мочевины
В химии CO , мочевины представляют собой класс органических соединений с формулой (R 2 N) 2 где R = H, алкил, арил и т. д. Таким образом, помимо описания конкретного химического соединения мочевина ((H 2 N) 2 CO ), мочевина — это название функциональной группы , которая содержится во многих соединениях и материалах, представляющих как практический, так и теоретический интерес. Обычно мочевина представляет собой бесцветные кристаллические твердые вещества, которые из-за наличия меньшего количества водородных связей имеют температуру плавления ниже, чем у самой мочевины.
Синтез
[ редактировать ]Мочевину можно получить многими способами, но редко прямой карбонизацией, которая является путем получения самой мочевины. Вместо этого методы можно классифицировать по тем, которые объединяют функциональность мочевины, и по тем, которые начинаются с предварительно полученной мочевины. [1]
Сборка функционала N-замещенной мочевины
[ редактировать ]Фосгенирование влечет за собой реакцию аминов с фосгеном , протекающую через изоцианат (или карбамоилхлорид ) в качестве промежуточного продукта:
- COCl 2 + R 2 NH → R 2 NC(O)Cl + HCl
- COCl 2 + RNH 2 → RNCO + 2 HCl
Общая реакция:
- COCl 2 + 2 R 2 NH → (R 2 N) 2 CO + 2 HCl
тетраметилмочевину Таким способом получают , и обычно вторичные амины дают надежные результаты. Реакции с использованием первичных аминов необходимо тщательно контролировать, поскольку промежуточный изоцианат может вступать в реакцию с мочевиной с образованием биурета :
- R 2 NC(O)N(H)R' + R"NCO → R 2 NC(O)NR'C(O)NHR"
Несимметричные мочевины образуются при конденсации изоцианатов с аминами:
- RNCO + R' 2 NH → (R' 2 N)(R(H)N)CO
Аналогично несимметричные первичные мочевины образуются при конденсации солей аммония и цианатов щелочных металлов: [2]
- Уже + унтер-офицер − + [R 2 NH 2 ]Cl → (R' 2 N)(H 2 N)CO + NaCl
Искусственный подсластитель дульцин получают конденсацией этоксианилина с цианатом калия. Si(NCO) 4 также используется в качестве предшественника таких несимметричных мочевин. [3]
Очень высокая токсичность таких соединений, как фосген и изоцианаты, делает их непривлекательными для работы, и наблюдается стремление к более безопасным реагентам. Они традиционно были более дорогими и, следовательно, в основном ограничивались лабораторными работами. [4]
Из мочевины
[ редактировать ]Мочевина подвергается трансамидированию с алкил- и ариламинами:
- (H 2 N) 2 CO + R 2 NH → (R 2 N)(H 2 N)CO + NH 3
- (R 2 N)(H 2 N)CO + R 2 NH → (R 2 N) 2 CO + NH 3
Эти реакции используются для получения циклических мочевин. Монометилмочевина, предшественник теобромина , производится из метиламина и мочевины. Фенилмочевину производят аналогично, но из хлорида анилиния: [5]
- (H 2 N) 2 CO + [R 2 NH 2 ]Cl → (R 2 N)(H 2 N)CO + NH 4 Cl
Мочевины, содержащие связи NH, в том числе и сама мочевина, легко алкилируются альдегидами. Продукты представляют собой α-гидроксиалкилмочевины. Формальдегид дает бис(гидроксиметил)мочевину , промежуточный продукт при образовании мочевиноформальдегидных смол . Циклические мочевины образуются из глиоксаля ((CHO) 2 ):
- (H 2 N) 2 CO + (CHO) 2 → (CH(OH)NH) 2 CO
Два эквивалента мочевины конденсируются с изобутиральдегидом, образуя производное алкилидена:
- 2(H 2 N) 2 CO + OC(H)CHMe 2 → (H 2 N)C(O)NH] 2 CHCHMe 2 + H 2 O
Это производное, изобутилидендимочевина , используется в качестве удобрения медленного высвобождения, поскольку в почве оно медленно гидролизуется, превращаясь в мочевину, отличный источник фиксированного азота.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ К. Ничке; Г. Шерр (2012). «Производные мочевины». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.o27_o04 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Фредерик Курцер (1951). «Арилмочевины I. Цианатный метод, п-бромфенилмочевина». Орг. Синтез . 31 :8. дои : 10.15227/orgsyn.031.0008 .
- ^ Рой Г. Невилл и Джон Дж. МакГи (1965). «N-Моно- и N,N-Двузамещенные мочевины и тиомочевины». Орг. Синтез . 45:69 . дои : 10.15227/orgsyn.045.0069 .
- ^ Биджи, Франка; Магги, Раймондо; Сартори, Джованни (2000). «Избранные синтезы мочевины через заменители фосгена». Зеленая химия . 2 (4): 140–148. дои : 10.1039/B002127J .
- ^ «Арилмочевины II. Метод мочевины п-этоксифенилмочевина». Органические синтезы . 31 : 11. 1951. doi : 10.15227/orgsyn.031.0011 .
- ^ Швиберт, Кэтрин Э.; Чин, Донован Н.; Макдональд, Джон К.; Уайтсайдс, Джордж М. (1996). «Разработка твердого тела с помощью 2-бензимидазолонов». Журнал Американского химического общества . 118 (17): 4018–4029. дои : 10.1021/ja952836l .