekannt. Namentlich SchSnbe in (1) hat in seinen Arbeiten diese Frage vielfach untersucht, und Schae r (2) hat die bisherigen auf die Guajakblaureaktion bezfig- lichen Untersuchungen in einer besonderen Monographie zusammengestellt. Er teilt die Blauf/irbung auslSsenden Mittel in ,direkte" und ,indirekte ~' Oxydationsmittel.

Bevor wit auf die Fr~ge eingehen, welche Substanzen ihrer Natur nach bef/ihigt sind, die Guajakreaktion auszulSsen, ist es zweckm~tssig, den Vorgang festzulegen, nach welchem die Reaktion verlituft.

Die Chemie des Guajakharzes ist yon Doebne r (3) und seinen Schiilern festgestellt. Danach kommt fiir die Blauf/irbung yon den drei aus dem Harz isoliertcn Siiuren: der Guajakharzs/iure, der Guajakon- s/lure und der Guajazins~ure nur die Guajakons/iure in Bctracht. Alle drei Harzs/iuren haben ausgesproehen phenolartigen Charakter. Fiir die Guajakons~ure ist die Formel C.ooH2405 aufgestellt. Sie ist in Alkohol leicht lSslich, so dass sie beim AuflSsen yon Guajakharz in Alkohol in die alkoholische Tinktur iibergeht. Dutch Eisenchlorid kann man nach D o e b n e r die Guajakons/iure nahezu quantitativ in ,Guajakblau ~ iiber- fiihren. Dieser Farbstoff setzt sich dabei in tier himmelblauen Flocken

Ueber anorganische Katalysatoren. 189

ab, die sich zusammenballen und beim Trocknen ein hellblaues Pulver geben. Die Analyse dieses neugewonnenen KSrpers des Guajakblaues ergab die Formel C2oH~oO6. Fiir die Ents~ehung desselben aus der Guajakonsiture nimmt Doebner folgende Gleiehung an:

C20H2405 H- 03 = C2oH2o06 -[- 2 H20.

Das yon der Guajakons/iure bei diesem Vorgang aufgenommene Sauerstoffatom im Guajakblau ist ausserordentlich lose gebunden, un- gef/ihr so locker wie das eine Sauerstoffatom im Wasserstoffsuperoxyd. Sehr leieht kann Guajakblau zu Guajakons/iure reduziert werden, und ebenso leicht kSnnen durch weitere Oxydationen farblose oder schw/icher (griinlich) gef£rbte Substanzen entstehen. Diese weiteren Oxydationen des Guajakblaus gehen namentlieh unter dem Einfiuss des Lichtes leicht vor sieh~ weshalb die Darstellung dieses Farbstoffs mSglichst vor der Einwirkung des Lichtes geschiitzt vorgenommen werden muss.

Infolge dieses labilen Zustandes des Guajakblaues kann die Guajak- harzceaktion, die doch auf Bildung dieses KSrpers beruht~ sehr leieht ein negatives oder scheinbar negatives Resultat geben, - - sei es, dass gleichzeitig wieder eine Reduktion des sich bildenden Guajakb]aus ein- tritt, oder dass der oxydierende Vorgang ein so starker ist, dass das Guajakblau nicht das Endprodukt des ganzen Vorgangs ist~ sondern nur voriibergehend mehr oder weniger kurze Zeitlang als Zwischenprodukt in Erscheinung tritt.

So wird es verstiindlich, dass die Guajakharzreaktion durch alle mSgliche, seheinbar ganz heterogene Substanzen ausgelSst werden kann, und andererseits der Vorgang durch alle mSgliche KSrper gestSrt werden kann. Wit finden, wie schon gesagt, in der Literatur eine Menge or- ganischer und anorganiseher Substanzen aufgeffihrt, welche als Kata]y- satoren den Vorgang der Guajakblaubildung auslSsen sollen. Denn seheinbar auch ohne Einwirkung derartiger fremder Substanzen findet die Oxydation der Guajakonsiture zu Guajakb]au start, wenigstens bei Anwesenheit yon Feuehtigkeit und bei Licht.

Zerreibt man z.B. frisches Guajakharz bei Tageslieht in einem MSrser, so trill nach einiger Zeit am Rande desselben eine-F~rbung auf. Dieselbe ist abet nicht rein blau, sondern mehr oder weniger schmutzig griin. Es handelt sich bei diesem Vorgang wohl um die oben be- schriebenen Oxydationsvorg~tnge, welche abet nicht bei der Bildung yon Guajakblau stehen bleiben, sondern bis zur Entstehung stabilerer, weniger intensiv gef~rbter Oxydationsprodukte fiihren. Dies seheint auch aus fol- gendem Versuch hervorzugehen.

Ein im Dunkeln mit frischer GuajakharzlSsung getr/tnkter Fillrier- papierbogen wird, nachdem er getroeknet, in Streifen geschnitten. Ein Tell dieser Streifen I bleibt im Dunkeln, ein zweiter Teil II wird in diffuses Lieht, ein dritter IlI in direktes Sonnenlicht gelegt.

Die H~ilfte jedes Streifens wird mit Wasser befeuchtet und w/ihrend des ganzen Versuches leicht angefeuehtet gehalten.

Wahrend die Streifen urspriinglich von der natiirlichen Farbe der Guajaktinktur sehwach gelblieh gefiirbt sind, ver/indern die unter I und

13"

190 H. Kionka~

[[ sehr bald ihre Farbe. Und zwar geht die Umf/irbung rascher an den befeuchteten Teilen vor sich. Nach einiger Zeit - - desto frfiher, je heller die Bel ichtung- sind die Sireifen unter I dunkler geffirbt~ aber nicht blau, sondern schmutzig griin. Bei den Streifen unter II tritt diese Ver- f/irbung langsamer ein und zeigt wenigstens eine Zeitlang (stundenlang) ein deutliches Blau. Allm/ihlich geht abor auch dieses Blau in ein schmutziges Griin fiber. Die im Dunkeln gehaltenen Streifen III behalten tagelang ihre ursprfingliche Farbe, erst ganz allm/ihlieh geht diese in einen br/iunlichen bzw. sehmutzig grfinen Ton fiber.

Alle diese Erseheinungen sind deutlicher, vor allem aueh die Blau- f/irbung bei den Streifen II, bei den feucht gehaltenen Streifen.

Hieraus ergibt sieh, dass die 0xydation der Guajakonsiiure auch ohne erkennbares Hinzutreten anderer Stoffe yon statten geht. Der Prozess wird intensiver bei gleichzeifiger Wasserverdunstung unter der Einwirkung des dabei entstehenden Wasserstoffsupecoxyds. Licht beffrdert die Reaktion~ doch findet bei direkter Besonnung die Oxydation so stark statt, dass die Bildung yon Gu~jakblau gar nicht wahrzunehmen ist~ und sofort hfhere missfarbene Oxydationsstufen entstehen.

Licht wirkt also ersiehtlich als Katalysator. Ebenso wird der Prozess beffrdert dureh Ionisation der umgebenden Luft~ wie sie bei der Wasser- verdunstung entsteht.

Dass derartige elektrische Vorg~nge beffrdernd auf die Guajakharz.- reaktion einwirken, zeigt aueh folgender Versueh:

Sehade (4) konnte beweisen, dass beim Quecksilber die katalytisehe Kraft in ihro elektrischen Komponenten zerlegt wurde. Dutch Lipp- mann (5) wurde festgestellt, dass Quecksilber sich bei Ladung mit posi- tiver Elektrizitiit, d.h. bei Sauerstoffpolarisierung~ aus seiner Kugelform zu einer sehleeht fliessenden Masse ausbildet und ferner, dass bei Ver- ringerung dieser elektrischen Ladung dutch nachherige Zufuhr negati~er Elektrizitiit die Kugelform des Metalls wieder eintritt. Schade brachte eine kleine Portion Queeksilber in Terpentinfl oder Wasserstoffsuper- oxyd, das Quecksilber wandelte sieh sehr rasch unter Abfiaehung der Metallkugel in eine sehwerfiiessende~ gesehmolzen% blei£hnliehe Masse um~ die vermitLels eines Holzst~ibehens in jede beliebige Form gebracht werden konnte; nach obigem muss man also annehmen, dass nunmehr eine positive Ladung des Metalls besteht. Wird nun diese stark positiv geladene Quecksilbermasse mittels eines Holzstabchens in Guajaktinktur hineingebracht~ so nimmt das Metall seine Kugelform wieder an~ d.h. es erhitlt Zufuhr yon negativer Elektrizit~it.

Bei einer Nachprfifung dieses Versuehes konnte ich den Befund ohne weiteres bestiitigen. Gleiehzeitig sah ieh aber, wie ringsum die in der Guajaktinktur sich wieder zur Kugel ballende Quecksilbermasse eine Blauffirbung der Tinktur auftritt. Wir miissen also Schade zu- stimmen, wenn er den Sehluss zieht, dass beim Kontakt des Qimek- silbers mit Terpentinfl (oder Wasserstoffsuperoxyd) auf der einen Seite und Guajaktinktur auf der anderen Seite elektrische Bewegungen vet sich gehen. Solche elektrische Bewegungen wirken sicher beffrdernd (katalytiseh) auf die Oxydation der Guajakonsiiure.

Ueber anorganisoh~ Katalysatoren. 191

Vielleicht handelt es sich um analoge Vorg/inge bet den mannig- fachen Erscheinungsformen, die wir bet der Einwirkung anorganischer Substanzen auf das Zustandekommen der Guajakreaktion kennen.

Wie schon erw/ihnt, gibt es eine Menge anorganischer Substanzen, die anseheinend katalytisch~ befSrdsrnd auf das Zustandekommen dieses Oxydationsvorganges einwirken. O p p e n h e i m e r (6) hat daher yon ,an- organischen Katalysatoren" gesprochsn. Wir wissen aber heute noch nicht, ob es bestimmte Gruppen anorganischer KSrper sind, welohe zu derartigen katalytischen Wirkungen ihrer Natur nach beffthigt sind. Die in der Literatur niedergelegten Angaben hieriiber geben durchaus keins klars Vorstellung.

Nach dem eben Gesagten wird es sich wohl bet diesen Einwirkungen um Ionenwirkungen handeln. Um einen systematischen Ueberblick iiber die zu anorganisshen Katalysatoren bcfg.higten Substanzen zu erhalten~ schien es daher empfehlenswert, die anorganischen Verbindungen mit Riicksieht auf ihre ionale Zusammensetzung nach dieser Richtung zu priifen. Um hierbei vergleichbare Werte zu bekommsn, wurden die zu untersuchenden Substanzen stets in gleicher ionaler Konzentration an- gewandt, d. h. soweit die LSsungsverh~ltnisse das gestatten, als Normal- 15sung.

l l Nur in einigen F/illen in denen die Herstellung einer y - b S s u n g

nisht miiglieh war, wurden niedere Konzentrationen verwandt.

Dies gesehah bet folgenden Salzen:

Na2HAsO 4 = ~-L6sung

HgCl 2 __ n

Ferr. last. ---- 20 Lio CO a __ n

Na2HPO~ __ n

Diese Uebersichtsversuchs wurdsn in folgender W¢ise angestellt: Etwa 5 ecru der betreffenden Salzliisung wurde a) mit 1 ccm einer ganz frisch hergestellten Guajaktinktur vermiseht

und hash 5 Minuten langem Stehen mit 1 ccm Chloroform 1/4 Minute lang ausgeschiittelt,

b) ausser mit Guajaktinktur noeh mit 1 ccm altem Terpentin(il ver- setzt, dann ebenso mit Chloroform ausgesshiittelt.

Die-Guajaktinktur wurde in diesen und auch allen sp/tteren Ver- suchen stets ganz frisch als 2proz. alkoholische Li~sung aus Guajakharz, das in Stiicken yon Merck-Darmstadt bezogsn war, hergestellt. Das Harz wurde stets erst bet Herstellung der Tinktur gepulvert.

Versushe mit aRer Tinktur oder mit einer alkoholisshen Liisung aus lange vorher gepulvsrtem Harz gaben unsishers Resultate. Die Untersuchungsn fanden bet Tageslisht in einem hellen Zimmer, jedosh unter Vermeidung direktsr Sonnsnbestrahlung start.

192 I-I. Kionka~

Die Resultate dieser Versuchsreihe sind auf nachfolgender Tabelle eingetragen.

Tabelle I.

Es bedeubn: - ~ - : EinSritt der Blaufirbung sofort ohne TerpentinSl. 4 - : Eintritt der Blau- firbung sofort mit TerpentinS1. O ~ Keine Reaktion mit und ohne TerpentinSl. ® ~ K¢ine Re- aktion mit TerpentinS1. Durch x sind die Substanzen bezeichnet, bei denen wegen auftretender Fi l lungea die Ausfiihrung der Reaktion unmSglich war. - - Die Zahlen in Klammern hinter den

obigen Zeichen b~deut~n den ungdihren Grad der Stirke der Reaktion.

Li

Na

K

NH4

Cu

ca Zn

Ba

Hg

i$

Fe

4-1

~4~ a

s

"-}"3 4-:

-----2

4- i

X

4- I

X X X

0 X

X ×

2

4- 3

X

x~

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

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X

X X

X

X X

X

X X

X X

X

X

X

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0

~ 3

4-1

+3

X X

+2 0

X

X X

X X

X

X

X

X

X

X

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:~::3

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X

X

X

X

X

X

O

®

©

X

X

? X

X

+3 ± 3

O

O

4- s

O

X

X

+ 4-a

X

Wirft man einen Blick auf diese Tabelle I~ so sieht man, dass ab- gesehen yon den Salzen der Schwermetalle es vor allen Dingen die Halogenide~ die Karbonate und Nitrate sind~ welche positive Reaktionen geben. Auffallend ist das starke Auftreten der Reaktion ohne Terpen- tinSl unter dem Einfiuss yon Ammoniumsulfat, zumal dieses Salz bei hnwesenheit yon TerpentinS1 diese Reaktion mit Guajakharz nicht gibt. Dieses selbe auffailende Verhalten zeigen auch die Karbonate, Jodnatrium und einzelne Metallsalze.

Man muss wohl annehmen, dass es sich bei allen diesen Reaktionen haupts~chlich, wenn nicht aussehliesslich~ um Oxydationen handelt. Dafiir sprechen auch weitere Untersuehungsreihen, welche ich mit Brenz- katechiu und Guajakol angestellt habe. Die Resultate sind in den folgenden Tabellen niedergelegt. Bei den Versuehen wurden je 5 ccm

der betreffenden SalzlSsung n .. (T-Losung) gemiseht mit je 1 ccm einer

X

X

X

Ueber anorganische Katalysatoren. 193

I proz. BrenzkatechinlSsung (Tabelle II)~ oder mit je 1 ccm einer lOproz. alkalischen GuajakollSsur)g in 6,6proz. Natronlauge (Tabellc lI1).

Tal)elle II. 1 cem 1 proz. BrenzkatechinlSsung-{- 5 cem tier folgenden SalzlSsung (~ LSsung).

LiBr: schwach braunlichcF~.r- bung.

Li2COa (-~-): dunkelbraun. NaCl: 0. NaBr: 0.

NaJ: deutlich hellbraun. Na~COa : sofort grfin, sparer

dunkeibraun. HNaCOa: schwach br~unlich. Na~C03 : O.

Na~HP04: 0. Na2HAs03: sofort rosa, sp~tet hell-

braun. Na2ttAs04 : sofort griin, sp~iter

dunkelbraun. Na2S04: schwach br~unlich.

Natr. acetic.: 0. Natr. lactic.: sofort rot, sparer hell-

braun. Natr. salicyl.: O.

KCI: 0. KBr: 0.

K2COa : dunkelbraun.

KNOa : O. 142S04: 0.

Kal. tartaric.: O. NH4CI: hellbraun. NFI4Br: br~iunlich.

NH4NOa: schwach brgunlich. (NH4)2S04: sofort griin, bei Alkali-

zusatz rot, spgter dunkel- braun.

Ammon. rhodan.: hellbraun. CuS04 : brgunlich.

AgNOa : dunkelbraun. MgC12: hellbraun. MgS04 : hellbraun. CaCI2 : sofort rot, spgter dunkcl.

braun. ZnClu: brEunlich. BaC12: 0. HgC[2 : hellbraun.

Hg(NOa)~: dunkelbraun. Fe2CI6 : dunkelbraun. FeSO4: dunkelbraun.

Ferrum lactic.: dunkelbraun.

1 ecru 10proz. Tabelle III.

11 alkoholischer GuajakollSsung -4- 5 eem folgender ~- SalzlSsung.

LiBr: 0. NH4Br: br~unlich. Li2CO3 : O.

NaCI : O. NaBr: 0.

NaJ: 0. Na~CO~ : .0. NaNO8 : 0.

Na2HPO4 : 0. Natr. acetic.: 0. Natr. lactic.: 0.

Natr. salicyl. : 0. KCI: 0. KBr: 0.

NHaNOa : rot. (NH4)2SO4: schwach br~unlich.

Ammon. rhodan.: schwach br~iunlieh. CuSO4: f~llt blau, sp~,ter s ehwarz

und rot. AgNOs: f~llt schwarz. MgCl2 : 0. MgSO~: O. CaC12: 0. ZnC12: 0. BaC12 : O. HgC12: f~lll gelb.

Hg(N03)2: f~,llt gelb. Fe~Cl6: fiillt schwarz. FeS04: f~lit schwarz.

Ferrum lactic.: fallt sehwarz.

K2C03: 0. KNOa: 0. K2SO4 : 0.

Kal. tartaric.: 0. NH4CI : hellbraun.

Nach diesen Befunden scheint es sich, wie oben schon gesagt, bei dem grSssten Tell der geprfiften Salze um Oxydationsvorgiinge zu han- deln. Indessen liegen die Verh~iltnisse vielleicht anders bei den in obigcn Tabellen ebenfalls s ta rk posit iv wirksam erscheinenden Salzen der Schwermetal le . Nach dem oben mitgeteil ten S c h a d e ' s c h e n Versuch werden bei der Berfihrung reiner Metalle mit TerpentinS1 einerseits, Guajakt inktur anderersei ts elektrische StrSmungen ausgelSst. Wie wir welter gesehen haben, wird dabei die Guajakblaureakt ion in der Harz- 15sung hervorgerufen. Danach miisste man bei den Schwermetal len und ihren Salzen doch wohl daran denken, das~ ihnen, wie es auch S c h a d e

194 H. Kionka,

annimmt, direkte kataly~isehe F~higkeiten zukommen. Da es sich bei solchen Einwirkungen um Oberflgchenfunktionen handelt, so lag der Ge- danke nahe, dass besonders die kolloiden MetalllSsungen hierzu bef~thigt w//ren. Mir standen zufgllig 7 fabrikmgssig hergestellte Metallkolloide zur Verfiigung. Es waren dies: Kollargol, Kellaurin, Hyrgo], kolloides Wismut~ kolloides Arsen, Sulfidal und kolloides Arsensulfiir.

Mit diesen Substanzen wurden in der oben beschriebenen Weise die Versuche mit Guajaktinktur and mit und ehne Terpentin61zusatz aus- gefiihrt. Nur das kolloide Wismut zeigte ohne TerpentinSlzusatz eine stark positive Reaktion, a]le anderen Misehungen zeigten keinerlei Er- seheinungen.

Vielleicht yon therapeutiseh-praktiseher Bedeutung ist in dec obigen Tabelle I das Verhalten des arsenigsauren Natrons, das im Gegensatz zum arsensauren Natron sefort, aueh ohne Terpentin51zusatz eine deut- liche Guajakblaureaktion gab. MSglicherweise handelt es sieh aueh hier um einen katalytischen Vorgang wie beim Eisen, Mangan und anderen Schwermetallen.

Der Gedanke liegt nahe, die empirisch erprobte giinstige Wirkung des Arseniks auf die Blutbildung mit dieser Erseheinung in Verbindung zu bringen. Eine Vereinigung yon Eisen und Arsenik miisste alsdann diese angenommene katalytisehe Wirkung in verst'~rktem Masse zeigen.

Zu dieser Feststellung dienten folgende Versuche: S~ammlSsung I: Eine Messerspitze Ferrum reductum wird mit

etwa 15 ccm Wasser fibergossen und wiederholt umgeschiittelt, nach mehrstiindigem Stehen abfiltriert; die LSsung erseheint wasserklar und farblos.

StammlSsung ]I: Etwa 2 g Natrium arsenieosum werden in 15 ccm Wasser gelSst. Die LSsung ist klar und sehwach gelblich geftirbt.

Versuch I. Etwa 5 ccm der StammlSsung Iund ' 5 ccm der StammlSsung II werden jo in ein Reagenzglas gefiillt. In einem 3. Reagenzglas eine Misohung yon etwa 4 ¢cm StammlSsung I --{- 4 ccm StammlSsung II; auf jedes Reagenzglas wird je 1 ccm altes TerpentinS1 aufgegossen, aIsdann ¢inige Tropfen frischer Guajak- tinktur.

Nach etwa 5 Minuten boginnt an tier Grenze zwischon d e r - nach unten zu woisser gefgrbten - - Guajakschioht und tier darunterstehenden klaren Fliissigkeit im 2. und 3. Reagenzglas eino blaue F~irbung aufzutreten, welche im 3. Reagenzglas auch nach einer halbert Stunde noch starker erscheint. In Reagenzglas 1 ist auch naoh einer Stundv kein positiver husfall der Reaktion wahrzunehmen.

Versuoh II. Etwa 2 ccm der Arsenikstamm15sung werden in je ein Reagenz- glas gefiillt. Beida Reagenzggliiser werden his zu gleicher HShe dutch weitere etwa 2 ¢cm aufgefiillt: Keagensglas a) mit destilliertem Wasser, Keagenzglas b) mit tier Eison-StammlSsung. Beiden Gemengen wird jo 1 ccm TerpentinS1 zugegossen und alsdann werden einige Tropfen Guajaktinktur zugefiigt. Im Reagenzglas b) beginnt sofort an der Grenzschicht intensive Blauf~rbung; im Keagenzglas a) tritt eine solche erst nach etwa 10 Minuten auf, die ebenfa|ls allm~htich sehr intensiv wird. Jedoch ist nach etwa oiner halben Stunde immer noch oin Untersohiecl zwischen Reagenz- glas a) und b) wahrzunehmen.

Versuch III. Derselbe Versuch wi¢ Versuch tI, mit bedoutond vordiinnteren ArsoniklSsungen angestellt~ ergibt das gleiche Resultat.

Uobor anorganischo Katalysatoron. 195

Nach 15 Minuten zeigon die Proben yon Vorsuch I und Vorsuch Ill noch dout- liohe Untorschiodo. Bet Vorsuoh II ist koin Untersohiod zwisohon den beidon Probon mehr zu sehon.

Das nur mit StammlSsung I (ohne hrsenik) beschickto Glas ist auoh nach 15 Stunden noch vollst~ndig ungef~rbt.

In diesen Versuehen sieht man deutlich wie eine katalytische Wir- kung, die durch Spuren gelSsten Eisens noch nioht ausgelSst wird, dureh die gleichzeitige Anwesenheit yon Arsenik in st/trkstem Masse auftritt.

Schade neigt bekanntlich zu der Ansioht, dass auch die therapeu- tische Wirkung des Eisens bet der Eisentherapie der B]utarmut als ein derartiger katalytischer Vorgang aufzufassen ist, (]ass es also die feh- lende odor verminderte Blutkatalase bet der Aufgabe des Blutes als Sauerstoffiibertr~iger ersetzen sell. Obige Versuehe zeigen nun wie ge- rade in dieser Funktion das Eisen durch kleinste Mengen yon Arsenik gefSrdert wird. Folgt man daher der obigen Hypothese Sehade ' s , so wird man geneigt seth, die bekannten therapeutischen Erfolge gerade der Kombination Eisen q-Arsen bet der Behandlung yon Blutarmut auch auf dieso Weise zu erklitren.

Es sehien mir wiinschenswert, in die Zusammenstellung derjenigen an°rganischen Stoffe, welche nach obigen Tabe]len I - - I I I anscheinend katalytische Wirkungen ausl6sen 7 weiteren Einbliek dadurch zu gewinnen, dass ich die GrSsse dieser Wirkungen q n a n t i t a t i v bestimmte. Naeh versehiedenen Vorversuchen habe ieh die Guajakreaktion in folgender Weise als quan t i t a t i ve k o l o r i m e t r i s e h e Methode ausgearbeitet.

Nach Eintritt der Guajakharzreaktion 1/isst sich bekanntlich das gesamte gebildete Guajakblau dutch Chloroform ausschiitteln. Je nach der hierbei im Chloroform gelSsten Menge ist dasselbe mehr odor weniger intensiv blau gef/irbt. Den Grad dieser Fiirbung kann man dureh Vergleieh mit ether Farbenskala bestimmen und bekommt dadurch ein Mass fiir das im Chloroform geltiste bzw. w/~hrend einer bestimmten Zeitdauer aus bestimmten Harz- und Substanzmengen gebildete Guajak- blau. Dass wi~klieh, dureh 1/4 Minute langes Ausschfitteln mit Chloro- form das gesamte gebildete Guajakblau herausgeholt wurde, bewiesen Vorversuehe. Nach dem Aussehiitteln war es niemats mehr mtiglich, aus tier gelben, fiber dem gefarbten Chloroform stehenden, abpipettierten Harzsalzmisehung dutch weiteres husschiitteln mit Chloroform, aueh nur Spuren yon Guajakblan herauszubekommen.

Es musste ferner kontrolliert werden, ob bet zwei Proben, bet denen die Reaktion mit gleiehen Mengen uvd in gleich langer Zeit angestellt wurde, nach dem Anssehiitteln das Chloroform sich aueh stets dieselbe Farbsti~rke zeigte. Dies bewies folgender Versueh.

Je 5 Gli~ser wurden in der wetter unten gesehildertenWeise beschiekt mit: a) n

7 " Bromnatriuml/isung, n

b) i .... Natriumkarbonatl6sung,

o) n i6~ " Kupfersulfatltisung.

196

Nach 30 Minuten

H. Kionka,

langer Einwirkung wurde mit gleichen Mengen zeigte Chloroform ausgeschiittclt. Das unten abgesetzte Chloroform

nach der unten angegebenen Skala bei allen G1/isern yon

a) = 0, b) ~ Ii--III, c) -= I.

Die Versuehe wurden stets bei diffusem Tageslicht und bei Zimmer- temperatur vorgenommen. Welter unten folgende Versuche zeigen, dass die Schwankungen an den einzelnen Tagen in der HShe der Zimmer- temperatur oder tier St/~rke der Belichtung keinen Einfluss auf die Ge- schwindigkeit oder die St~rke der Reaktion auszuiiben vermochten.

Danach mussten gleichm/tssige miteinander vergleichbare Werte zu erzielen sein, wenn stets mit gleichen Mengen und Innehalten gleicher Zeitdauer bei Anstellen der Reaktion gearbeitet wurde.

Im einzelnen verfuhr ich folgendermassen: Je 2 ccm der zu priifen- den NormallSsungen wurden mit I ccm frisch aus eben erst gepulvertem Harz hergestellter alkoholischer Guajaktinktur (1:50) in Reagenzgl/isern gleichen Durchmessers zusammengegossen und naeh 30 Minuten mit 5 corn Chloroform 1/4 Minute lang ausgeschiittelt. Die Farbe des am Boden abgesetzten Chloroforms wurde mit folgender Farbenskala ver- glichen. Dieselbe wurde hergestellt dutch Verdiinnung yon Allin'scher LSsung so, dass die unverdiinnte LSsung als dunkelster Farbenton an- gesetzt wurde und die helleren T6ne immer duroh Verdiinnung des vorher- gehenden mit der gleichen Menge Wasser erhalten wurden. Es war als:

St/trke VII ~ Allin'sche LSsung unverdfinnt , VI = Allin'sehe LSsung + H2Oaa ,, V = LSsung VI + H2Oaa , I V = , V -4- H 2 O a a

, 111 ------ , IV + H 20aa , I[ ----- , III -t- H20 aa , I = , I I + H 2 O a a

Die Farbstoffmenge war demnach in jeder einzelnen Nummer doppelt so gross als in der vorhergehenden. Bezeichnet man die Farbstoffmenge bzw. die Stitrke der Farbe in der am schw~ichsten gefiirbten LSsung I = 1, so ergibt sich nach der St/irke der Farbe folgendes Verh/fltnis. Es entspricht

LSsung I . . . . Farbst//rke 1 , II . . . . ,, 2 , Ill . . . . , 4 , IV . . . . , 8

, V . . . . , 16

, VI . . . . , 32 , VI1 . . . . , 6 4

Eine derartig hergestellte Farbenskala behielt, wie durch Vergleieh mit friseh hergestellteu LSsungen festgestellt wurde, wochenlang ihre FarbentSne.

Zuerst wurden die Versuche in der oben angegebenen Weise, d. h. ohne Zusatz yon TerpentinS1 oder einem anderen Oxydationsmittel aus-

Uebor anorganischo Katalysatoren. 197

gefiihrt. Die betreffenden Salze wurden s tc ts , wo nicht anderes ange- n

geben, in 5 - ' L S s u n g e n a n g e w a n d t . Es e rgeben sich die Resu l t a t e in

Spa l te I der fo lgenden Tabe l l e IV. In e iner zwei ten Reihe wurden die g e n a n n t c n Salze in ihrem Ver-

h a l t e n gegen G u a j a k h a r z l S s u n g gepriif t bei g le ichzei t iger h n w e s e n h e i t yon Te rpen t inS l derar t , dass dcr oben angegebenen Mischung noch je

1 ecru Terpent inS1 zugefiigt wurde. Die Resu l t a t e s ind in Spa l te I I der

fo lgenden Tabe l l e IV e inge t ragen . E ine dr i t te Versuchsre ihe endl ich wurde in dc r se lben Weise, abe t

mi t Zusa tz yon je 1 ccm He02 anges te l l t . Die g e s u l t a t e f inden sich in Spa l te I l l der fo lgenden Tabe l l e IV.

Tabelle lV.

LiBr . . . . . . LiC1 . . . . . . Li2C03 (~ )

NaCl . . . . . . NaBr . . . . . . NaJ . . . . . . NaFl . . . . . . Na2COa . . . . . HNaCOa . . . . NaNO: . . . . . NaNOa . . . . . Na~HPO, (;) Na2HAsO a . . . .

Na, U A sO, ( ' i ) Na2S04 . . . . . Natriumazetat. Natr. salicyl. • KCI . . . . . . KBr . . . . . . KJ . . . . . . K2C03 . . . . . KNO:~ . . . . . K2S04 . . . . . Kal. tartar. NH4CI . . . . . NH4Br . . . . . NH4. NO3 . . . . (NH4)2S04 . . . .

Spalte 1 Spalte II Spalte III

lll'iTIV

III

Vl---~VII

0 0 0 V 0 o

o

I < V I I

0 0 0

i ~ [ [

1

i v

< ~

II

VI~VII

I - - I I Spur

II 0 0 V 0 0 I 0 0 1

II[ II 0 0 0 [I

< I 0 0

II 0

< I 1 I

wird rot 0

< I I - - I I

II[ 0

< I 0 0 0 0 I

I - - I I wird rot

< I 0 0 0 I I 0 0

Ammon. rhodanic. CuS04 . . . . . AgNOa . . . . . MgCI2 . . . . . MgS04 . . . . . CaCI2 . . . . . ZnS04 . . . . . BaC] 2 . . . . . HgCI2 . . . . . Hg(N0a)e . . . . F%CIG . . . . . FeS04 . . . . .

.

I* I

I 2 H O* O* O*

II 1I

I - - I I I[ 0 [II II

I - - I I O* O* O* I l l

II III I* I* 0

I - - I I I 0

O* O* O* O*

*) Sofort sehr intensive F~rbung, die raseh versehwindet.

198 H. Kionka ,

Man sieht, die 3 Spalten dieser Tabellc zeigcn cinc gute Uebercin- st immung. Die Zugabe eines Sauerstoffspenders wie TerpentinS1 odor Wasserstoffsuperoxyd wirkt nut in einigen Fiillcn (Natriumnitrit, Queck- silberchlorid) deutlich fSrdernd auf den Eintritt der Reaktion. Anderer- seits scheint manchmal dieser Zusatz oxydierender Reagentien hemmend einzuwirken, so bei den Karbonaten. Im allgomeinen machte es den Eindruck, als ob die Reaktion bei Gegenwart eines Sauerstoffspenders rascher eintr~te, was bei der obigen Versuchsanordnung (Einwirkungs- dauer 30 Minuten) nicht im Endresultat zum Ausdruck kommt.

Um noch einen weiteren Einblick in die GrSsse diescr ,,katalyti- schen" F~ihigkeiten dicser Salze zu gewinnen, werden alle dicjenigen Salze, deren NormallSsungen oben stark positiven Ausschlag gegeben

n T. n hatten, in stiirkerer Verdiinnung, und zwar in TO' z. auch in i0o" LSsung

geprfift. Dabei wurdcn auch die Wirkungssiiirken der Sa[ze, welche in

n . LSsung eine so rasch verlaufendc Rcaktion auslSsten, dass sie nach 1

Ablauf dcr 30 Minutcn bereits ganz odor fast ganz verklungcn war, zahlenmi~ssig durch Entstehen vergleichbarer Farben festgestellt. Die Resultate dieser beiden Versuchsreihcn sind in dot folgenden Tabelle V festgelegt. Es wurden dio Versuchc ohnc Zusatz yon TerpentinS1 oder Wasserstoffsuperoxyd angestellt. In Spalte I sind eingetragen die Ro-

ll n sultate mit ~ 5 - - LSsungen, in Spalte II mit loo" LSsungen.

Tabelle V.

!

I Spalte II I Spalte I Spalte I[ Spaltc

LiBr . . . . . 0 - - NHaCI . . . . . 0 -- LiC[ . . . . . . 0 - - NH4Br . . . . . 0 - - Li2COa . . . . . H - - (NH4)2S04 • • • 0 - - NaCI . . . . . O - - hmmon, rhodanic. 0 - - NaBr . . . . 0 - - CuS04 . . . . . III :7 IV NaJ . . . . . . l I--II l - - AgNO a . . . . . V - - Na~COa . . . . I .-- MgCI~ . . . . . O - - HNaCOa . . . . 0 -- CaCI2 . . . . . ~ - - NaNO~_ . . . . . 0 - - ZnS04 . . . . . IIi - - Na, HAsOs , . < I - - BaCI2 . . . . . 0 -- Natr. acetic. . 0 - - HgC]2 . . . . . I - - K CI . . . . . . 0 - - Hg(NO3)~ 0* 0 ERr . . . . . . O - - Fe2CI~ . . . . . 0 * O* KJ . . . . . . IIiI - - F¢SO4 . . . . . ,~ : II KC03 . . . . . - - i

Versucht man auf Grund dieser Tabellcn festzustc]len, welchen an- organischen Substanzen die oxydativen Wirkungen auf das Guajakharz zukommen, so scheint hervorzugehen, dass es sich um I o n c n w i r k u n g e n handelt. OH-Ionen und H-Ionea sind wirkungslos wie analog ange- stellte Versuche mit verdiinnten Siiuren und Laugen crgeben haben. Auch den Alkali Ionen kann man kcinen derartigen, die Reaktion be- fSrdernden Einfluss zuschreiben. Hingegen erweison sich siimtliche Schwermetal | ionen als s tark wirksam. Dabei wird es sich wahrschein-

U e b e r a n o r g a n i s o h e K a t a l y s a t o r e n . 199

lioh um einen katalytisehen Einfluss handeln, wie ihn auch das Licht und manche organische Substanzen auszufiben imstande sind. Es geht ja die Reaktion auch bei Anwesenheit yon Wasser und Licht ohne Zu- treten eines anderen KSrpers vor sieh. Sie wird aber (lurch die Metall- ionen enorm besehleunigt, also katalytiseh beeinflusst.

Wie oben sohon hervorgehoben, scheint eine ~ihnliohe katalytische (?) Wirkung in geringerem Grade aueh dan Karbonationen (nicht der Hydro- karbonationen!) und der Halogenionen zuzukommen. - - Allgemeine Schlfisse fiber das Wesen dieses Vorgangs mSchte ich jedoeh aus diesen Feststellungen nieht ziehen.

Die Zeit , in welcher die Reaktion abl~uft, wird bei dieser Katalyse verkiirzt, und da, wie oben sehon gesagt, der Oxydationsprozess waiter- geht zur Bildung missfarbener bzw. ungef'/irbter Produkte aus dam Guajakblau, so muss die Reaktion der Guajakblaubildung unter bestimmten gegebenen Verh/iltnissen zu einer bestimmten Zeit ihre HShe erreichen, d. h. die Reaktion muss allm'Xhlich eintreten und allm/ihlieh wieder ab- klingen. Die Verlaufskurven sind in einigen Versuchsreihen festgestellt und deren Resultate im folgenden wiedergegeben.

Die Versuehe wurden genau wie oben besehrieben ausgeffihrt, ohne Zusatz eines Sauerstoffspenders, nur dass verschieden lange Zeit nach dam Ansetzen die Ausschfittelung mit Chloroform vorgenommen wurde.

n n Es wurden To- und i-oo" LSsungen versehiedener Metallsalze dazu ver-

wandt. T a b e l l e VI .

Nach

Sofor t . . . . . . . . . 1 Minute . . . . . . . . 2 Minuten . . . . . . . 5 ~ . . . . . . .

10 ,, . . . . . . . 15 ,, . . . . . . . 3 0 . . . . . . . .

4 5 ~ . . . . . . .

60 ,, . . . . . . . 75 , . . . . . . . 90 , . . . . . . .

~o AgN03

I > I II IV Ill II II

I--If

Ii

i~ CuS04

0 Ill IV V ¥ IV

lll--IV <I I

I I

< I

f! ibi) CuS04

0 I I

I I I IV

I I I - - I V I I [

< I I I I - - I I I - - I I

I < I

n FeSO~

I Vl IV Ill

II--III II--llI <I!

I < I < I < I

Die katalytische F/thigkeit ist also beim Eisen am grSssten, beim Silber am kleinsten. Die Reaktion erreieht beim Eisen schon nach zwei

n Minuten bei Einwirkung einer T0o-'LSsung ihren HShepunkt und klingt

n naeh 5 Minuten bereils ab. Be ider ~ - SilberlSsung beginnt die Re-

aktion erst naeh 5 Minuten und erreieht naeh 30 Minuten ihre HShe. I)as Kupfer steht in der Mitre, die HShe der Reaktion wird in 15 Mi-

n nuten erreieht, unter dam Einttuss der ~o--LSsung st/irker als beider

n -LSsung. 100

200 H. Kionka,

Alle diese Versuche wurden bei Zimmertemperatur ausgeffihrt. Die T e m p e r a t u r ist aber yon Einfluss auf die Geschwindigkeit des Ver- laufes. Auch dieser Einfiuss wurde bei einigen SalzlSsungen nach der obigen Methode gemessen. Dis SalzlSsung mit der Guajaktinktur wurde 15 Minuten lang bei der betreffenden Temperatur gehalten, atsdann das Chloroform zugesetzt und ausgeschiittelt. Ausser der hierbei festgestellten Zahl der Vergleichsskala wurde stets sehon vorher beim Beginn das Verhalten der Mischung festgestellt.

Tabelle VII.

o.)

0 o

14o 210 250 400 720

100 o

" C 7 Na2 03

nach sofort 15 Min.

blau V

gelbbraun I. V--VI . I V--Vi

V1 gelb ! VI gelb i gl

I

sofort

n K J 10

nach 15 Min.

IlIVIv

TI Vo~ FeS04

sofort nach 15 Min.

III

o

" CuSO~ 100

sofort

0 0

wenig blau etwas blau

blau --1- -+- + sofort ver- sehwindend

blau blau + + +

. + + + , + + + , + + + ,, + + +

sofort ver- schwindend

blau + + + sofort gelb

blau blau -[-

. +

. +

, , , + + + . + + +

Man sieht wie hShere Temperatur fSrdernd auf den Verlauf der Reaktion wirkt. Niedere Temperaturen wirken dagegen verzSgernd, so

n FeSO4-L5sung bei 0 ° erst naeh 15 Minuten die dass z.B. bei d e r . ~ -

HShe der Reaktion erreicht wurde, die nach Tabelle VI bei Zimmer- temperatur bereits naeh 1 Minute bestand.

Mit Hilfe dieser quantitativen Methode lassen sich auch die Sum- m a t i o n s w i r k u n g e n bestimmen, welche bei gleichzeitiger Einwirkung mehrerer derartig katalytisch wirkender Ionen zustande kommen.

Wie iibereinstimmend aus allen diesen quantitativen Versuchsreihen hervorgeht, ist yon den Metallionen die katalytische Wirkung am stiirk- sten beim Eisen. Nach Sehade soll die fiir die Sauerstoffaktivierung so wichtige katalytische Wirkung des Blu tes durch dessen Eisengehalt

n bedingt sein. Hundeblut enthiilt 0,71 pM. FeO. Eine i-b-o-" FeS04" L5-

sung enthalt 0,36 pM. FeO, also halb so viel. Es wurden nun ver- gleichsweise nach obiger Methode bei 37 0 C quantitative Versuche mit HundeblutlSsung und EisensulfatlSsung in folgenden Verdiinnungen angestellt. Es wurden jedesmal 2 ecru Blut bzw. EisenlSsung be- nutzt, abet - - im Gegensatz zu den obigen Versuchen - - bereits nach 1 Minute langer Einwirkung mit Chloroform ausgeschiittelt.

Die Versuche wurden mit und ohne Zusatz yon TerpentinS1 aus- gefiihrt.

nach 15 Min.

II V VI

VI--VII I[ I

0

Ueber anorganischo Katalysatoren. 201

Tabelle VIII.

Verdiinnung [ Ohne ] Mit TerpentinSl TerpentinS1

a) H u n d e b l u t l S s u n g .

1 : 10 ~ 0,0071 pCt. FeO 0 1 : 1 0 0 . : . . . . . 0 1 : 1000 . . . . . . . 0 1 : 10000 . . . . . . . 0 1 : 100 000 . . . . . . 0

b) l~eS04- LSsung . n

i~5 = 0,036 pCt. FeO. V

" ~-~ 0,0036 pCt. FeO IV I000

t O 0 0 0 . . . . . . . .

Iv vI [ w < l o

II

VI

0

Es ergibt sich also, dass die katalytisehe Kraft der BlutlSsung bei weitem st'/irker ist, wenn gleichzeitig ein Sauerstoffspender vorhanden ist. Die Wirkung der Blutkatalase ist also weder qualitativ noch quan- titativ identiseh mit dem Eisengehalt des Blutes. Die bedeutende kata- lytische Wirkung, welehe EisenlSsung mit nur halb so grossem Eisen- gehalt wie eine lOproz. Blutl6sung aueh ohne Zusatz eines Saucrstoff- spenders auf Guajaktinktur ausiibt, beweist, (lass das Wesen dieser beiden Vorgitnge beim Blur und einer anorganischen Eisenverbindung g/inzlich verschieden ist.

Zum Schluss sei noeh darauf aufmerksam gemacht, dass auch Chloroform ,katalytisch" auf Guajaktinktur wirkt. Dies ist zu beriick- sichtigen bei Ansteliung quantitativer Versuche nach obiger Methode. Diese W~rkung geht aber nur im Licht vor sieh und ist bei verschie- denen Chloroformarten verschieden stark.

Versetzt man z. B. Chloroform mit Harzmileh und setzt dieses Ge- misch direktem Sonnenlicht aus, so blitut es sich rasch. Harzmilch bliiut sieh aber ohne Chloroformzusatz bei einige Minuten dauernder Besonnung noch nicht. Schiittelt man eine derartig belichtete Harzmilch mit Chloroform aus, so bleibt dieses farblos, bl/iut sich aber sofort, so- wie man dasselbe dem Sonnenlieht aussetzt.

Der Grad der Blauft~rbung, der hierbei erzielt wird, ist, wie schon gesagt, abhangig yon tier Art des Chloroforms.

Die besonders rein geltenden Marken zeigen aueh am wenigsten ,katalytische" Wirkung, die wohl im wesenttichen durch Verunreinigungen oder Zersetzungsprodukte ausgelSst wird. Besonders stark wirkt Chloro- form aus einer angefangenen sehlecht verschlossenen Flasche.

Bei der oben angegebenen quantitativen Versuchsanordnung ist ja die Einwirkung des Chloroforms auf das Guajakharz eine nur sehr kurz dauernde, wenn man das Chloroform erst unmittelbar vor dem Aus- schiitteln zusetzt und den Grad der Blauf/irbung sofort nach dem Aus-

202 H. Kionka, Ueber anorganische Katalysatoren.

schiitteln bestimmt. Es wird sich abet doch empfehlen, derartige Ver- suche nur in diflusem Lichte auszufiihren und fiir Vergleichsroihen stets dasselbe Chloroform aus derselben gut verschlossen gehaltenen Flasche zu verwenden.

Literaturverzeichnis.

I. SchSnbein , Poggondorf's Annalen 1845--1848. 2. Schaor , Arch. d. Pharm. 1898. Bd. 236. 3. Doebner, Arch. d. Pharm. 1896 u. 1897. Bd. 234. 4. Schade, Die Bedeutung der Katalyso ffir die Modizin. Kiel 1907. 5. L ippmann bei Ostwald, Elektrochemie. 1896. 6. Oppenhoimor, Die Formonte und ihreWirkungon. Leipzig 1910.