A карбамат представляет собой категорию органических соединений, которые формально являются производными карбаминовой кислоты (NH 2 COOH). Термин включает органические соединения (например, сложный эфир этилкарбамат ), формально полученные заменой одного или нескольких атомов водорода на другие органические функциональные группы ; а также соли с карбаматным анионом H. 2NCOO. (например, карбамат аммония ).
Полимеры, звенья которых соединены двухвалентными карбаматными группами –NH– (C = O) –O–, являются важным семейством пластиков, полиуретанов..
Хотя карбаминовые кислоты нестабильны, многие карбаматы (ковалентные или ионные ) стабильны и хорошо известный.
В водных растворах карбамат-анион медленно уравновешивается с катионом аммония NH. 4и карбонатом CO. 3или бикарбонатом Анионы HCO. 3:
растворим в воде, тогда как карбонат кальция - нет. Добавление соли кальция к раствору карбамата / карбоната аммония немедленно приведет к осаждению некоторого количества карбоната кальция, а затем медленному осаждению еще некоторого количества по мере превращения карбамата.
Соль карбамат аммония образуется обработкой аммиака с помощью диоксида углерода :
Карбаматы также образуются в результате алкоголиза:
В качестве альтернативы карбаматы могут быть образованы из хлорформиатов и аминов :
Карбаматы могут быть образованы из перегруппировки Курциуса, где изоцианаты Образующиеся реагируют со спиртом.
В природе диоксид углерода может связываться с нейтральными аминогруппами с образованием карбамата эта посттрансляционная модификация известна как карбамилирование. Эта модификация, как известно, происходит на нескольких важных белках, см. Примеры ниже.
N-концевые аминогруппы остатков валина в α- и β-цепях дезоксигемоглобина существуют в виде карбаматов. Они помогают стабилизировать белок, когда он становится дезоксигемоглобином, и увеличивают вероятность высвобождения оставшихся молекул кислорода, связанных с белком. Этот стабилизирующий эффект не следует путать с эффектом Бора (косвенный эффект, вызываемый диоксидом углерода).
ε-аминогруппы остатков лизина в уреазе и фосфотриэстеразе также содержат карбамат. Карбамат, полученный из аминоимидазола, является промежуточным продуктом в биосинтезе инозина. Карбамоилфосфат образуется в результате захвата карбоксифосфата, а не CO 2.
Возможно, наиболее важным карбаматом является карбамат, участвующий в захвате CO2 растениями. Этот процесс необходим для их роста. Фермент рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа (RuBisCO) фиксирует молекулу диоксида углерода в виде фосфоглицерата в цикле Кальвина. В активном центре фермента ион Mg связан с остатками глутамата и аспартата, а также с карбаматом лизина. Карбамат образуется, когда незаряженная боковая цепь лизина рядом с ионом взаимодействует с молекулой диоксида углерода из воздуха (не с молекулой диоксида углерода субстрата), что затем делает его заряженным и, следовательно, способным связывать ион Mg.
Образование карбамата является критическим этапом в образовании биомассы из атмосферного углекислого газа.Соль карбамата аммония производится в больших масштабах как промежуточное звено при производстве товарного химического вещества мочевины из аммиака и диоксида углерода.
полиуретанов содержат несколько карбаматных групп как часть своей структуры. «Уретан» в названии «полиуретан» относится к этим карбаматным группам; Термин «уретановые звенья» описывает, как карбаматы полимеризуются. Напротив, вещество, обычно называемое «уретаном», этилкарбамат, не является компонентом полиуретанов и не используется при их производстве. Уретаны обычно образуются в результате реакции спирта с изоцианатом. Обычно уретаны, полученные неизоцианатным способом, называются карбаматами.
полиуретановыми полимерами, имеют широкий диапазон свойств и коммерчески доступны в виде пен, эластомеров и твердых веществ.. Обычно полиуретановые полимеры получают путем объединения диизоцианатов, например толуолдиизоцианат и диолы, где карбаматные группы образуются реакцией спиртов с изоцианатами :
Так называемые карбаматные инсектициды содержат функциональную группу карбаматного эфира. В эту группу входят алдикарб (Темик ), карбофуран (Фурадан), карбарил (Севин), этиенокарб <39.>, фенобукарб, оксамил и метомил. Эти инсектициды убивают насекомых, обратимо инактивируя фермент ацетилхолинэстеразу. Пестициды органофосфат также ингибируют этот фермент, хотя и необратимо, и вызывают более тяжелую форму холинергического отравления.
Феноксикарб имеет карбаматную группу, но действует как имитатор ювенильного гормона, а не инактивируют ацетилхолинэстеразу.
репеллент от насекомых икаридин представляет собой замещенный карбамат.
Хотя ингибиторы карбаматацетилхолинэстеразы обычно называют «карбаматными инсектицидами» из-за их в целом высокой селективности в отношении ферментов ацетилхолинэстеразы насекомых по сравнению с вариантами у млекопитающих, наиболее сильнодействующие соединения, такие как алдикарб и карбофуран все еще способны ингибировать ферменты ацетилхолинэстеразы млекопитающих при достаточно низких концентрациях, которые представляют значительный риск отравления для людей, особенно при использовании в больших количествах для сельскохозяйственных целей. Известно, что другие ингибиторы ацетилхолинэстеразы на основе карбамата обладают еще более высокой токсичностью для людей, и некоторые из них, такие как T-1123 и EA-3990, были исследованы на предмет потенциального использования в военных целях в качестве нервно-паралитических агентов. Однако, поскольку все соединения этого типа имеют четвертичную аммониевую группу с постоянным положительным зарядом, они плохо проникают через гематоэнцефалический барьер, а также стабильны только в виде кристаллических солей или водных растворов.
Йодопропинилбутилкарбамат - консервант для древесины и красок, используемый в косметике.
Некоторые из наиболее распространенных аминозащитных групп, такие как BOC, FMOC, Cbz и troc, представляют собой карбаматы..
Уретан (этилкарбамат ) когда-то коммерчески производился в США в качестве химиотерапевтического агента. и для других лечебных целей. Было обнаружено, что он токсичен и в значительной степени неэффективен. Иногда его используют в ветеринарии.
Кроме того, некоторые карбаматы используются в фармакотерапии человека, например, ингибиторы ацетилхолинэстеразы неостигмин и ривастигмин, химическая структура которого основана на природном алкалоиде физостигмина. Другими примерами являются мепробамат и его производные, такие как каризопродол, фелбамат, мебутамат и тибамат, класс анксиолитики и миорелаксанты препараты, широко использовавшиеся в 1960-х годах до появления бензодиазепинов, и в некоторых случаях все еще применяемые в настоящее время. Карбахол в основном используется для различных офтальмологических целей.
Ингибитор протеазы дарунавир для лечения ВИЧ также содержит карбаматную функциональную группу.
Помимо ингибирования ацетилхолинэстеразы человека (хотя и в меньшей степени, чем фермент насекомых), карбаматные инсектициды также воздействуют на рецепторы мелатонина человека.
В карбамате (1 ), ROC (= O) NR 2 есть два атома кислорода, и любой или оба из них могут быть концептуально заменены серой. Аналоги карбаматов, в которых только один из атомов кислорода заменен серой, называются тиокарбаматами (2и 3 ). Карбаматы, в которых оба атома кислорода заменены серой, называются дитиокарбаматами (4), RSC (= S) NR 2.
Существует два различных структурно изомерных типа тиокарбаматов:
O-тиокарбаматы могут изомеризоваться в S-тиокарбаматы, например, в перегруппировке Ньюмана – Кварта.