Kyánamid

Kyánamid je organická zlúčenina so sumárnym vzorcom CN2H2. Táto biela pevná látka sa široko používa v poľnohospodárstve a pri výrobe farmaceutík a iných organických zlúčenín. Používa sa tiež ako liek odstrašujúci od alkoholu. Molekula obsahuje nitrilovú skupinu pripojenú k aminoskupine. Deriváty tejto zlúčeniny sa označujú ako kyánamidy, najbežnejší je kyánamid vápenatý (CaCN2).
Tautoméry a samokondenzácie.
Kyánamid, obsahuje nukleofilné aj elektrofilné miesto v tej istej molekule, prechádza rôznymi reakciami so sebou. Kyánamid existuje v dvoch tautomérom, prvý je N≡CNH2 a druhý je HN=C=NH ("karbodiimidový" tautomér). Prevláda najmä forma N≡CNH2, ale v niekoľkých reakciách (napr. v silylacii) táto diimidová forma sa zdá byť dôležitá.
Kyánamid dimerizuje, čím vzniká 2-kyánoguanidín (dikyándiamid). Táto dimerizácia je nepriaznivo ovplyvnená kyselinami a je inhibovaná nízkymi teplotami. Cyklický trimer sa nazýva melamín.
Výroba.
Kyánamid sa vyrába hydrolýzou kyánamidu vápenatého, ktorý sa zase pripravuje z karbidu vápenatého, prostredníctvom procesu Frank-Caro.
Konverzia sa uskutočňuje na suspenzii.
Reakcie a použitia.
Kyánamid možno považovať za funkčný jednouhlíkový fragment, ktorý môže reagovať ako elektrofil alebo nukleofil. Hlavná reakcia, ktorú vykazuje kyánamid, spočíva v pridaní zlúčenín obsahujúcich kyslý protón. Voda, sírovodík a selenid vodíka reagujú s kyánamidom za vzniku močoviny, tiomočoviny a selenomočoviny:
Týmto spôsobom sa kyánamid správa ako dehydratačné činidlo, a môže tak vyvolať kondenzačné reakcie. Alkoholy, tioly a amíny reagujú analogicky za vzniku alkylizomočovín, „pseudotiomočovín“ a guanidínov. Protivredové liečivo cimetidín sa generuje pomocou takejto reaktivity. Súvisiace reakcie využívajú bifunctionalitu kyánamidu, na heterocykly, a tento druhý reaktivity je základom niekoľkých farmaceutických syntéz, ako je aminopyrimidin imatinibu) a výroba herbicídov amitrol a hexazinón. Liek na ošetrenie vypadávania vlasov minoxidil a antihelmintiká albendazol, flubendazol a mebendazol obsahujú 2-aminoimidazolovú subštruktúru odvodenú od kyánamidu. Kyánamid sa tiež používa pri syntéze ďalších farmaceutických liekov vrátane tirapazamínu, etravirínu, revaprazanu a dasantafilu.
Kyánamidový anión má charakter pseudochalkogénu, a preto sa môže považovať za analogický s vodou alebo sírovodíkom.
Pomocou kyánamidového aniónu, sa pripravujú sekundárne amíny, ktoré nie sú kontaminované primárnymi alebo terciárnymi amínmi, akou je reakcia kyánamidu s alkylhalogenidmi na "N,N"-dialkylkyánamidy, ktoré sa dajú ľahko hydrolyzovať na dialkylamíny a potom dekarboxylovať. Kyánamid sa pridáva v prítomnosti N-brómsukcínimidu k olefinickým dvojitým väzbám. Adičný produkt sa prevedie bázami na N-kyanaziridín, cyklizovaný v prítomnosti kyselín na imidazolíny, ktoré môžu ďalej reagovať na vicinálne diamíny alkalickým štiepením.
Kyánamid je tiež všestranným syntetickým stavebným prvkom pre heterocykly: vytvára 2-aminobenzimidazol s 1,2-diaminobenzénom a vytvára sa s ľahko dostupným cyklickým enamínom 4-(1-cyklohexenyl)morfolínom a s elementárnou sírou a 2-aminotiazol v dobrých výťažkoch.
Dikyánamid sodný je dostupný v dobrom výťažku a vysokej čistote z kyánamidu a kyanogénchloridu ktorý je vhodný ako medziprodukt na syntézu aktívnych farmaceutických zložiek. Guanidínová skupina sa zavádza reakciou kyánamidu so sarkozínom Pri priemyselnej syntéze kreatínu:
Tento spôsob syntézy sa väčšinou vyhýba problematickým nečistotám, ako sú kyselina chlóroctová, kyselina iminodioctová alebo dihydrotriazín, ktoré sa vyskytujú pri iných spôsobov výroby. Fyziologický prekurzor kyselina guanidinooctová sa získa analogicky reakciou kyánamidu s glycínom.
Metódy stabilizácie kyánamidfmelu umožňujú jeho sprístupnenie v priemyselnom meradle. Kvôli silnej afinite k samokondenzácii v alkalickom prostredí (pozri vyššie) sú roztoky kyánamidu stabilizované pridaním 0,5% hmotn. dihydrogenfosforečnanu sodného ako pufru. Tuhý kyánamid sa vyrába opatrným odparením rozpúšťadla a následným pridaním hydrolyticky labilného esteru kyseliny mravčej. Ester absorbuje stopy vlhkosti (potlačenie tvorby močoviny), neutralizuje zásaditosť (amoniak) a neustále uvoľňuje malé množstvo kyseliny mravčej.
Poľnohospodárske využitie.
Kyánamid, pod obchodným názvom Dormex, je bežné poľnohospodárske odbúravadlo používané na jar na stimuláciu rovnomerného otvárania púčikov, skorého lístia a kvitnutia. Kyánamid môže účinne kompenzovať mierny nedostatok chladiacich jednotiek nahromadených po predchádzajúcej jeseni a zachrániť úrodu, ktorá by sa inak stratila. Je obzvlášť efektívny pre dreviny, ako sú bobuľoviny, hrozno, jablká, broskyne a kivi. Predávkovanie, vysoká koncentrácia a chyby v načasovaní aplikácie môžu poškodiť púčiky (najmä broskyňových).
50% vodný roztok kyánamidu sa tiež používa ako biocíd (dezinfekčný prostriedok), najmä v chove ošípaných, pretože účinne ničí salmonely a šigely a bojuje s muchami vo všetkých vývojových štádiách.
Environmentálne aspekty.
Kyánamid sa rozkladá hydrolýzou na močovinu, vynikajúce hnojivo. Huby, ako napríklad "Myrothecium verrucaria", urýchľujú tento proces pomocou enzýmu kyánamid hydratáza.
Kyánamidová funkčná skupina.
Kyánamid je názov pre funkčnú skupinu so vzorcom NCNRR', kde R a R' môžu byť rôzne skupiny. Tieto zlúčeniny sa nazývajú kyanamidy. Jedným z príkladov je naftylkyánamid, C10H7N(H)CN Niektoré kyánamidy sa pripravujú alkyláciou kyánamidu vápenatého. Ďalšie, napríklad naftylové deriváty, sa vyrábajú nepriamo.
Kyánamid vo vesmíre.
Vďaka vysokému trvalému dipólovému momentu (tj. 4,32 ± 0,08 D) bol kyánamid detegovaný spektrálnymi emisiami pochádzajúcimi z molekulárneho mračna Sgr B2 (T &lt;100 K) prostredníctvom jeho mikrovlnných prechodov ako prvá známa medzihviezdna molekula obsahujúca rámec NCN.
Bezpečnosť.
Kyánamid sa používa ako droga odstrašujúca od alkoholu v Kanade, Európe a Japonsku.
U ľudí má kyánamid miernu toxicitu. Bolo hlásené, že expozícia na pracovisku sprejom s obsahom kyanamidu alebo expozícia u ľudí žijúcich v blízkosti miest kde sa používa na postrek, spôsoboval im podráždenie dýchacích ciest, kontaktnú dermatitídu, bolesti hlavy a gastrointestinálne príznaky nevoľnosti, vracania alebo hnačky.