Карбамат

редактировать
Химическая структура карбаматов

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..

Содержание

  • 1 Свойства
    • 1.1 Равновесие с карбонатом и бикарбонатом
  • 2 Синтез
    • 2.1 Карбамат аммония
    • 2.2 Ковалентные карбаматы
  • 3 Естественное происхождение
    • 3.1 Гемоглобин
    • 3.2 Уреаза и фосфотриэстераза
    • 3.3 Улавливание CO 2 рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазой
  • 4 Области применения
    • 4.1 Синтез мочевины
    • 4.2 Полиуретановые пластмассы
    • 4.3 Карбаматные инсектициды
    • 4.4 Карбаматные нервно-паралитические вещества
    • 4.5 Консерванты и косметика
    • 4.6 Химические исследования
    • 4.7 Медицина
      • 4.7.1 Этилкарбамат
      • 4.7.2 Карбаматные препараты
  • 5 Токсичность
  • 6 Аналоги серы
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки

Свойства

Хотя карбаминовые кислоты нестабильны, многие карбаматы (ковалентные или ионные ) стабильны и хорошо известный.

Равновесие с карбонатом и бикарбонатом

В водных растворах карбамат-анион медленно уравновешивается с катионом аммония NH. 4и карбонатом CO. 3или бикарбонатом Анионы HCO. 3:

H. 2NCOO. + 2 H. 2O ↔ NH. 4+ HCO. 3+ HO.
2 H. 2NCOO. + 2 H. 2O ↔ 2 NH. 4+ 2CO. 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.

Синтез

карбамат аммония

Соль карбамат аммония образуется обработкой аммиака с помощью диоксида углерода :

2 NH 3 + CO <142.>2 → NH 4[H2NCO 2]

Ковалентные карбаматы

Карбаматы также образуются в результате алкоголиза:

R2NC (O) Cl + R'OH → R 2 NCO 2 R '+ HCl

В качестве альтернативы карбаматы могут быть образованы из хлорформиатов и аминов :

R'OC (O) Cl + R 2 NH → R 2 NCO 2 R '+ HCl

Карбаматы могут быть образованы из перегруппировки Курциуса, где изоцианаты Образующиеся реагируют со спиртом.

RCON 3 → RNCO + N 2
RNCO + R'OH → RNHCO 2R′

Естественное происхождение

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.

Гемоглобин

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).

Уреаза и фосфотриэстераза

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.

CO2рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазой

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.

Применения

Синтез мочевины

Соль карбамата аммония производится в больших масштабах как промежуточное звено при производстве товарного химического вещества мочевины из аммиака и диоксида углерода.

полиуретановых пластиков

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 :

RN = C = O + R'OH → RNHC ( O) OR '

Карбаматные инсектициды

Карбаматные инсектициды Карбарил.

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.

Карбаматные нервно-паралитические агенты

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.

Консерванты и косметика

Йодопропинилбутилкарбамат - консервант для древесины и красок, используемый в косметике.

Химические исследования

Некоторые из наиболее распространенных аминозащитных групп, такие как BOC, FMOC, Cbz и troc, представляют собой карбаматы..

Лекарство

Этилкарбамат

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.

Карбаматные препараты

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.

Токсичность

Помимо ингибирования ацетилхолинэстеразы человека (хотя и в меньшей степени, чем фермент насекомых), карбаматные инсектициды также воздействуют на рецепторы мелатонина человека.

Аналоги серы

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 ( 2 ), ROC (= S) NR 2, где карбонильная группа (C = O) заменена тиокарбонильной группой (C = S)
  • S-тиокарбаматы (3 ), RSC (= O) NR 2, где группа R – O– заменена на группу R –S– группа

O-тиокарбаматы могут изомеризоваться в S-тиокарбаматы, например, в перегруппировке Ньюмана – Кварта. Карбаматы-тиокарбаматы-дитиокарбаматы-общие- 2D.png

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-14 07:10:20
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте