stringtranslate.com

формамид

Формамид — это амид, полученный из муравьиной кислоты . Это бесцветная жидкость, которая смешивается с водой и имеет запах, похожий на запах аммиака . Это химическое сырье для производства сульфаниламидных препаратов и других фармацевтических препаратов , гербицидов и пестицидов , а также в производстве синильной кислоты . Он использовался в качестве смягчителя для бумаги и волокна. Он является растворителем для многих ионных соединений . Он также использовался в качестве растворителя для смол и пластификаторов . [4] Некоторые астробиологи предполагают, что он может быть альтернативой воде как основному растворителю в других формах жизни. [5]

Формамиды — это соединения типа RR′NCHO. Одним из важных формамидов является диметилформамид , (CH 3 ) 2 NCHO.

Производство

Историческое производство

В прошлом формамид получали путем обработки муравьиной кислоты аммиаком , в результате чего получался формиат аммония , который, в свою очередь, при нагревании давал формамид: [6]

НСООН + NH3 → HCOO−
Нью-Гэмпшир+
4
HCOO−
Нью-Гэмпшир+
4→ HCONH2 + H2O​​

Формамид также образуется при аминолизе этилформиата : [7]

HCOOCH 2 CH 3 + NH 3 → HCONH 2 + CH 3 CH 2 OH

Современное производство

Текущий промышленный процесс производства формамида включает карбонилирование аммиака: [4]

CO + NH3 → HCONH2

Альтернативный двухстадийный процесс включает аммонолиз метилформиата , который образуется из оксида углерода и метанола :

CO + CH3OH → HCOOCH3
HCO2CH3 + NH3 → HCONH2 + CH3OH​​​​

Приложения

Формамид используется в промышленном производстве цианистого водорода . Он также используется в качестве растворителя для обработки различных полимеров, таких как полиакрилонитрил . [8]

Реакции

При нагревании выше 100 °C формамид разлагается на оксид углерода и аммиак.

HCONH2 → CO + NH3

Реакция медленная ниже 160 °C, но ускоряется после этого. При очень высоких температурах продукты реакции смещаются в цианистый водород (HCN) и воду вместо этого:

HC( O )NH2 → HCN + H2O

Тот же эффект происходит в присутствии твердых кислотных катализаторов. [8]

Нишевые или лабораторные приложения

Формамид входит в состав криопротекторных витрификационных смесей, используемых для криоконсервации тканей и органов .

Формамид также используется в качестве стабилизатора РНК в гель-электрофорезе путем деионизации РНК. В капиллярном электрофорезе он используется для стабилизации (отдельных) цепей денатурированной ДНК.

Другое применение — добавление в золь-гель растворы для предотвращения растрескивания во время спекания .

Формамид в чистом виде использовался в качестве альтернативного растворителя для электростатической самосборки полимерных нанопленок. [9]

Формамид используется для получения первичных аминов непосредственно из кетонов через их N-формильные производные с использованием реакции Лейкарта .

Биохимия

Цикл метаногенеза , показывающий два промежуточных продукта, содержащих формамид. [10]

Формамиды являются промежуточными продуктами в цикле метаногенеза .

Пребиотическая химия

Формамид был предложен в качестве альтернативного растворителя воде, возможно, с возможностью поддерживать жизнь с альтернативной биохимией, чем та, что в настоящее время существует на Земле. Он образуется путем гидролиза цианистого водорода. С большим дипольным моментом его сольватационные свойства аналогичны свойствам воды. [11]

Было показано, что формамид преобразуется в следы гуанина при нагревании в присутствии ультрафиолетового света. [12]

Было показано, что в формамиде происходит несколько пребиотических химических реакций, приводящих к образованию производных аминокислот. [13]

Безопасность

Не рекомендуется контакт с кожей и глазами. При LD50 граммов на кг формамид имеет низкую острую токсичность. Он также имеет низкую мутагенность. [8]

Формамид классифицируется как токсичное вещество для репродуктивного здоровья. [14]

Ссылки

  1. ^ Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. стр. 841. doi :10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4Традиционное название « формамид » сохранено для HCO-NH 2 и является предпочтительным названием ИЮПАК.
  2. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0295". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ FG Bordwell; JE Bartmess; JA Hautala (1978). «Влияние алкила на равновесную кислотность углеродных кислот в протонных и диполярных апротонных средах и газовой фазе». J. Org. Chem. 43 (16): 3095–3101. doi :10.1021/jo00410a001.
  4. ^ ab Hohn, A. (1999). "Формамид". В Kroschwitz, Jacqueline I. (ред.). Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology (4-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. стр. 943–944. ISBN 978-0471419617.
  5. ^ «Как улучшить поиск инопланетян». The Economist .
  6. ^ Лорин, М. (1864). «Получение формамида с помощью формиатов и оксалатов». The Chemical News and Journal of Physical Science . IX : 291. Получено 14 июня 2014 г.
  7. ^ Фелпс, IK; Деминг, CD (1908). «Получение формамида из этилформиата и гидроксида аммония». The Chemical News and Journal of Physical Science . 97 : 86–87 . Получено 14 июня 2014 г.
  8. ^ abc Bipp, H.; Kieczka, H. (2012). "Формамиды". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a12_001.pub2. ISBN 978-3527306732.
  9. ^ Вимал К. Каминени; Юрий М. Львов; Таббета А. Доббинс (2007). «Послойная наносборка полиэлектролитов с использованием формамида в качестве рабочей среды». Langmuir . 23 (14): 7423–7427. doi :10.1021/la700465n. PMID  17536845.
  10. ^ Thauer, RK (1998). «Биохимия метаногенеза: дань уважения Марджори Стивенсон». Микробиология . 144 : 2377–2406. doi : 10.1099/00221287-144-9-2377 . PMID  9782487.
  11. ^ Комитет по пределам органической жизни в планетарных системах (2007). Пределы органической жизни в планетарных системах. Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. стр. 74. ISBN 978-0-309-66906-1. Получено 29-08-2012 .
  12. ^ «Происхождение жизни: добавление ультрафиолетового света помогает сформировать «недостающий G» в строительных блоках РНК». Science Daily . 14 июня 2010 г.
  13. ^ Грин, NJ; Рассел, DA; Таннер, SH; Сазерленд, JD (2023). «Пребиотический синтез N-формиламинонитрилов и производных в формамиде». Журнал Американского химического общества . 145 (19): 10533–10541. doi : 10.1021/jacs.2c13306 . PMC 10197134. PMID  37146260 . 
  14. ^ «Документ поддержки для идентификации формамида как вещества, вызывающего очень высокую озабоченность из-за его свойств cmr1». Европейское химическое агентство .