Карбаминовая кислота

Карбаминовая кислота
Structural formula of carbamic acid	Ball-and-stick model of carbamic acid
Имена
	Предпочтительное название ИЮПАК Карбаминовая кислота
	Другие имена Аминометановая кислота
Идентификаторы
Номер CAS	463-77-4 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
КЭБ	ЧЕБИ:28616 ;
ХЭМБЛ	ХЕМБЛ125278 ;
ХимическийПаук	271 ;
Лекарственный Банк	ДБ04261 ;
КЕГГ	C01563 ;
МеШ	Карбамин+кислота
ПабХим CID	277 ;
НЕКОТОРЫЙ	O0UC6XOS4H ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID5048009 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	NH 3 CO 2
Молярная масса	61.040 g·mol −1
Родственные соединения
Родственные соединения	формамид ; Дитиокарбамат ; Угольная кислота ; Мочевина ; Этилкарбамат ; Сульфаминовая кислота
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Карбаминовая кислота , которую также можно назвать аминомуравьиной кислотой или аминокарбоновой кислотой . ^{[ 2 ]} это химическое соединение формулы Н ₂ NCOOH . Его можно получить реакцией аммиака. NH ₃ и диоксид углерода CO ₂ при очень низких температурах, что также дает карбамат аммония. [НХ ₄ ] ⁺[NH ₂ CO ₂ ] ⁻. Соединение стабильно только примерно до 250 К (-23 ° C); при более высоких температурах он разлагается на эти два газа. ^{[ 3 ]} Твердое вещество, по-видимому, состоит из димеров , две молекулы которых соединены водородными связями между двумя карбоксильными группами –СООН. ^{[ 4 ]}

Карбаминовую кислоту можно рассматривать как амин и карбоновую кислоту , и, следовательно, как аминокислоту ; ^{[ 3 ]} однако присоединение карбоксильной группы –COOH непосредственно к атому азота (без какой-либо промежуточной углеродной цепи) заставляет ее вести себя совсем иначе, чем аминокислоты с промежуточной углеродной цепью. ( Глицин NH ₂ CH ₂ COOH обычно считается простейшей аминокислотой.) Гидроксильная группа –OH, присоединенная к углероду, также исключает его из класса амидов .

Термин «карбаминовая кислота» также используется в общем для любых соединений формы RR'NCOOH, где R и R' представляют собой органические группы или водород. ^{[ 5 ]}

Депротонирование карбаминовой кислоты дает карбамат- анион. РР'НКОО ⁻, соли которого могут быть относительно стабильными. Карбамат — это также термин, используемый для сложных эфиров карбаминовых кислот, таких как метилкарбамат. H ₂ N-C(=O)-OCH ₃ . Карбамоильная RR'N–C(=O)– ( часто функциональная группа обозначаемая Cbm ) представляет собой молекулу карбаминовой кислоты за вычетом OH-части карбоксила.

Структура

Карбаминовая кислота представляет собой плоскую молекулу. ^{[ 3 ]}

The Группа H ₂ N- карбаминовой кислоты, в отличие от группы большинства аминов, не может быть протонирована до аммониевой группы. H₃H3N ⁺− . Цвиттер -ионная форма H₃H3N ⁺−COO ⁻ очень нестабилен и быстро разлагается на аммиак и углекислый газ, ^{[ 6 ]} однако есть сообщения о его обнаружении во льдах, облученных протонами высокой энергии . ^{[ 3 ]}

Производные

Карбаминовая кислота формально является исходным соединением нескольких важных семейств органических соединений:

карбаминовые кислоты
карбамат-анионы
карбаматные эфиры
карбамоилхлориды

Карбаминовые кислоты

Многие замещенные карбаминовые кислоты (RHNCOOH или RR'NCOOH) можно легко синтезировать путем барботирования диоксида углерода через растворы соответствующего амина ( RNH ₂ или RR'NH соответственно) в подходящем растворителе, таком как ДМСО или сверхкритический диоксид углерода. ^{[ 5 ]} Эти карбаминовые кислоты обычно нестабильны при комнатной температуре, превращаясь в исходный амин и диоксид углерода. ^{[ 7 ]}

Карбаматные эфиры

В отличие от карбаминовых кислот, сложные эфиры карбаматов обычно стабильны при комнатной температуре в более высоком состоянии. Их получают реакцией карбамоилхлоридов со спиртами, присоединением спиртов к изоцианатам и реакцией карбонатных эфиров с аммиаком. ^{[ 8 ]} Метилкарбамат и этилкарбамат являются одними из простейших примеров и исторически использовались в текстильной промышленности; оба в настоящее время считаются канцерогенами. бензилкарбамат Известен также .

Встречаемость в природе

Фермент . класса карбаматкиназы , участвующий в нескольких метаболических путях живых организмов, катализирует образование карбамоилфосфата H ₂ N-C(=O)-O-PO 2- 3 :

АТФ + NH ₃ + CO ₂ ⇌ АДФ + H ₂ N-C(=O)-O-PO 2- 3

Важным примером фермента с такой активностью является карбамоилфосфатсинтетаза , например карбамоилфосфатсинтетаза I, выполняющая первую стадию цикла мочевины для утилизации отработанного аммиака.

Одна молекула гемоглобина четыре молекулы углекислого газа может переносить в легкие в виде карбаматных групп, образующихся в результате реакции CO ₂ с четырьмя концевыми аминогруппами в дезокси-форме . Полученное соединение называется карбаминогемоглобином .

Использование

Промышленный

Карбаминовая кислота является промежуточным продуктом промышленного производства мочевины , в котором участвует реакция углекислого газа и аммиака. ^{[ 9 ]}

CO ₂ + NH ₃ → H ₂ NCOOH

H ₂ NCOOH + NH ₃ → CO(NH ₂ ) ₂ + H ₂ O

Медицинский

Некоторые сложные эфиры карбаматов используются в качестве миорелаксантов , в том числе Эмилкамат , Фенпробамат , Стирамат и другие представители кода АТС M03BA . Они связываются с барбитуратным участком ГАМК _А. рецептора ^{[ 10 ]}

Инсектициды

несколько инсектицидов Было разработано на основе карбаминовой кислоты; например алдикарб , карбарил , карбофуран . ^{[ 11 ]}

Химический синтез

Аминная функциональная группа −NH ₂ может быть защищен от нежелательных реакций, образуясь в виде остатка сложного эфира карбаматной кислоты –NHC(=O)–OR. Затем при гидролизе сложноэфирной связи образуется карбаминовая кислота –NHC(=O)OH, которая затем теряет диоксид углерода с образованием желаемого амина.

Ссылки

^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 778. дои : 10.1039/9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
^ «Сводка соединений PubChem для CID 277, карбаминовая кислота» . Национальный центр биотехнологической информации. 2020 . Проверено 10 октября 2020 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Р.К. Ханна и М.Х. Мур (1999): «Карбаминовая кислота: молекулярная структура и ИК-спектры». Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия , том 55, выпуск 5, страницы 961-967. два : 10.1016/S1386-1425(98)00228-5 PMID 10347902 Бибкод : 1999AcSpA..55..961K
^ Ж. Б. Босса, П. Теуле, Ф. Дюверне, Ф. Борже и Т. Кьявасса (2008): «Образование карбаминовой кислоты и карбамата во льдах NH ₃ :CO ₂ – УФ-облучение в сравнении с термическими процессами». Астрономия и астрофизика , том 492, выпуск 3, страницы 719-724. дои : 10.1051/0004-6361:200810536
^ Перейти обратно: ^а ^б З. Дж. Дейкстра, А. Р. Доорнбос, Х. Вейтен, Дж. М. Эрнстинг, К. Дж. Эльзевир и Дж. Т. Ф. Кеурентьес (2007): «Образование карбаминовой кислоты в органических растворителях и в сверхкритическом диоксиде углерода». Журнал сверхкритических жидкостей , том 41, выпуск 1, страницы 109-114. два : 10.1016/j.supflu.2006.08.012
^ Ю.-Дж. Чен, М. Нуэво, Ж.-М. Се, Т.-С. Йи, В.-Х. Сан, В.-Х. ИП, Х.-С. Фунг, С.-Ю. Чан, Ю.-Ю. Ли, Ж.-М. Чен и К.-Ю.Р. Ву (2007): «Карбаминовая кислота, полученная путем УФ/ЭУФ-облучения аналогов межзвездного льда». Астрономия и астрофизика , том 464, выпуск 1, страницы 253-257. дои : 10.1051/0004-6361:20066631
^ Лемке, Томас Л. (2003). Обзор органических функциональных групп: введение в медицинскую органическую химию . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс. п. 63. ИСБН 978-0-7817-4381-5 .
^ Ягер, Питер; Рентзеа, Костин Н.; Кечка, Хайнц (2000). «Карбаматы и карбамоилхлориды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a05_051 . ISBN 3527306730 .
^ Мессен, Дж. Х.; Петерсен, Х. «Мочевина». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a27_333 . ISBN 978-3527306732 .
^ Блок, Джон Х.; Бил, Джон М., ред. (2004). «Депрессант центральной нервной системы» . Учебник органической медицинской и фармацевтической химии Уилсона и Гисволда . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс. п. 495. ИСБН 978-0-7817-3481-3 .
^ Ришер, Джон Ф.; Минк, Франклин Л.; Стара, Джерри Ф. (1987). «Токсикологическое действие карбаматного инсектицида алдикарба на млекопитающих: обзор» . Перспективы гигиены окружающей среды . 72 : 267–281. дои : 10.2307/3430304 . JSTOR 3430304 . ПМЦ 1474664 . ПМИД 3304999 .

[1] Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 778. дои : 10.1039/9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4 .

[2] «Сводка соединений PubChem для CID 277, карбаминовая кислота» . Национальный центр биотехнологической информации. 2020 . Проверено 10 октября 2020 г.

[khan1999-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Р.К. Ханна и М.Х. Мур (1999): «Карбаминовая кислота: молекулярная структура и ИК-спектры». Spectrochimica Acta Часть A: Молекулярная и биомолекулярная спектроскопия , том 55, выпуск 5, страницы 961-967. два : 10.1016/S1386-1425(98)00228-5 PMID 10347902 Бибкод : 1999AcSpA..55..961K

[boss2008-4] Ж. Б. Босса, П. Теуле, Ф. Дюверне, Ф. Борже и Т. Кьявасса (2008): «Образование карбаминовой кислоты и карбамата во льдах NH ₃ :CO ₂ – УФ-облучение в сравнении с термическими процессами». Астрономия и астрофизика , том 492, выпуск 3, страницы 719-724. дои : 10.1051/0004-6361:200810536

[dijk2007-5] Перейти обратно: ^а ^б З. Дж. Дейкстра, А. Р. Доорнбос, Х. Вейтен, Дж. М. Эрнстинг, К. Дж. Эльзевир и Дж. Т. Ф. Кеурентьес (2007): «Образование карбаминовой кислоты в органических растворителях и в сверхкритическом диоксиде углерода». Журнал сверхкритических жидкостей , том 41, выпуск 1, страницы 109-114. два : 10.1016/j.supflu.2006.08.012

[chen2007-6] Ю.-Дж. Чен, М. Нуэво, Ж.-М. Се, Т.-С. Йи, В.-Х. Сан, В.-Х. ИП, Х.-С. Фунг, С.-Ю. Чан, Ю.-Ю. Ли, Ж.-М. Чен и К.-Ю.Р. Ву (2007): «Карбаминовая кислота, полученная путем УФ/ЭУФ-облучения аналогов межзвездного льда». Астрономия и астрофизика , том 464, выпуск 1, страницы 253-257. дои : 10.1051/0004-6361:20066631

[7] Лемке, Томас Л. (2003). Обзор органических функциональных групп: введение в медицинскую органическую химию . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс. п. 63. ИСБН 978-0-7817-4381-5 .

[8] Ягер, Питер; Рентзеа, Костин Н.; Кечка, Хайнц (2000). «Карбаматы и карбамоилхлориды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a05_051 . ISBN 3527306730 .

[Ullmann-9] Мессен, Дж. Х.; Петерсен, Х. «Мочевина». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a27_333 . ISBN 978-3527306732 .

[10] Блок, Джон Х.; Бил, Джон М., ред. (2004). «Депрессант центральной нервной системы» . Учебник органической медицинской и фармацевтической химии Уилсона и Гисволда . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс. п. 495. ИСБН 978-0-7817-3481-3 .

[pmid3304999-11] Ришер, Джон Ф.; Минк, Франклин Л.; Стара, Джерри Ф. (1987). «Токсикологическое действие карбаматного инсектицида алдикарба на млекопитающих: обзор» . Перспективы гигиены окружающей среды . 72 : 267–281. дои : 10.2307/3430304 . JSTOR 3430304 . ПМЦ 1474664 . ПМИД 3304999 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]