Ureas - Ureas

Biotin , ein wasserlösliches B-Vitamin , ist ein Harnstoff.

In der Chemie sind Harnstoffe eine Klasse organischer Verbindungen mit der Formel (R 2 N) 2 CO, wobei R = H, Alkyl, Aryl usw. Zusätzlich zur Beschreibung einer spezifischen chemischen Verbindung (H 2 N) 2 CO). Harnstoff ist der Name einer funktionellen Gruppe , die in vielen Verbindungen und Materialien von praktischem und theoretischem Interesse vorkommt. Im Allgemeinen sind Harnstoffe farblose kristalline Feststoffe, die aufgrund des Vorhandenseins weniger Wasserstoffbrücken niedrigere Schmelzpunkte aufweisen als Harnstoff selbst.

Struktur von N, N'-Diphenylharnstoff mit intermolekularer Wasserstoffbindung.

Synthese

Ureas können auf viele Arten hergestellt werden, jedoch selten durch direkte Karbonisierung, die der Weg zum Harnstoff selbst ist. Stattdessen können Methoden nach solchen klassifiziert werden, die die Harnstofffunktionalität zusammensetzen, und nach solchen, die mit vorgeformtem Harnstoff beginnen.

Zusammenbau der N-substituierten Harnstofffunktionalität

Die Phosgenierung beinhaltet die Reaktion von Aminen mit Phosgen über das Isocyanat (oder Carbamoylchlorid ) als Zwischenprodukt:

COCl 2 + R 2 NH → R 2 NC (O) Cl + HCl
COCl 2 + RNH 2 → RNCO + 2 HCl

Gesamtreaktion:

COCl 2 + 2 R 2 NH → (R 2 N) 2 CO + 2 HCl

Tetramethylharnstoff wird auf diese Weise hergestellt und im Allgemeinen liefern sekundäre Amine zuverlässige Ergebnisse. Reaktionen mit primären Aminen müssen sorgfältig kontrolliert werden, da das Isocyanat-Zwischenprodukt mit dem Harnstoff unter Bildung eines Biurets reagieren kann :

R 2 NC (O) N (H) R '+ R NCO → R 2 NC (O) NR'C (O) NHR

Unsymmetrische Harnstoffe entstehen durch Kondensation von Isocyanaten mit Aminen:

RNCO + R ' 2 NH → (R' 2 N) (R (H) N) CO

Analog werden unsymmetrische Primärharnstoffe durch Kondensation von Ammoniumsalzen und Alkalimetallcyanaten erzeugt:

Na + NCO - + [R 2 NH 2 ] Cl → (R ' 2 N) (H 2 N) CO + NaCl

Der künstliche Süßstoff Dulcin entsteht durch Kondensation von Ethoxyanilin mit Kaliumcyanat. Si (NCO) 4 wird auch als Vorstufe für solche unsymmetrischen Harnstoffe verwendet.

Bis (hydroxymethyl) harnstoff und verwandte Verbindungen sind Additive für permanente Presskleidung.
Isobutylidendiharnstoff .

Die sehr hohen Toxizitäten von Verbindungen wie Phosgen und Isocyanaten machen es unattraktiv, mit ihnen zu arbeiten, und es gab einen Drang nach sichereren Reagenzien. Diese waren traditionell teurer und beschränkten sich daher meist auf Arbeiten im Labormaßstab.

Aus Harnstoff

Harnstoff wird mit Alkyl- und Arylaminen transamidiert :

(H 2 N) 2 CO + R 2 NH → (R 2 N) (H 2 N) CO + NH 3
(R 2 N) (H 2 N) CO + R 2 NH → (R 2 N) 2 CO + NH 3

Diese Reaktionen werden zur Herstellung von cyclischen Harnstoffen verwendet. Monomethylharnstoff, Vorläufer von Theobromin , wird aus Methylamin und Harnstoff hergestellt. Phenylharnstoff wird ähnlich hergestellt, jedoch aus Aniliniumchlorid:

(H 2 N) 2 CO + [R 2 NH 2 ] Cl → (R 2 N) (H 2 N) CO + NH 4 Cl

Ureas, die NH-Bindungen enthalten, einschließlich Harnstoff selbst, werden leicht durch Aldehyde alkyliert. Die Produkte sind α-Hydroxyalkylharnstoffe. Formaldehyd ergibt den Bis (hydroxymethyl) harnstoff , ein Zwischenprodukt bei der Bildung von Harnstoff-Formaldehyd-Harzen . Cyclische Harnstoffe entstehen durch Glyoxal ((CHO) 2 ):

(H 2 N) 2 CO + (CHO) 2 → (CH (OH) NH) 2 CO

Zwei Äquivalente Harnstoff kondensieren mit Isobutyraldehyd und ergeben das Alkylidenderivat:

2 (H 2 N) 2 CO + OC (H) CHMe 2 → (H 2 N) C (O) NH] 2 CHCHMe 2 + H 2 O.

Dieses Derivat, Isobutylidendiharnstoff , wird als Dünger mit langsamer Freisetzung verwendet, da es im Boden langsam hydrolysiert und zu Harnstoff zurückkehrt, einer hervorragenden Quelle für festen Stickstoff.

Verweise

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