Καρβαμικό οξύ

Καρβαμικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	Καρβαμικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	CH3NO2
Μοριακή μάζα	61,040 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	H2NCOOH
Αριθμός CAS	56-40-6
SMILES	O=C(O)N
InChI	1S/CH3NO2/c2-1(3)4/h2H2,(H,3,4)
PubChem CID	277
ChemSpider ID	271
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	11
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
	Εκτός αあるふぁνにゅー σημειώνεται διαφορετικά, τたうαあるふぁ δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Τたうοおみくろん καρβαμικό οξύ, μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο H₂NCOOH, είναι μみゅーιいおたαあるふぁ οργανική χημική ένωση πぱいοおみくろんυうぷしろん είναι ασταθής υπό κανονικές συνθήκες. Δでるたεいぷしろんνにゅー είναι τたうοおみくろん απλούστερο αμινοξύ, όπως τυπικά φαίνεται, αλλά τたうοおみくろん μονοαμίδιο τたうοおみくろんυうぷしろん ανθρακικού οξέος, τたうοおみくろんυうぷしろん οποίου διαμίδιο αποτελεί ηいーた ουρία, γιατί ηいーた αμινομάδα (NH₂) τたうοおみくろんυうぷしろん είναι άμεσα συνδεμένη μみゅーεいぷしろん καρβονύλιο (C=O), γεγονός πぱいοおみくろんυうぷしろん ορίζει τたうοおみくろん καρβαμικό οξύ ως αμίδιο. Ηいーた σημασία τたうοおみくろんυうぷしろん βρίσκεται περισσότερο σしぐまτたうοおみくろん ότι αποτελεί τたうηいーたνにゅー τυπική μητρική ένωση πぱいοおみくろんυうぷしろん ορίζει τたうαあるふぁ μονοαλκυλο^[1] κかっぱαあるふぁιいおた διαλκυλο παράγωγά τたうοおみくろんυうぷしろん, πぱいοおみくろんυうぷしろん περιγράφονται μみゅーεいぷしろん τたうηいーた γενική ονομαασία «καρβαμικά οξέα», καθώς κかっぱαあるふぁιいおた τους αντίστοιχους εστέρες τους^[2]:

Ηいーた μονοσθενής ρίζα H₂NCO ονομάζεται «καρβαμύλιο». Οおみくろんιいおた καρβαμούλοτρανσφεράσες είναι ειδικά ένζυμα μみゅーεいぷしろん γενικό κωδικό 2.1.3.x κかっぱαあるふぁιいおた έχουν τたうηいーたνにゅー ειδική λειτουργία νにゅーαあるふぁ μεταφέρουν καρβαμύλομάδες κかっぱαあるふぁιいおた παράγωγά τους από μみゅーιいおたαあるふぁ ένωση σしぐまεいぷしろん μみゅーιいおたαあるふぁ άλλη. Τたうαあるふぁ καρβαμικά οξέα είναι ενδιάμεσα σしぐまτたうηいーたνにゅー αποικοδόμηση τたうωおめがνにゅー «προστατευμένων»^[3] εστέρων τους. Ηいーた υδρόλυση ενός τέτοιου εστέρα συνεπάγεται τたうηいーたνにゅー παραγωγή απροστάτευτων καρβαμικών οξέων, πぱいοおみくろんυうぷしろん μみゅーεいぷしろん τたうηいーた σειρά τたうοおみくろんυうぷしろん αυτοδιασπούνται σύντομα σしぐまεいぷしろん διοξείδιο τたうοおみくろんυうぷしろん άνθρακα κかっぱαあるふぁιいおた αμμωνία ή τたうηいーたνにゅー αντίστοιχη αμίνη.

Τたうοおみくろん καρβαμικό οξύ είναι ένα σημαντικό μόριο στους ζωντανών οργανισμών^[4] πぱいοおみくろんυうぷしろん τたうοおみくろん παράγουν ενζυμικά από τたうηいーたνにゅー ουρία.

Ισομέρεια

Μみゅーεいぷしろん βάση τたうοおみくろん χημικό τύπο της, CH₃NO₂, έχει τたうαあるふぁ ακόλουθα 11 ισομερή θέσης:

Νιτρομεθάνιο μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃NO₂
Νιτρώδης μεθυλεστέρας μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃ONO (οおみくろん μεθυλεστέρας τたうοおみくろんυうぷしろん νιτρώδους οξέος).
Υδροξιμινομεθανόλη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: HON=CHOH.
Νιτρωδομεθανόλη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: ONCH₂OH.
Μεθανοϋδροξαμίδιο μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: HCONHOH
1,2,3-διοξαζετιδίνη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .
1,3,2-διοξαζετιδίνη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .
3-υδροξυ-1,2-οξαζιριδίνη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .
Νにゅー-υδροξυ-1,2-οξαζιριδίνη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .
Αμινοδιοξιράνιο μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .
N-μεθυλοδιοξαζιριδίνη μみゅーεいぷしろん σύντομο συντακτικό τύπο: .

Δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[5]
C-H	σしぐま	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C-N	σしぐま	2sp²-2sp³	149 pm	6% C⁺ Νにゅー^-
Νにゅー-H	σしぐま	2sp³-1s	101,7 pm	17% N^- H⁺
C=O	σしぐま	2sp²-2sp²	132 pm	19% C⁺ O^-
	πぱい	2p-2p
C-O	σしぐま	2sp²-2sp³	147 pm	19% C⁺ O^-
O-H	σしぐま	2sp³-1s	96 pm	32% O^- H⁺
Κατανομή φορτίων σしぐまεいぷしろん ουδέτερο μόριο
-O	-0,51
=O	-0,38
-N	-0,28
H(NH₂)	+0,17
H(OH)	+0,32
C	+0,63

Παραγωγή

Απαιτείται ρύθμιση τたうοおみくろんυうぷしろん pH σしぐまτたうοおみくろん pI γがんまιいおたαあるふぁ νにゅーαあるふぁ επιτευχθεί ηいーた κρυστάλλωσή τたうοおみくろんυうぷしろん σしぐまεいぷしろん καθαρή μορφή.

1. Από αλομεθανικό οξύ:

αあるふぁ. Μみゅーεいぷしろん επίδραση αμμωνίας:

$\mathrm {XCOOH+NH_{3}{\xrightarrow {}}H_{2}NCOOH+HX}$

βべーた. Μέσω οργανομαγνησιακών ενώσεων κかっぱαあるふぁιいおた αλαμίνης μみゅーεいぷしろん εστεροποίηση γがんまιいおたαあるふぁ προστασία της καρβοξυλομάδας:

$\mathrm {XCOOH+ROH{\stackrel {-H_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}XCOOR{\xrightarrow[{|Et_{2}O|}]{+Mg}}XMgCOOR{\xrightarrow[{-MgX_{2}}]{+NH_{2}X}}H_{2}NCOOR{\stackrel {+H_{2}O}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}H_{2}NCOOH+ROH}$

Τたうοおみくろん XCOOH είναι μονοαλογονίδιο τたうοおみくろんυうぷしろん ανθρακικού οξέος. Μπορεί λοιπόν νにゅーαあるふぁ παραχθεί μみゅーεいぷしろん επίδραση αλογογονωτικών μέσων σしぐまεいぷしろん αυτό. Πぱい.χかい.:

$\mathrm {3H_{2}CO_{3}+PX_{3}{\xrightarrow {}}3XCOOH+H_{3}PO_{3}}$

2. Από νιτρομεθανικό οξύ μみゅーεいぷしろん αναγωγή:

$\mathrm {O_{2}NCOOH+2Fe+6HCl{\xrightarrow {}}H_{2}NCOOH+2FeCl_{3}+2H_{2}O}$

Τたうοおみくろん O₂NCOOH μπορεί νにゅーαあるふぁ παραχθεί μみゅーεいぷしろん επίδραση AgNO₂ σしぐまεいぷしろん XCOOH:

$\mathrm {XCOOH+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}O_{2}NCOOH+AgCl}$

3. Από οξαλικό οξύ μみゅーεいぷしろん μετροπή σしぐまεいぷしろん μονοαμίδιο κかっぱαあるふぁιいおた αποικοδόμηση - μετάθεση Hofmann:

$\mathrm {HOOCCOOH+ROH{\xrightarrow {}}HOOCCOOR+H_{2}O}$
$\mathrm {HOOCCOOR+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}ClOCCOOR+SO_{2}+HCl}$
$\mathrm {ClOCCOOR+NH_{3}{\xrightarrow {}}H_{2}NOCCOOR+HCl}$
$\mathrm {H_{2}NOCCOOR+KBrO{\xrightarrow {}}H_{2}NCOOR+KBr+CO_{2}}$
$\mathrm {H_{2}NCOOR+H_{2}O{\xrightarrow {}}H_{2}NCOOH+ROH}$

4. Από κυαναμίδιο μみゅーεいぷしろん υδρόλυση:

$\mathrm {NH_{2}CN+2H_{2}O{\xrightarrow {}}H_{2}NCOOH+NH_{3}}$

Τたうοおみくろん NH₂CN μπορεί νにゅーαあるふぁ παραχθεί μみゅーεいぷしろん επίδραση NaCN σしぐまεいぷしろん αλαμίνη:

$\mathrm {NH_{2}X+NaCN{\xrightarrow {}}NH_{2}CN+NaX}$

Ηいーた NH₂X μπορεί νにゅーαあるふぁ παραχθεί από τたうηいーたνにゅー αμμωνία ως εξής:

$\mathrm {NH_{3}+NaOX{\xrightarrow {}}NH_{2}X+NaOH}$

Χημικές ιδιότητες κかっぱαあるふぁιいおた παράγωγα

1. Ιονισμός:

$\mathrm {{}^{+}H_{3}NCOOH{\stackrel {+OH^{-}}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}{}^{+}H_{3}NCOO^{-}+H_{2}O{\stackrel {+OH^{-}}{\overrightarrow {\longleftarrow }}}H_{2}NCOO^{-}+H_{2}O}$

Σしぐまεいぷしろん υδατικά διαλύματα:

Γがんまιいおたαあるふぁ pH<pK₁ ιονίζεται ηいーた αμινομάδα (αριστερά).
Γがんまιいおたαあるふぁ pH=pI ιονίζονται κかっぱαあるふぁιいおた ηいーた αμινομάδα κかっぱαあるふぁιいおた ηいーた καρβοξυλομάδα (κέντρο).
Γがんまιいおたαあるふぁ pH>pK₂ ιονίζεται μόνο ηいーた καρβοξυλομάδα (δεξιά).

2. Παραγωγή αλάτων μみゅーεいぷしろん οξέα κかっぱαあるふぁιいおた βάσεις. Πぱい.χかい.:

$\mathrm {H_{2}NCOOH+HCl{\xrightarrow {}}ClH_{3}NCOOH}$
κかっぱαあるふぁιいおた
$\mathrm {H_{2}NCOOH+NaOH{\xrightarrow {}}H_{2}NCOONa+H_{2}O}$

3. Εστεροποίηση:

$\mathrm {H_{2}NCOOH+ROH{\overrightarrow {\longleftarrow }}H_{2}NCOOR+H_{2}O}$

4. Επίδραση αλκυλοαλογονιδίων:

$\mathrm {H_{2}NCOOH+RX{\xrightarrow {}}RNHCOOH+HX}$

5. Επίδραση ακυλοαλογονιδίων:

$\mathrm {H_{2}NCOOH+RCOX{\xrightarrow {}}RCONHCOOH+HX}$

6. Επίδραση καρβενίων. Πぱい.χかい. μεθυλενίου:

$\mathrm {H_{2}NCOOH+CH_{2}N_{2}{\xrightarrow {hv}}{\frac {1}{2}}CH_{3}NHCOOH+{\frac {1}{4}}H_{2}NCOOCH_{3}+N_{2}+{\frac {1}{4}}NH_{3}+{\frac {1}{4}}}$ 2-αμινο-2-υδροξυοξιράνιο

7. Αυτοδιάσπαση:

$\mathrm {H_{2}NCOOH{\xrightarrow {}}CO_{2}+NH_{3}}$

Αναφορές κかっぱαあるふぁιいおた σημειώσεις

↑ Μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー «πλατιά» έννοια «αλκυλο», δηλαδή οποιαδήποτε οργανική ρίζα.
↑ Thomas L. Lemke. (2003). Review of organic functional groups : introduction to medicinal organic chemistry. Philadelphia, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins. σしぐまεいぷしろんλらむだ. 63. ISBN 9780781743815.
↑ Ηいーた εστεροποίηση οξέων είναι μみゅーιいおたαあるふぁ μέθοδος «προστασίας» τους από ανεπιθύμητες αντιδράσεις.
↑ R.K. Khanna, M.H. Moore. (1998). «A 55». Carbamic acid: molecular structure and IR spectra (pii: S1386-1425(98)00228-5) (PDF). Greenbelt, MD.: Elsevier. σελίδες 961–967.
↑ Τたうαあるふぁ δεδομένα προέρχονται εいぷしろんνにゅー μέρει από τたうοおみくろん «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company κかっぱαあるふぁιいおた Ασκήσεις κかっぱαあるふぁιいおた προβλήματα Οργανικής Χημείας Νにゅー. Αあるふぁ. Πετάση 1982, Σしぐまεいぷしろんλらむだ. 34. Οおみくろんιいおた ηλεκτραρνητικότητες κατά Pauling, από τις οποίες υπολογίστηκε οおみくろん ιονισμός, προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων τたうωおめがνにゅー χημικών στοιχείων άνθρακας, υδρογόνο, οξυγόνο κかっぱαあるふぁιいおた άζωτο.

Πηγές

SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μみゅーτたうφふぁい. Αあるふぁ. Βάρβογλη, 1999
«Ασκήσεις κかっぱαあるふぁιいおた προβλήματα Οργανικής Χημείας» Νにゅー. Αあるふぁ. Πετάση 1982
Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
Καραγκιοζίδη Σしぐま. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων σしぐまτたうαあるふぁ Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ ΈκδοσηΘεσσαλονίκη 1991
Νικολάου Εいぷしろん. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
Δημητρίου Νにゅー. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑあるふぁΠぱいΘしーた, θεσσαλονίκη 1983
Νικολάου Εいぷしろん. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
Διαδικτυακοί τόποι πぱいοおみくろんυうぷしろん αναφέρονται στις «Αναφορές κかっぱαあるふぁιいおた παρατηρήσεις».

[1] Μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー «πλατιά» έννοια «αλκυλο», δηλαδή οποιαδήποτε οργανική ρίζα.

[2] Thomas L. Lemke. (2003). Review of organic functional groups : introduction to medicinal organic chemistry. Philadelphia, Pa.: Lippincott Williams & Wilkins. σしぐまεいぷしろんλらむだ. 63. ISBN 9780781743815.

[3] Ηいーた εστεροποίηση οξέων είναι μみゅーιいおたαあるふぁ μέθοδος «προστασίας» τους από ανεπιθύμητες αντιδράσεις.

[4] R.K. Khanna, M.H. Moore. (1998). «A 55». Carbamic acid: molecular structure and IR spectra (pii: S1386-1425(98)00228-5) (PDF). Greenbelt, MD.: Elsevier. σελίδες 961–967.

[5] Τたうαあるふぁ δεδομένα προέρχονται εいぷしろんνにゅー μέρει από τたうοおみくろん «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company κかっぱαあるふぁιいおた Ασκήσεις κかっぱαあるふぁιいおた προβλήματα Οργανικής Χημείας Νにゅー. Αあるふぁ. Πετάση 1982, Σしぐまεいぷしろんλらむだ. 34. Οおみくろんιいおた ηλεκτραρνητικότητες κατά Pauling, από τις οποίες υπολογίστηκε οおみくろん ιονισμός, προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων τたうωおめがνにゅー χημικών στοιχείων άνθρακας, υδρογόνο, οξυγόνο κかっぱαあるふぁιいおた άζωτο.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]