Цианамид — органическое соединение с формулой C N 2 H 2 . Это белое твердое вещество широко используется в сельском хозяйстве и производстве фармацевтических препаратов и других органических соединений. Он также используется в качестве препарата, сдерживающего употребление алкоголя . Молекула имеет нитрильную группу, присоединенную к аминогруппе . Производные этого соединения также называются цианамидами, наиболее распространенным из которых является цианамид кальция (CaCN 2 ). [3]
Содержа как нуклеофильный, так и электрофильный сайт в одной и той же молекуле, цианамид вступает в различные реакции сам с собой. Цианамид существует в виде двух таутомеров , один со связью N≡C–NH 2 и другой с формулой HN=C=NH (« карбодиимидный » таутомер). Форма N≡C–NH 2 доминирует, но в нескольких реакциях (например, силилировании ) диимидная форма, по-видимому, важна. [3]
Цианамид димеризуется, образуя 2-цианогуанидин (дициандиамид). Эта димеризация затрудняется или отменяется кислотами и ингибируется низкими температурами. Циклический тример называется меламином . [3]
Цианамид получают путем гидролиза цианамида кальция , который в свою очередь получают из карбида кальция с помощью процесса Франка-Каро . [4]
Конверсия проводится на шламах.
Цианамид можно рассматривать как функциональный фрагмент с одним углеродом, который может реагировать как электрофил или нуклеофил . Основная реакция, демонстрируемая цианамидом, включает присоединение соединений, содержащих кислотный протон. Вода, сероводород и селеноводород реагируют с цианамидом, давая мочевину , тиомочевину и селеномочевину соответственно:
Таким образом, цианамид ведет себя как дегидратирующий агент и, таким образом, может вызывать реакции конденсации. Спирты, тиолы и амины реагируют аналогично, давая алкилизомочевины, изотиомочевины и гуанидины . Противоязвенный препарат циметидин образуется с использованием такой реакционной способности. Связанные реакции используют бифункциональность цианамида для получения гетероциклов , и эта последняя реакционная способность является основой нескольких фармацевтических синтезов, таких как аминопиримидин иматиниб и агрохимикаты амитрол и гексазинон . Лечение выпадения волос миноксидил и антигельминтики альбендазол , флубендазол и мебендазол имеют 2-аминоимидазольные подструктуры, полученные из цианамида. [3] Цианамид также используется в синтезе других фармацевтических препаратов, включая тирапазамин , этравирин , ревапразан и дасантафил.
Анион цианамида имеет характер псевдохалькогена , поэтому цианамид можно рассматривать как аналог воды или сероводорода .
Удобным методом получения вторичных аминов, не загрязненных первичными или третичными аминами, является реакция цианамида с алкилгалогенидами до N,N -диалкилцианамидов, которые легко гидролизуются до диалкиламинов, а затем декарбоксилируются. [5] Цианамид присоединяется в присутствии N-бромсукцинимида к олефиновым двойным связям. Продукт присоединения преобразуется основаниями в N-цианазиридин, [6] циклизуется в присутствии кислот до имидазолинов, которые далее могут реагировать с вицинальными диаминами путем щелочного расщепления. [7]
Цианамид также является универсальным синтетическим строительным блоком для гетероциклов : он образует 2-аминобензимидазол с 1,2-диаминобензолом [8] и образует с легкодоступным циклическим енамин 4-(1-циклогексенил)морфолином [9] и элементарной серой 2-аминотиазол с хорошим выходом. [10]
Дицианамид натрия доступен с хорошим выходом и высокой чистотой из цианамида и цианогенхлорида , [11] [12], который пригоден в качестве промежуточного продукта для синтеза активных фармацевтических ингредиентов. [13] Гуанидиногруппа вводится путем реакции цианамида с саркозином в промышленном синтезе креатина :. [14]
Этот путь синтеза в основном позволяет избежать проблемных примесей, таких как хлоруксусная кислота , иминодиуксусная кислота или дигидротриазин, которые встречаются в других путях. Физиологический предшественник гуанидиноуксусная кислота получается аналогично путем реакции цианамида с глицином .
Методы стабилизации цианамида делают его доступным в промышленных масштабах. Из-за сильного сродства к самоконденсации в щелочной среде (см. выше) растворы цианамида стабилизируются добавлением 0,5 мас.% мононатрийфосфата в качестве буфера. Твердый цианамид получают путем осторожного испарения растворителя и последующего добавления гидролизно-лабильного эфира муравьиной кислоты . Эфир поглощает следы влаги (подавление образования мочевины), нейтрализует щелочность (аммиак) и непрерывно выделяет небольшие количества муравьиной кислоты. [15]
Цианамид под торговым названием Dormex является распространенным сельскохозяйственным средством, нарушающим покой, применяемым весной для стимуляции равномерного раскрытия почек , раннего листопада и цветения. Цианамид может эффективно компенсировать умеренный недостаток охлаждающих единиц, накопленный предыдущей осенью, и спасти урожай, который в противном случае был бы потерян. Он особенно эффективен для древесных растений, таких как черника, виноград, яблоки, персики и киви. Совсем недавно продукт был одобрен для использования на миндале и фисташках в США. Передозировка, высокая концентрация и ошибка во времени нанесения могут повредить почки (особенно персиковых деревьев ). [16] Производители могут избежать повреждений, применяя за 30 дней до распускания почек в соответствии с этикеткой.
50% водный раствор цианамида также используется в качестве биоцида (дезинфицирующего средства), особенно в свиноводстве , поскольку он эффективно убивает сальмонеллу и шигеллу, а также борется с мухами на всех стадиях развития. [17]
Цианамид разлагается путем гидролиза до мочевины, превосходного удобрения. Грибы , такие как Myrothecium verrucaria , ускоряют этот процесс, используя фермент цианамидгидратазу . [18]
Цианамид — это название функциональной группы с формулой R 1 R 2 N−C≡N , где R 1 и R 2 могут быть различными группами. Эти соединения называются цианамидами . Одним из примеров является нафтилцианамид, C 10 H 7 N(CH 3 )CN, который был получен с помощью реакции фон Брауна [19], общего метода превращения третичных аминов в цианамиды с использованием бромциана в качестве реагента. [20] В качестве альтернативы вторичные амины могут атаковать арилцианат, давая карбамимидат; затем нагревание устраняет аренол, давая цианамид. Похожая реакция происходит с сульфонилцианидами, но тиоцианатам требуется тиофильный металл, чтобы вызвать устранение. [21] : 1389
Некоторые цианамиды, где R 1 и R 2 являются идентичными алкильными группами , получаются непосредственно алкилированием соли исходного цианамида. [11] Аналогично, ацилцианамиды могут быть образованы из ацилхлорида и цианамида, часто с основанием. [21] : 1388
Альтернативно, дегидратация мочевин или дегидросульфуризация тиомочевин может производить цианамиды, иногда с перегруппировкой. [21] : 1390–1392 Изонитрилы дихлориды реагируют с аммиаком с образованием цианамидов. [21] : 1392 Будучи более стабильным изомером валентности карбодиимидов , цианамиды образуются, когда карбодиимиды нагреваются или подвергаются электрофильному замещению. [21] : 1393
Вторичные цианамиды стабильны, но первичные цианамиды тримеризуются в соответствующий триазин . [21] : 1398
Цианамиды более кислотные и менее основные, чем алкиламины, протонирующие на терминальном азоте. Однако известны комплексы никеля(0), в которых никель координируется с обоими атомами азота. При протонировании центральный углерод становится очень электрофильным и будет присоединять различные нуклеофилы. [21] : 1393–1395, 1399
Благодаря своему высокому постоянному дипольному моменту (т.е. 4,32 ± 0,08 D) [22] цианамид был обнаружен в спектральных излучениях, исходящих от молекулярного облака Sgr B2 (T < 100 K) через его микроволновые переходы как первая известная межзвездная молекула, содержащая каркас NCN. [23]
Он используется как средство от алкоголизма в Канаде, Европе и Японии. [3]
Цианамид обладает умеренной токсичностью для людей. [24] Сообщалось, что воздействие распыляемого цианамида водорода на рабочем месте или воздействие на людей, живущих в непосредственной близости от места распыления, вызывает раздражение дыхательных путей , контактный дерматит , головную боль и желудочно-кишечные симптомы , такие как тошнота, рвота или диарея . [24]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).