Hidroksilamina

Hidroksilamina adalah senyawa anorganik dengan rumus NH2OH. Bahan murninya adalah kristal putih yang tidak stabil, higroskopis. Namun, hidroksilamina hampir selalu disediakan dan digunakan sebagai larutan berair. Senyawa ini digunakan untuk mempersiapkan oksima, sebuah gugus fungsional penting. Senyawa ini juga merupakan zat antara dalam nitrifikasi biologis. Dalam nitrifikasi biologis, oksidasi NH3 untuk hidroksilamina dimediasi oleh enzim amonia monooksigenase (AMO). Hidroksilamina oksidoreduktase (HAO) lebih lanjut mengoksidasi hidroksilamina menjadi nitrit.

Sejarah 
Hidroksilamina pertama kali dibuat sebagai hidroksilamina hidroklorida pada tahun 1865 oleh kimiawan Jerman Wilhelm Clemens Lossen (1838-1906); ia mereaksikan timah dan asam klorida dengan adanya etil nitrat. Senyawa ini pertama kali disiapkan dalam bentuk murni pada tahun 1891 oleh ahli kimia Belanda Lobry de Bruyn dan oleh kimiawan Prancis Léon Maurice Crismer (1858-1944).

Gugus fungsi 
Turunan tersubstitusi dari hidroksilamina diketahui. Jika hidrogen hidroksil tersubstitusi, ini disebut O-hidroksilamina, jika salah satu dari amina hidrogen diganti, ini disebut suatu N-hydroxylamine. Sama halnya dengan amina biasa, seseorang dapat membedakan hidroksiamina primer, sekunder dan tersier, dua yang terakhir mengacu pada senyawa dimana dua atau tiga hidrogen diganti masing-masing. Contoh senyawa yang mengandung gugus fungsi hidroksilamina adalah N-tert-butil-hidroksilamina atau ikatan glikosida di kaliseamisin. N,O-Dimetilhidroksilamina adalah agen kopling, digunakan untuk mensintesis amida Weinreb.

Produksi 
NH2OH dapat diproduksi melalui beberapa rute. Jalur utama adalah melalui proses Raschig: amonium nitrit berair direduksi dengan HSO3− and SO2 pada 0 °C untuk menghasilkan anion hidroksilamido-N,N-disulfonat:
 NH4NO2 + 2 SO2 + NH3 + H2O → 2 NH + N(OH)(OSO2)

Anion ini kemudian dihidrolisis untuk memberikan (NH3OH)2SO4:
 N(OH)(OSO2) + H2O → NH(OH)(OSO2)− + HSO
 2 NH(OH)(OSO2)− + 2 H2O →  + 

Padatan NH2OH dapat dikumpulkan oleh perlakuan dengan amonia cair. Amonium sulfat, , produk sampingan yang tidak larut dalam amonia cair, dikeluarkan dengan penyaringan; Cairan amonia diuapkan untuk menghasilkan produk yang diinginkan.

Reaksi bersihnya adalah:
2 + 4 + 6 + 6 → 4 + 6 + 2

Garam hidroksilamonium kemudian dapat dikonversi menjadi hidroksilamina oleh netralisasi:
(NH3OH)Cl + NaOBu → NH2OH + NaCl + BuOH

Julius Tafel menemukan bahwa garam hidroksilamina hidroklorida atau sulfat dapat diproduksi oleh reduksi elektrolit dari asam nitrat dengan HCl atau H2SO4 berturut-turut:

HNO3 + 3H2 → NH2OH + 2H2O

Hidroksilamina juga dapat diproduksi dengan reduksi asam nitrat atau kalium nitrit dengan bisulfit:
HNO2 + 2 HSO → N(OH)(OSO2) + H2O → NH(OH)(OSO2)− + HSO
NH(OH)(OSO2)− + H3O+ (100 °C/1 h) → NH3(OH)+ + HSO

Reaksi 
Hidroksilamina bereaksi dengan elektrofil, seperti agen pengalkilasi, yang dapat menempel pada oksigen atau atom nitrogen.:
R-X + NH2OH → R-ONH2 + HX
R-X + NH2OH → R-NHOH + HX

Reaksi NH2OH dengan aldehida atau keton menghasilkan oksima.
R2C=O + NH2OH∙HCl , NaOH → R2C=NOH + NaCl + H2O

Reaksi ini berguna dalam pemurnian keton dan aldehida: jika hidroksilamina ditambahkan ke aldehida atau keton dalam larutan, bentuk oksima, yang umumnya mengendap dari larutan; Pemanasan endapan dengan asam anorganik kemudian mengembalikan aldehida atau keton semula.

Oksima, misalnya, dimetilglioksima, juga digunakan sebagai ligan.

NH2OH bereaksi dengan asam klorosulfonat untuk menghasilkan asam hidroksilamina-O-sulfonat, suatu pereaksi berguna untuk sintesis kaprolaktam.
HOSO2Cl + NH2OH → NH2OSO2OH + HCl

Hidroksilamina (NH2OH), atau hidroksilamina (R-NHOH) dapat direduksi menjadi amina.

NH2OH (Zn/HCl) → NH3
R-NHOH (Zn/HCl) → R-NH2

Hidroksilamina meledak dengan panas:

4 NH2OH + O2 → 2 N2 + 6 H2O

Reaktivitas yang tinggi terjadi sebagai bagian dari isomerisasi struktur parsial NH2OH menjadi amonium oksida (dikenal pula sebagai azana oksida), dengan struktur NH3+O−.

Kegunaan 
Hidroksilamina dan garamnya biasa digunakan sebagai zat pereduksi dengan berbagai reaksi organik dan anorganik. Mereka juga bisa bertindak sebagai antioksidan untuk asam lemak

Dalam sintesis nilon 6, sikloheksanon (1) pertama-tama dikonversi menjadi oksimanya (2); perlakuan pada oksima ini dengan asam menginduksi penataan ulang Beckmann untuk menghasilkan kaprolaktam (3):

Garam nitratnya, hidroksilamonium nitrat, sedang diteliti sebagai propelan roket, keduanya dalam larutan air sebagai monopropelan dan dalam bentuk padatnya sebagai propelan padat.

Senyawa ini juga telah digunakan di masa lalu oleh para ahli biologi untuk mengenalkan mutasi acak dengan mengganti pasangan basa dari G ke A, atau dari C ke T. Senyawa ini digunakan untuk menyelidiki area fungsional gen untuk menjelaskan apa yang terjadi jika fungsinya rusak. Saat ini mutagen lainnya digunakan. Hidroksilamina juga dapat digunakan untuk mengikat secara selektif peptida asparaginil-glisin dalam peptida dan protein. Senyawa ini juga mengikat dan melumpuhkan secara permanen enzim yang mengandung heme (racun). Ini digunakan sebagai inhibitor ireversibel kompleks fotosintesis kompleks evolusi kompleks karena strukturnya yang mirip dengan air.

Sintesis industri alternatif parasetamol yang dikembangkan oleh Hoechst-Celanese melibatkan konversi keton menjadi ketoksima dengan hidroksilamina.

Beberapa penggunaan non kimia meliputi pemindahan rambut dari kulit binatang dan larutan pengembangan fotografi. Dalam industri semikonduktor, hidroksilamina sering menjadi komponen dalam "resist stripper", yang menghilangkan photoresist setelah litografi.

Keamanan dan masalah lingkungan 
Hidroksilamina bisa meledak pada pemanasan. Sifat bahaya eksplosif tidak dipahami dengan baik. Setidaknya dua pabrik yang menangani hidroksilamina telah hancur sejak tahun 1999 dengan hilangnya nyawa. Namun, diketahui bahwa garam besi mempercepat dekomposisi larutan NH2OH 50%. Hidroksilamina dan turunannya lebih aman ditangani dalam bentuk garam.

Senyawa ini adalah iritan pada saluran pernafasan, kulit, mata, dan selaput lendir lainnya. Senyawa ini dapat diserap melalui kulit, berbahaya jika tertelan, dan kemungkinan mutagen.

Sitokrom P460, suatu enzim yang ditemukan di bakteri pengoksid-amonia Nitrosomonas europea, dapat mengkonversi hidroksilamina menjadi dinitrogen oksida, sebuah gas rumah kaca yang ampuh.

Lihat pula 
 Amina

Referensi

Bacaan lebih lanjut 
 Hydroxylamine
 Walters, Michael A. and Andrew B. Hoem. "Hydroxylamine." e-Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2001.
 Schupf Computational Chemistry Lab
 M. W. Rathke A. A. Millard "Boranes in Functionalization of Olefins to Amines: 3-Pinanamine" Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p. 943; Vol. 58, hal. 32. (preparation of hydroxylamine-O-sulfonic acid).

Pranala luar 
 Studi kalorimetrik dekomposisi hidroksilamina
 Info bahan kimia perusahaan BASF
 MSDS
 Ledakan mematikan hidroksilamina di fasilitas Concept Sciences

Gugus fungsi
Amina anorganik
Hidroksida
Bahan kimia fotografi
Bahan bakar roket
Reduktor