2. SZÉNSAVSZÁRMAZÉKOK. Szénsav: H 2 CO 3 Vízvesztéssel szén-dioxiddá alakul, a szén-dioxid a szénsav valódi anhidridje.



Hasonló dokumentumok
H H 2. ábra: A diazometán kötésszerkezete σ-kötések: fekete; π z -kötés: kék, π y -kötés: piros sp-hibrid magányos elektronpár: rózsaszín

IX. Szénhidrátok - (Polihidroxi-aldehidek és ketonok)

Részletes tematika: I. Félév: 1. Hét (4 óra): 2. hét (4 óra): 3. hét (4 óra): 4. hét (4 óra):

SZERVES KÉMIA ANYAGMÉRNÖK BSc NAPPALI TÖRZSANYAG MAKKEM229B

Kétfogú N-donor ligandumok által irányított C-H aktiválási reakciók vizsgálata

A szénhidrátok lebomlása

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

1. KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

Kémiai és fizikai kémiai ismeretek és számítások

Az élő anyag szerkezeti egységei: víz, nukleinsavak, fehérjék. elrendeződés, rend, rendszer, periodikus ismétlődés

Kristályos fullerénszármazékok topokémiai reakciói

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Szakközépiskola évfolyam Kémia évfolyam

Kémia OKTV 2005/2006. II. forduló. Az I. kategória feladatlapja

6. Zárványtestek feldolgozása

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1998

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

A kén tartalmú vegyületeket lúggal főzve szulfid ionok keletkeznek, amelyek az Pb(II) ionokkal a korábban tanultak szerint fekete csapadékot adnak.

Szénsavszármazékok 1

1. KARBONILCSOPORTOT TARTALMAZÓ VEGYÜLETEK

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

KÉMIA OLIMPIÁSZ. 45. évfolyam, 2008/2009 tanév

1. Kolorimetriás mérések A sav-bázis indikátorok olyan "festékek", melyek színüket a ph függvényében

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Olyan magkedvelő részecske, amely (legalább) két különböző atomján képes kötést létesíteni a(z elektrofil) reakciópartnerrel.

KÉMIA. Általános érettségi tantárgyi vizsgakatalógus Splošna matura

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Hőkezelés 2. (PhD) féléves házi feladat. Acélok cementálása. Thiele Ádám WTOSJ2

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

A tűzoltás módjai. A nem tökéletes égéskor keletkező mérgező anyagok

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

Feladatok haladóknak

Gibberellinek. 1. ábra: Gibberellán, gibberellinsav szerkezete. BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 1

KÉMIA. Kiss Árpád Országos Közoktatási Szolgáltató Intézmény Vizsgafejlesztő Központ 2003

A fehérje triptofán enantiomereinek meghatározása

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI FELVÉTELI FELADATOK 2002.

Épületgépészeti csőanyagok kiválasztási szempontjai és szereléstechnikája. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek szeptember 6.

Aminosavak, peptidek, fehérjék

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

A fém kezelésének optimalizálása zománcozás eltt. Dr. Reiner Dickbreder, KIESOV GmbH Mitteilungen, 2005/3

AZ EMÉSZTÉS ÉLETTANA. Fehérjeemésztés kimutatása földigiliszta tápcsatornájában

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek. 6. előadás

6. Ismertesse a tűzoltás módjait és a kézi tűzoltó készüléket! Tűzoltás eredményessége függ: - a tűzeset körűlményétől - a tüzet észlelő személy

IV. Elektrofil addíció

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

SZERVES KÉMIA ANYAGMÉRNÖK BSc NAPPALI TÖRZSANYAG MAKKEM 229BL

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

O k t a t á si Hivatal

1. Melyik az az elem, amelynek csak egy természetes izotópja van? 2. Melyik vegyület molekulájában van az összes atom egy síkban?

SALGÓTARJÁNI MADÁCH IMRE GIMNÁZIUM 3100 Salgótarján, Arany János út 12. Pedagógiai program. Kémia tantárgy kerettanterve

Termoelektromos polimerek és polimerkompozitok

A szénhidrátok az élet szempontjából rendkívül fontos, nélkülözhetetlen vegyületek. A bioszféra szerves anyagainak fő tömegét adó vegyületek.

NANOTECHNOLÓGIA - KÖZÉPISKOLÁSOKNAK NAOTECHNOLOGY FOR STUDENTS

I. Szerves savak és bázisok reszolválása

Biopolimerek 1. Dr. Tábi Tamás Tudományos Munkatárs

XII. Reakciók mikrohullámú térben

NAGYHATÉKONYSÁGÚ FOLYADÉKKROMA- TOGRÁFIA = NAGYNYOMÁSÚ = HPLC

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Gyógyszerhatóanyagok azonosítása és kioldódási vizsgálata tablettából

BIZTONSÁGI ADATLAP Készült az 453/2010/EU rendelete szerint. Felülvizsgálat: Kiállítás dátuma: Verzió: 9 Oldal: 1/10

7. előadás

Sztereokémia, királis molekulák: (királis univerzum, tükörképi világ?) memo: a földi élet királis elemek sokasága!

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

KÉMIA TANMENETEK osztályoknak

ph mérés indikátorokkal

A szénhidrátok lebomlása

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1996

KÉMIA évfolyam. Célok és feladatok

67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon

KOMPOSZTÁLÁS, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A SZENNYVÍZISZAPRA

9. Osztály. Kód. Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

Gázfázisú biokatalízis

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Károlyi Mihály Két Tanítási Nyelvű Közgazdasági Szakközépiskola Kémia Helyi Tanterv. A Károlyi Mihály Két Tanítási Nyelvű Közgazdasági Szakközépiskola

Bevezetés és gyakorlati tanácsok Az első lépés minden tudomány elsajátítása felé az, hogy megértjük az alapjait, és megbízható tudást szerzünk

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok. BME Anyagtudomány és Technológia Tsz.

Szerkesztette: Vizkievicz András

τ Γ ħ (ahol ħ=6, evs) 2.3. A vizsgálati módszer: Mössbauer-spektroszkópia (Forrás: Buszlai Péter, szakdolgozat) A Mössbauer-effektus

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

Klasszikus analitikai módszerek:

BIZTONSÁGI ADATLAP. CAS-szám EU-szám EU-jel R mondat Izopropil-alkohol 70 % F, tűzveszélyes

O 2 R-H 2 C-OH R-H 2 C-O-CH 2 -R R-HC=O

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS

Fejlesztendő területek, kompetenciák:

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

Laboratóriumi gyakorlat kémia OKTV Budapest, április 18. I. kategória 1. feladat

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (25/2014 (VIII.26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Immunhisztokémiai módszerek

EURÓPAI PARLAMENT. Ülésdokumentum

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

HULLADÉK GAZDÁLKODÁS FELDOLGOZÁS IV. Előadás anyag

TÁPANYAGGAZDÁLKODÁS. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

KÉMIA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

Javítóvizsga. Kalász László ÁMK - Izsó Miklós Általános Iskola Elérhető pont: 235 p

BIZTONSÁGI ADATLAP Készült a 453/2010 EU rendelet szerint

Koronikáné Pécsinger Judit

Átírás:

2. ZÉAVZÁMAZÉKK 2.1. zénsavszármazékok szerkezete, elnevezése zénsav: 2 3 Vízvesztéssel szén-dioxiddá alakul, a szén-dioxid a szénsav valódi anhidridje. 2 + 1. ábra: A szénsav szén-dioxid egyensúly A szén-dioxid és származékai szénatomja sp-hibridállapotú, a p y és p z pályákból két delokalizált négynégyelektronos π-rendszer alakul ki. A szén-dioxid és származékai egyszerűsített képletében a delokalizált π-rendszert két (nem valódi) kummulált kettőskötéssel ábrázoljuk, pl.: == A szénsav acilcsoportja a karbonilcsoport: 2. ábra: A karbonilcsoport A szénsav kétértékű sav, savbázis-reakciókban mono- és dianion képződhet belőle: idrogén-karbonát: 3 Karbonát: 3 2 A szénsavban és a szénsavszármazékokban a szén +4 oxidációs állapotú. zénsavszármazékok elnevezésekor a karb szótőt, illetve a belőle képzett karbonil és karbonát neveket használjuk, pl.: zénsav-klorid: l 2 karbonil-diklorid (triviális néven foszgén) zénsav-észter: () 2 dialkil-karbonát zénsav-amid: ( 2 ) 2 karbamid i A kéntartalmú származékok nevét a tio előtaggal képezzük, pl.: Tioszénsav: 2 2 Ditioszénsav: 2 2 Tioszénsav-klorid: l 2 tiokarbonil-diklorid (triviális néven tiofoszgén) Tioszénsav-észter: () 2,-dialkil-tiokarbonát Tioszénsav-amid: ( 2 ) 2 tiokarbamid A vegyes savszármazékok elnevezésekor a mindkét származékra jellemző névelemeket együttesen alkalmazzuk, pl.: zénsav-észter-klorid: l alkil-karbonokloridát zénsav-észter-amid ii : 2 alkil-karbamát Ar alkil--arilkarbamát Ditioszénsav-észter-só iii : 2 K + kálium--alkil-ditiokarbonát Ditioszénsav-amid-só: 2 K + kálium--alkilditiokarbamát i A karbamid egyes származékainak a nevét a latin eredetű urea szótőből képezzük. Pl. biuret ii A szénsav-észter-amidok triviális neve az uretán. iii A ditioszénsav-észter-só triviális neve a xantogenát. 1

Monosavszármazékok elnevezésekor megmarad a sav utótag, pl.: zénsav-monoamid: 2 karbamidsav Monoanionja: 2 karbamát Acilcsoportja: 2 karbamoil Ditioszénsav-monoamid: 2 ditiokarbamidsav zénsav-nitril: ciánsav Monoanion: cianát avamid: 2 ciánamid avklorid: l cián-klorid (triviális néven klórcián) Tioszénsav-nitril: tiociánsav Monoanionja: tiocianát Észtere: alkil-tiocianát A szén-dioxid származékainak az elnevezése, pl.: zén-diszulfid: == Karbodiimid: == Egyes szén-dioxid-származékokat szénsavszármazékok izomereként nevezünk el, pl.: A ciánsav izomerje: == izociánsav -alkil-származéka: == alkil-izocianát -alkil-tioszármazéka: == alkil-izotiocianát Imidoszénsav-származékok elnevezése szénsavszármazék izomereként, vagy triviális névvel, pl.: Az imidoszénsav-amid az izokarbamid: =() 2 Az imidoszénsav-diamid a guanidin: =( 2 ) 2 Az imidoszénsav-észter-amid-só: [( 2 ) 2 ] + l -alkil-izourónium-klorid Az imidotioszénsav-észter-amid-só: [( 2 ) 2 ] + l -alkil-izotiourónium-klorid Az imidoszénsav-diamid-só: [( 2 ) 3 ] + l guanidinium-klorid 2.2. zénsavszármazékok előállítása em szénsavszármazékokból oxidációval, pl.: Foszgén előállítása szén-monoxid oxidációjával: + l 2 l 2 zén-diszulfid előállítása metán oxidációjával: 4 + 4 2 + 2 2 Klór- és brómcián előállítása kálium-cianid oxidációjával: K + lg 2 lg + Klg iánamid-só előállítása kálcium-acetilid oxidációjával: a 2 + 2 a + o A ciánamid-só hidrolízise: a + 2 + 2 2 + a 3 o Karbamid előállítása ciánamidból savkatalizált hidratálással: 2 + 2 ( 2 ) 2 o Tiokarbamid előállítása ciánamid-sóból: a +2 2 ( 2 ) 2 + a Izocianátok előállítása savazidokból urtius-reakcióval: 3 + 2 Mechanizmus: 3-1 0 0. -3-1 3 +3. -1 3-2 -3 +4 3 3. ábra: A urtius-reakció 0 0 + 2

2.3. zénsavszármazékok stabilitása zénsav bomlási mechanizmusa: 2 + 2 4. ábra: A szénsav bomlási egyensúlya A karbamidsav szobahőmérsékleten légköri nyomáson teljesen elbomlik, mert a protonvándorlási hajlam ez esetben nagyobb: 2 3 + 3 5. ábra: A karbamidsav bomlási egyensúlya A karbamid szobahőmérsékleten stabil, mert a protonvándorlási hajlam ez esetben csökkent: 2 2 3 6. ábra: A karbamid bomlási egyensúlya 3 + A ditioszénsav a szénsavnál kevésbé stabil, mert a szén-diszulfid stabilabb: 2 + 2 7. ábra: A ditioszénsav bomlási egyensúlya a nincs lehetőség a protonvándorlásra, a szénsavszármazék nem bomlékony. A szénsavszármazékok sói ezért stabilak. Pl.: Az oltott mész a levegő szén-dioxidjával elreagál: 2 + a() 2 a 3 A mészkő csak erős hevítésre bomlik (mészégetés): a 3 a + 2 A szén-dioxid ammónia feleslegével ammónium-karbamátot képez: + 2 3 3 + 3 8. ábra: Az ammónium-karbamát képződése 4 2 A szén-diszulfid kálium-etoxiddal kálium--etil-ditiokarbonátot képez: + K Et K Et 9. ábra: A kálium--etil-xantogenát képződése A szén-diszulfid dimetil-aminnal lúgos közegben kálium-,-dimetilditiokarbamátot képez: 3

+ K + Me K Me Me Me 10. ábra: A kálium-,-dimetilditiokarbamát képződése 2.4. zénsavszármazékok tautomériája Karbonil-, tiokarbonil- és aminocsoportokat tartalmazó szénsavszármazékok esetén lehetőség nyílik a prototróp tautomer egyensúly kialakulására. Az egyensúlyok helyzetét alapvetően az egyes szénheteroatom-kötések termodinamikai stabilitása befolyásolja. Termodinamikailag preferált a szénoxigén kettőskötés, és nem preferált a szén-nitrogén kettőskötés kialakulása. A kén tulajdonsága e tekintetben az oxigénére hasonlít. Ezért pl.: A karbamid izokarbamid, illetve tiokarbamid izotiokarbamid tautomer egyensúlyok egyértelműen a karbamid, illetve tiokarbamid irányába tolódnak el: 2 2 2 2 2 2 11. ábra: A karbamid és tiokarbamid tautomer egyensúlya A tioszénsav és a ditioszénsav ellenben valódi tautomer rendszert képeznek: 12. ábra: A tioszénsav és a ditioszénsav tautomer egyensúlya A ciánamid karbodiimid tautomer egyensúly egyértelműen a ciánamid irányába tolódik el: 2 13. ábra: A ciánamid tautomer egyensúlya A ciánsav és a tiociánsav ellenben valódi tautomer rendszert képeznek, az egyensúlyok az izociánsav, illetve izotiociánsav felé tolódnak el: 14. ábra: A ciánsav és tiociánsav tautomer egyensúlya 4

2.5. zénsavszármazékok reakciói Az sp hibridállapotú szenet tartalmazó szénsavszármazékok jellemző reakciója a nukleofil addíció. A keletkező sp 2 hibridállapotú szenet tartalmazó szénsavszármazék stabilitásától függően a reakció lehet egyensúlyi, vagy egyirányú. Pl: A szén-dioxid és víz reakciója egyensúlyra vezet: + 2 2 15. ábra: A szén-dioxid és víz reakciója A szén-dioxid és a() 2 reakciója egyirányú folyamat: + a a a 16. ábra: A szén-dioxid és kalcium-hidroxid reakciója + 2 Ugyancsak egyirányú folyamat a ciánamid és ammónia reakciója: 2 + 3 2 3 17. ábra: A ciánamid és ammónia reakciója 2 2 De az egyensúly eltolódhat az elimináció irányába is, pl. ammónia és szén-dioxid reakciója: 3 + 3 18. ábra: A szén-dioxid és ammónia reakciója 2 Amennyiben az sp hibridállapotú szénhez jókilépő-csoport kapcsolódik a reakció eredménye szubsztitúció lesz. Pl.: a brómcián reakciója aminokkal: Me + Me Me Me 19. ábra: A brómcián és dimetil-amin reakciója Me Me A reaktív ciánsav-származékok reakciópartner hiányában önmagukkal lépnek trimerizációs reakcióba: 20. ábra: A brómcián trimerizációja A brómcián trimerje az aromás 2,4,6-tribróm-1,3,5-triazin. 5

2 2 2 2 2 2 21. ábra: A ciánamid és a ciánsav trimerizációja A ciánamid trimerje az aromás 1,3,5-triazin -2,4,6-triamin a melamin triviális nevet kapta. A ciánsav trimerje az aromás 1,3,5-triazin-2,4,6-triol gyors tautomer reakcióban a stabil nem aromás izocianursav formává alakul. iv Az sp 2 hibridállapotú szenet tartalmazó szénsavszármazékok jellemző reakciója az acilezés. Az acilezés lejátszódhat a karbonilcsoportra jellemző mechanizmusokkal, A Ac 1, A Ac 2, B Ac 2, de sokszor az elimináció-addíció a reakciólépések sorrendje. l 3 l 3 l 22. ábra: A metanol acilezése foszgénnel 3 3 2 3 3 2 3 23. ábra: Az aceton-enolát acilezése dimetil-karbonáttal (B Ac 2) 2 2 2 3 3 2 3 24. ábra: A metil-amin acilezése karbamiddal (az eliminációval képződő izociánsavval) Kéntartalmú szénsavszármazékokból nehézfém-oxidokkal hidrogén-szulfid eliminálható. g 3 3 g 3 3 2 25. ábra: Az, -dimetiltiokarbamid reakciója g-dal. Egyes szénsavszármazékok ambidens reakciókészséggel rendelkeznek. Pl. a kálium-cianát a lágy elektrofil metil-jodiddal a -atomon alkilezhető, mert az amidens cianátanionnak a -atom a lágy nukelofil centruma. Ellenben a kálium-tiocianát kinetikusan kontrollált iv A heterociklusoknak csökkent az aromás stabilizációs energiája, így a cianursav izocianursav tautomer egyensúly hajtóereje a = kettőskötés nagy termodinamikai stabilitása lett. 6

reakcióban a -atomon alkilezhető, mert az amidens tiocianát-anionnak a -atom a lágy nukelofil centruma. K I 3 K 3 I 3 K I K I K TDK KK 3 3 3 I K I 26. ábra: A kálium-cianát és kálium-tiocianát alkilezése A metil-izocianát nemcsak a gyorsabban képződő termék, hanem a két lehetséges izomer közül a termodinamikailag stabilabb is, ezért a kálium-cianát alkilezésével metil-cianát nem állítható elő. A kálium-tiocianátból kinetikusan kontrollált reakcióban képződő metil-tiocianát ellenben nem a termodinamikailag stabil izomer, ezért termodinamikus kontroll alkalmazása esetén a reakció terméke a metil-izotiocianát. v A karbamid és a tiokarbamid is eltérő reaktivitással rendelkezik. A karbamid lágy nukleofil reakciócentruma a -atom csökkent reaktivitású, mert a karbonilcsoport jelentős M effektust fejt ki a -atomon lévő magányos elektronpárra. Ezért a karbamid metil-jodiddal nem alkilezhető. A karbamid -atomja csak a metil-jodidnál reaktívabb savkloridokkal acilezhető. A tiokarbamidnak ellenben a lágy nukleofil reakciócentruma a reaktív -atom, ami metil-jodiddal is alkilezhető. A termék az - metilizotiourónium-jodid. Kemény elektrofilekkel, pl. trimetiloxónium-tetrafluoroboráttal, a karbamid is alkilezhető a kemény nukleofil -atomon, a reakcióban -metilizourónium-tetrafluoroborát képződik. 3 3 3 2 2 BF 4 3 BF 4 2 3 3 3 3 2 2 3 I l 2 3 27. ábra: A karbamid alkilezése és acilezése 3 2 3 2 2 3 I I 3 2 2 I 28. ábra: A tiokarbamid alkilezése v Kinetikusan kontrollált reakcióban (a lehető legalacsonyabb hőmérsékleten) a leggyorsabb reakcióban (legkisebb energiagáton keresztül) képződő termék, míg termodinamikusan kontrollált reakcióban (magasabb hőmérsékleten) a legstabilabb termék keletkezik. 7

2.6. zénsavszármazékok fontosabb képviselői 2.6.1. Foszgénből előállítható szénsavszármazékok A foszgén a legreaktívabb szénsavszármazék, könnyen reagál alkoholokkal, illetve aminokkal. A reakciókban képződő hidrogén-klorid megkötésére bázisokat célszerű alkalmazni. Az alkoholokkal képződő monoészter-kloridok, pl. a benzil-karbonokloridát, a foszgénnél kisebb reaktivitású, így izolálható, illetve magasabb hőmérsékleten tovább reagáltatható. A monoészterkloridok (más néven klórhangyasav-észterek) alkoholokkal szénsav diészterekké, aminokkal uretánokká (szénsav-monoamid-észterek) alakíthatóak. Ez utóbbi reakciót használják fel a peptidszintézisekben az aminosavak aminocsoportjának a védésére. A primer aminokkal képződő monoamid-kloridok ellenben nem stabilak, hidrogén-klorid fejlődés mellett izocianátokká alakulnak. vi Az izocianátokat elő lehet még állítani alkáli-cianát alkilezésével, illetve savazidok urtius-lebontásával is. Az izocianátok alkoholokkal uretánokká, míg aminokkal, -alkilezett karbamid-származékokká alakíthatóak. l l K + EtI 3 2 3 Ph 2 Et 2 karbonokloridátok l Ph l Et Et izocianátok Me Et 2 Me Me 2 Me diészterek Ph Et Ph uretánok Et Me Et karbamidok Me 29. ábra: A foszgénből előállítható néhány szénsavszármazék 2.6.2. Karbamid és származékai A karbamid ipari előállítása szén-dioxid és ammónia reakciójával történik. Az egyensúlyi lépéseket nyomás alkalmazásával lehet a termékképződés irányába eltolni. A reakcióban először ammóniumkarbamát keletkezik, amelyből egyensúlyi reakcióban vízkilépés játszódik le. Az így keletkező izociánsavra történő ammónia addíció vezet a karbamid képződéséhez. Wöhler a fenti reakcióban egyensúlyi mértékben képződő ammónium-cianátból állította elő a karbamidot, megdöntve ezzel az ún. vis vitalis elméletet. vi Az izocianátok előállításához három mól amint kell egy mól foszgénhez adagolni, mert két mól amin a felszabaduló 2 mól hidorgén-kloriddal képez ammónium-sót. 8

2 2 3 4 3 Wöhler-szintézis 4 2 3 2 2 2 2 3 2 30. ábra: A karbamid ipari előállítása A karbamid régebbi ipari előállítása kalcium-acetilidből indult ki. A kiindulási vegyületet nitrogénnel magas hőmérsékleten oxidálva a ciánamid kalcium-sója és elemi szén keverékét kapták, amelyből a ciánamidot szén-dioxiddal dúsított vízzel szabadították fel. A ciánamid vizes oldatából az elemi szénnel vegyített kalcium-karbonát kiszűrhető. A ciánamid vizes oldatát savkatalizátor (pl. kénsav) jelenlétében melegítve kapták a karbamidot. a 2 a 2 2 2 3 a 3 / 31. ábra: A karbamid előállítása kalcium-acetilidből 2 2 A karbamid kis reaktivitású lágy nukleofil nitrogénje lágy alkil-halogenidekkel nem alkilezhető, de karbonsavszármazékokkal acilezhető. Dikarbonsav-származékokkal (pl. malonészterrel) reagáltatva a karbamidot heterociklusokat (pl. barbitursavat) kapunk. A karbamid oxigénje kemény elektrofilekkel (pl. dimetil-szulfát) alkilezhető. 2 3 3 I 3 l 2 3 2 ( 3 ) 2 4 2 3 3 2 3 Et Et barbitursav 32. ábra: A karbamid alkilezése és acilezése 9

A karbamid vizes közegben melegítve ammóniát veszítve egyensúlyi reakcióban izociánsavvá alakul. a a reakcióelegyhez az ammóniánál kevésbé illékony és reaktívabb nukleofil reagenst (pl. alkilaminok, hidrazin, stb.) adunk, az izociánsav ez utóbbival reagál el, és az egyensúly az ammónia távozásával a termékképződés irányába tolódik el. ukleofil reagens jelenléte nélkül az izociánsavra egy másik karbamid molekula addícionál biuretet képezve. Az -alkilkarbamidokat alkilammóniumcianátok, a szemikarbazidot hidrazinium-cianát vizes oldatának a melegítésével is elő lehet állítani. 3 3 2 2 3 Me 2 2 3 2 2 biuret 3 2 2 2 2 2 szemikarbazid 33. ábra: A karbamid alkilezése és acilezése 2.6.3. zén-diszulfidból előállítható szénsavszármazékok A szén-diszulfidra bázikus közegben alkoholok és aminok addícionálhatóak, aminok esetén a bázis lehet az amin feleslege is. A kálium--etil-xantogenátot aromás diazónium-sókkal reagáltatva felhasználhatjuk tiofenolok előállítására. Az -alkilditiokarbamát-sókat etil-karbonokloridáttal reagáltatva, majd az így kapott (tioszénsav-amid)-(szénsav-észter)-tioanhidridet lúgosan hidrolizálva alkil-izotiocianátokat lehet előállítani. A szén-diszulfidot 2 mól aril-aminnal reagáltatva, - diariltiokarbamidot kapunk. Ez utóbbi savas hidrolízisével aril-izotiocianátokat lehet előállítani. 2 Ar 2 Et/K 2 2 Ar Ar 2 tiokarbamidok xantogenátok K Et 3 ditiokarbamátok Ar 2 + l - let Ar ditioészterek Et 3 + Ar Et tiofenolok - Et 3 + Ar 3 Ar aril-izotiocianátok alkil-izotiocianátok Et 34. ábra: A szén-diszulfidból előállítható néhány szénsavszármazék 10

Az alifás és aromás aminok szén-diszulfiddal lejátszódó reakcióinak eltérő eredménye az alifás és aromás aminok eltérő bázisosságára vezethető vissza. Az alifás aminok viszonylag erős bázisok, így az első amin addíciója után stabil sót képeznek a ditiokarbamidsavval. Az aromás aminok ellenben gyengébb bázisok, ezért a ditiokarbamidsavval nem képeznek stabil sót, azonban mint nukleofilok rátámadnak a karbonil-szénatomra, és az addíciós-eliminációs reakcióban, hidrogén-szulfid képződés mellett, tiokarbamid keletkezik. A második lépést a hidrogén-szulfid távozása teszi egyirányúvá. Ar 2 Ar Ar 2 Ar 35. ábra: A ditiokarbamid képződése Ar 2 2.6.4. Kálium-tiocianátból előállítható szénsavszármazékok A tiocianát ambidens anion. Kinetikusan kontrollált körülmények között (hűtés) lágy elektrofilekkel (pl. alkil-jodidok) a kénatom körüli lágy nukleofil elektronfelhő reagál el alkil-tiocianátok képződése mellett. Az alkil-tiocianátoknál ellenben az alkil-izotiocianátok stabilisabbak, ezért termodinamikusan kontrollált körülmények között (melegítve) az alkil-izotiocianátok válnak a reakció végtermékévé. Az alkil-tiocianátokat redukálva alkántiolok, míg az alkil-izotiocianátokat redukálva alkil-aminok állíthatóak elő. A redukciós reakciókban mérgező hidrogén-cianid, illetve tioformaldehid keletkezik. Az alkil-izotiocianátokra ammóniát vagy aminokat addícionálva aszimmetrikusan szubsztituált tiokarbamidokhoz jutunk. alkil-tiocianátok Zn/Ac alkántiolok K I KI KI alkil-izotiocianátok Zn/Ac alkil-aminok 2 ' 2 ' 2 tiokarbamidok 36. ábra: A kálium-tiocianátból előállítható néhány szénsavszármazék 2.6.5. Kalcium-acetilidből előállítható szénsavszármazékok A kalcium-acetilidet nitrogénnel magas hőmérsékleten reagáltatva kapjuk a ciánamid-kalcium-só és elemi szén elegyét. Az elegyet szén-dioxiddal dúsított vízzel kezelve szabadítható fel a ciánamid. A ciánamid vizes oldatából a kalcium-karbonát elemi szén elegyet kiszűrve, majd a vizes oldatot savkatalizátor jelenlétében melegítve kapjuk meg a karbamidot. A ciánamid-kalcium-sót 2 mól hidrogén-szulfiddal reagáltatva állíthatjuk elő a tiokarbamidot. A tiokarbamidot alkil-jodiddal a kénatomon alkilezve -alkil-izotiourónium-jodidot kapunk, amelyet savasan hidrolizálva alkántiolt állíthatunk elő. Az -alkil-izotiourónium-jodidot ammóniával reagáltatva guanidinium-jodidot kapunk, amelyet ciánamid és ammónia reakciójából előállított guanidin bázis és hidrogén-jodid-oldat reakciójával is előállíthatunk. 11

a a 2 2 2 2 / 2 2 a 3 / 2 2 a / 3 + 3 2 I 2 2 2 2 I 2 2 2 I 2 I 3 3 + 37. ábra: A kalcium-acetilidből előállítható néhány szénsavszármazék tiolok 2 + 4 + 2 A guanidin az egyik legerősebb szerves bázis, a guanidinium-ion pk a értéke 13,4. A guanidinium-ion gyenge savasságát nagy stabilitása okozza. Az ion szénatomja és három nitrogénatomja is sp 2 planáris hibridállapotú. A négy atom p z pályáiból egy négy atomra kiterjedő, négy M-ból álló, 6 elektront tartalmazó delokalizált π-rendszer jön létre, amelyen a + töltés mind a négy atomon diszpergálódik. 2.6.6. zubsztituált ciánamidok és a belőlük előállítható szénsavszármazékok Monoszubsztituált ciánamidokat állíthatunk elő ciánamid alkil-jodiddal történő alkilezésével, brómcián és alkil-amin reakciójával, illetve monoszubsztituált tiokarbamidból történő hidrogén-szulfid eliminációval. Diszubsztituált ciánamidokat brómcián és dilakil-amin reakciójával állítunk elő. A mono- és diszubsztituált ciánamidokból savas vízaddícióval szubsztituált karbamidokat, míg alkilaminok addíciójával változatosan szubsztituált guanidineket lehet előállítani. ómcián és trialkil-amin reakciójával trialkilciánamidium-bromid sóhoz jutunk, amely hevítve alkil-bromidot eliminálva dilakilciánamiddá alakul át. 2 g 3 + 2 2 I / K 2 3 ' 2 2 I ' ' 2 I 3 + 1) ' 2 2 2) I 38. ábra: zubsztituált ciánamidok előállítása és reakciói 2 ' I 2.6.7. A karbodiimidek Karbodiimideket, -diszubsztituált tiokarbamidokból történő hidrogén-szulfid eliminációval lehet előállítani. Az, -diszubsztituált tiokarbamidok alkil-izotiocianátok és alkil-aminok reakciójában keletkeznek. A karbodiimidek csak diszubsztituált formában léteznek (a monoszubsztituált karbodiimidek monoszubsztituált ciánamidokká izomerizálódnak). A karbodiimidek nagyon reaktív vegyületek, erőteljes vízelvonószerek, a vizet megkötve diszubsztituált karbamidokká alakulnak. 12

Felhasználásuk a peptidszintézisek során jelentős, hiszen karbonsavakat addícionálva azokat erős acilezőszerré alakítják (aktiválják). 2 g ' ' " " ' 39. ábra: A karbodiimidek előállítása és felhasználása savamidok létrehozására. A leggyakrabban használt karbodiimid a diciklohexilkarbodiimid (D), a belőle képződő karbamid az, -diciklohexilkarbamid (DU). 13