Carbamat
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/41/Carbamate-group-2D.png/220px-Carbamate-group-2D.png)
Els carbamats són compostos orgànics derivats de l'àcid carbàmic (NH₂COOH). Tant els carbamats com els èsters de carbamat, i els àcids carbàmics són grups funcionals que es troben interrelacionats estructuralment i poden ser interconvertits químicament. Els èsters de carbamat s'anomenen també uretans.
Síntesi
[modifica]Els àcids carbàmics deriven d'amines:
- R₂NH + CO₂ → R₂NCO₂H
L'àcid carbàmic és gairebé tan àcid com l'àcid acètic. La ionització d'un protó genera l'anió carbamat, que és la base conjugada de l'àcid carbàmic:
- R₂NCO₂H → R₂NCO₂- + H+
Els carbamats també es poden obtenir a partir de la hidròlisi de cloroformamides:
- R₂NC(O)Cl + H₂O → R₂NCO₂H + HCl
També es pot obtenir a partir d'una reacció de rearranjament de Curtiss, en la qual es fa reaccionar un isocianat amb un alcohol.
- RNCO + R'OH → RNHCO₂R'
Aplicacions
[modifica]La sal inorgànica carbamat d'amoni és produïda a gran escala com intermediari químic en la producció del producte agroquímic urea a partir del amoníaci del diòxid de carboni.
Els carbamats en la bioquímica
[modifica]Els grups N-amino terminals dels residus químics de valina en les cadenes
Els grups
Captura del CO₂ mitjançant la ribulosa 1,5-bisfosfat carboxilasa
[modifica]El carbamat és molt important en la captura del CO₂ inorgànic en la fotosíntesi vegetal. L'enzim RuBisCO (Ribulosa 1,5-bisfosfat carboxilasa/oxigenasa) fixa una molècula de diòxid de carboni en forma de carbamat a l'inici del Cicle de Calvin. En el lloc actiu de l'enzim, un ió Mg2+ es troba unit a uns residus químics dels aminoàcids àcid glutàmic, àcid aspàrtic i lisina, aquesta darrera en forma de carbamat. El carbamat es forma quan la cadena lateral de lisina no carregada pròxima a l'ió reacciona amb una molècula de diòxid de carboni provinent de l'aire, la qual cosa causa que aquesta adquireixi càrrega i per tant sigui capaç d'unir l'ió Mg2+.
Carbamats d'ús comercial
[modifica]Insecticides carbamats
[modifica]![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/00/Carbaryl-2D-skeletal.png/100px-Carbaryl-2D-skeletal.png)
Els insecticides carbamats presenten un grup funcional format per un èster carbamat. Dins d'aquest grup hi ha els insecticides amb el nom d'aldicarb, carbofurà (Furadan), fenoxicarb, carbaril (Sevin), etienocarb, i fenobucarb. L'acció letal contra els insectes és per la inactivació reversible del seu enzim acetilcolinesterasa. Els insecticides organofosforats també inhibeixen aquest enzim però ho fan de manera irreversible, i per tant causen un enverinament i una síndrome colinèrgica molt més severes.[2]
El repel·lent d'insectes icaridin és un carbamat substituït.
Poliuretans
[modifica]Els Poliuretans contenen molts grups carbamat com a part de la seva estructura. El compost químic uretà no és component dels poliuretans. Aquests compostos polimèrics tenen una ampli marge de propietats i es troben comercialment en forma d'escumes elastòmers i sòlids. S'obtenen fent reaccionar diferents tipus d'alcohols amb isocianat.
- RN=C=O + R'OH → RNHC(O)OR'
Conservant i cosmètics
[modifica]L'iodopropinil butilcarbamat és un conservador de la fusta i la pintura i també es fa servir en cosmètics.[3]
Ús en medicina
[modifica]L'uretà o etil carbamat va ser usat fa temps com a agent antineoplàstic i altres propòsits medicinals, però finalment es va mostrar massa tòxic i a la llarga inefectiu.[4] També va ser usat en veterinària.
Alguns altres carbamats es fan servir en farmacoteràpia, per exemple com inhibidors de la colinesterasa neostigmina i rivastigmina, les estructures de les quals estan basades en l'alcaloide natural fisostigmina. Altres exemples són el meprobamat i els seus derivats com són el carisoprodol, felbamat, i tibamat. Tots ells són un grup d'ansiolítics i relaxants musculars àmpliament usats en la dècada de 1960, abans que aparegués la benzodiacepina i que encara s'utilitzen an alguns casos actualment.
Anàlegs sulfurats
[modifica]Els anàlegs de carbamats en els quals un dels seus dos oxígens pot ser substituït per un àtom de sofre reben el nom de tiocarbmats (2 i 3). Si els dos àtoms d'oxigen s'han substituït per sofre són els ditiocarbamats (4), RSC(=S)NR₂.
Hi ha dos tipus d'isòmers estructurals del tiocarbamat:
- O-tiocarbamats (2), ROC(=S)NR₂, en els quals el grup carbonil (C=O) és substituït per un grup tiocarbonil (C=S)
- S-tiocarbamats (3), RSC(=O)NR₂, en els quals el grup R–O– és substituït per un grup R–S–
Els O-tiocarbamats poden isomeritzar-se a S-tiocarbamats, per exemple en la reacció d'arranjament de Newman-Kwart.
Acció contaminant, persistència i degradació
[modifica]La major part dels carbamats es fan servir com insecticides i herbicides. La majoria dels carbamats tenen una baixa toxicitat per la reversibilitat de la seva acció i la seva ràpida degradació. Les abelles en són una excepció i són molt sensibles a la presència de carbamats. Es poden bioacumular en peixos. La seva toxicitat és baixa en els mamífers. La major part dels seus metabòlits són menys tòxics i es biodegraden ràpidament.[5]
La seva baixa pressió de vapor fa que es trobin principalment adsorbits en el sòl i l'aigua. poden ser metabolitzats pels microorganismes del sòl mitjançant hidròlisi o oxidació. La hidròlisi dels carbamats produeix l'alliberament d'alcohol i la formació d'àcid carbàmic, aquest àcid es descompon posteriorment a l'amina i diòxid de carboni.
Referències
[modifica]- ↑ Bartoschek, S.; Vorholt, J. A.; Thauer, R. K.; Geierstanger, B. H. and Griesinger, C., "N-Carboxymethanofuran (carbamate) formation from methanofuran and CO₂ in methanogenic archaea : Thermodynamics and kinetics of the spontaneous reaction", Eur. J. Biochem., 2001, 267, 3130-3138. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.01331.x
- ↑ Robert L. Metcalf “Insect Control” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry” Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.a14_263
- ↑ Badreshia, S «Iodopropynyl butylcarbamate». American Journal of Contact Dermatitis, 13, 2, 2002, pàg. 77–79. DOI: 10.1053/ajcd.2002.30728. ISSN: 1046199X.
- ↑ Holland JR, Hosley H, Scharlau C, Carbone PP, Frei E 3rd, Brindley CO, Hall TC, Shnider BI, Gold GL, Lasagna L, Owens AH Jr, Miller SP «A controlled trial of urethane treatment in multiple myeloma». Blood, 27, 3, 01-03-1966, pàg. 328–42. ISSN: 0006-4971. PMID: 5933438.
- ↑ CARBAMATE PESTICIDES: A GENERAL INTRODUCTION[Enllaç no actiu] (EHC 64, 1986).