В химии , аминооксид , также известный как амин N -оксид или просто N -оксид , является химическим соединением с химической формулой R 3 N + −O − . Он содержит азот - кислород координационную ковалентную связь с тремя дополнительными водородными и / или замещающими -группами , присоединенными к азоту. Иногда его записывают как R 3 N→O или, альтернативно, [1] как R 3 N=O .
В строгом смысле термин аминоксид применяется только к оксидам третичных аминов . Иногда его используют также для аналогичных производных первичных и вторичных аминов.
Примерами оксидов аминов являются пиридин- N -оксид , водорастворимое кристаллическое вещество с температурой плавления 62–67 °C, и N -метилморфолин- N -оксид , который является окислителем.
Оксиды аминов — это поверхностно-активные вещества, которые обычно используются в потребительских товарах, таких как шампуни, кондиционеры, моющие средства и очистители твердых поверхностей. [2] Оксид алкилдиметиламина (длина цепи C10–C16) является наиболее коммерчески используемым оксидом амина. [3] Они считаются классом соединений с высоким объемом производства в более чем одной стране-члене Организации экономического сотрудничества и развития ( ОЭСР ); с годовым объемом производства более 26 000, 16 000 и 6 800 тонн (28 700, 17 600 и 7 500 коротких тонн) в США, Европе и Японии соответственно. [2] В Северной Америке более 95% оксидов аминов используются в чистящих средствах для дома. [4] Они служат стабилизаторами, загустителями, смягчающими средствами, эмульгаторами и кондиционерами с активными концентрациями в диапазоне 0,1–10%. [2] Оставшаяся часть (<5%) используется в средствах личной гигиены, институциональных, коммерческих продуктах [5] и для уникальных запатентованных целей, таких как фотография. [2]
Оксиды аминов используются в качестве защитной группы для аминов и в качестве химических промежуточных продуктов. Оксиды алкиламинов с длинной цепью используются в качестве амфотерных поверхностно-активных веществ и стабилизаторов пены .
Оксиды аминов являются высокополярными молекулами и имеют полярность, близкую к полярности четвертичных аммониевых солей . Малые оксиды аминов очень гидрофильны и обладают превосходной растворимостью в воде и очень плохой растворимостью в большинстве органических растворителей .
Аминоксиды — это слабые основания с p K b около 4,5, которые образуют R 3 N + −OH , катионные гидроксиламины , при протонировании при pH ниже их p K b .
Почти все оксиды аминов получают окислением либо третичных алифатических аминов, либо ароматических N - гетероциклов . Перекись водорода является наиболее распространенным реагентом как в промышленности, так и в академических кругах, однако перкислоты также важны. [6] Более специализированные окислители могут найти нишевое применение, например, кислота Каро или m CPBA . Спонтанные или каталитические реакции с использованием молекулярного кислорода редки. Некоторые другие реакции также будут производить оксиды аминов, такие как ретро-элиминирование Копа , однако они редко используются.
Оксиды аминов проявляют множество видов реакций. [7]
Оксиды аминов являются распространенными метаболитами лекарств и психоактивных препаратов . Примерами являются никотин , золмитриптан и морфин .
Аминоксиды противораковых препаратов были разработаны как пролекарства , которые метаболизируются в раковой ткани с дефицитом кислорода в активный препарат.
Известно, что оксиды аминов (АО) не являются канцерогенами, дермальными сенсибилизаторами или репродуктивными токсинами. Они легко метаболизируются и выводятся при попадании внутрь. Хроническое употребление кроликами привело к снижению веса тела, диарее и помутнению хрусталика при самых низких уровнях наблюдаемых неблагоприятных эффектов (LOAEL) в диапазоне 87–150 мг АО/кВт массы тела/день. Тесты воздействия на кожу человека показали, что через 8 часов менее 1% всасывается в организм. Раздражение глаз, вызванное оксидами аминов и другими поверхностно-активными веществами, является умеренным и временным, без длительных последствий. [2]
Оксиды аминов со средней длиной цепи 12,6 были измерены как водорастворимые на уровне ~410 г/л. Они считаются имеющими низкий потенциал биоаккумуляции в водных видах на основе данных log K ow из длин цепей менее C14 (коэффициент биоконцентрации < 87%). [2] Уровни AO в неочищенном притоке были обнаружены в размере 2,3–27,8 мкг/л, в то время как в сточных водах они были обнаружены в размере 0,4–2,91 мкг/л. Самые высокие концентрации сточных вод были обнаружены в очистных сооружениях с окислительными канавами и капельными фильтрами. В среднем, более 96% удаления было обнаружено при вторичной очистке активированным илом. [3] Острая токсичность для рыб, как указано в 96-часовых тестах LC50, находится в диапазоне 1000–3000 мкг/л для длин углеродной цепи менее C14. Значения LC50 для цепей длиной более C14 варьируются от 600 до 1400 мкг/л. Данные о хронической токсичности для рыб составляют 420 мкг/л. При нормализации до C12.9 NOEC составляет 310 мкг/л для роста и выводимости. [3]