Carbamate

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Cấu trúc hóa học của carbamate

Một carbamate là một hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ axit carbamic (NH 2 COOH). Một nhóm carbamate, este carbamate (ví dụ ethyl carbamate) và axit carbamic là các nhóm chức có liên quan đến cấu trúc và thường được xen kẽ hóa học. Este carbamate còn được gọi là niệu đạo.

Tổng hợp[sửa | sửa mã nguồn]

Axit carbamic không ổn định, nhưng muối của các axit khó nắm bắt này đã được biết đến. Ví dụ, ammonium carbamate được tạo ra bằng cách xử lý amoniac bằng carbon dioxit:

2 NH 3 + CO 2 → NH 4 [H 2 NCO 2 ]

Carbamate cũng phát sinh thông qua quá trình khử cồn của chloroformamides:

R 2 NC (O) Cl + R'OH → R 2 NCO 2 R '+ HCl

Ngoài ra, cabamate có thể được hình thành từ chloroformateamin:

R'OC (O) Cl + R 2 NH → R 2 NCO 2 R '+ HCl

Carbamate có thể được hình thành từ sự sắp xếp lại của Curtius, nơi các isocyanate được hình thành được phản ứng với một loại rượu.

RCON 3 → RNCO + N 2
RNCO + ROH → RNHCO 2 R

Ứng dụng và sự xuất hiện[sửa | sửa mã nguồn]

Mặc dù hầu hết các bài viết này liên quan đến carbamate hữu cơ, nhưng muối ammonium carbamate vô cơ được sản xuất trên quy mô lớn như một chất trung gian trong sản xuất urê hóa học hàng hóa từ amoniaccarbon dioxit.

Trong hóa sinh[sửa | sửa mã nguồn]

Các nhóm amino N-terminal của dư lượng valine trong chuỗi α- và của deoxyhemoglobin tồn tại dưới dạng carbamate. Chúng giúp ổn định protein, khi nó trở thành deoxyhemoglobin và làm tăng khả năng giải phóng các phân tử oxy còn lại liên kết với protein. Không nên nhầm lẫn hiệu ứng ổn định này với hiệu ứng Bohr (một hiệu ứng gián tiếp gây ra bởi carbon dioxide).

Các nhóm-amino của dư lượng lysine trong urease và phosphotriesterase cũng có carbamate. Carbamate có nguồn gốc từ aminoimidazole là chất trung gian trong sinh tổng hợp inosine. Carbamoyl phosphate được tạo ra từ carboxyphosphate chứ không phải CO 2.[1]

Thu giữ CO 2 bằng ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase[sửa | sửa mã nguồn]

Có lẽ carbamate quan trọng nhất là chất liên quan đến việc thu giữ CO 2 của thực vật. Quá trình này là cần thiết cho sự tăng trưởng của họ. Enzym ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase / oxyase (RuBisCO) cố định một phân tử carbon dioxide là phosphoglycerate trong chu trình Calvin. Tại vị trí hoạt động của enzyme, một ion Mg 2+ liên kết với dư lượng glutamateaspartate cũng như một carbamate lysine. Carbamate được hình thành khi chuỗi bên lysine không tích điện gần ion phản ứng với phân tử carbon dioxide từ không khí (không phải là phân tử carbon dioxide cơ chất), sau đó làm cho nó tích điện và do đó có thể liên kết với ion Mg 2+.

Sự hình thành carbamate là một bước quan trọng trong việc hình thành sinh khối từ carbon dioxide trong khí quyển.

Hóa học vô cơ[sửa | sửa mã nguồn]

Một số trong những nhóm amin bảo vệ phổ biến nhất, chẳng hạn như BOC, FMOC, CBZTroc là carbamate.

Hợp chất carbamate thương mại[sửa | sửa mã nguồn]

Thuốc trừ sâu carbamate[sửa | sửa mã nguồn]

Thuốc trừ sâu carbamate Carbaryl.

Cái gọi là thuốc trừ sâu carbamate có nhóm chức ester carbamate. Bao gồm trong nhóm này là aldicarb (Temik), carbofuran (Furadan), carbaryl (Sevin), ethienocarb, fenobucarb, oxamyl, và methomyl. Những loại thuốc trừ sâu này tiêu diệt côn trùng bằng cách làm bất hoạt enzyme acetylcholinesterase.[2] Thuốc trừ sâu organophosphate cũng ức chế enzyme này, mặc dù không thể đảo ngược và gây ra một dạng ngộ độc cholinergic nghiêm trọng hơn.[3]

Fenoxycarb có một nhóm carbamate nhưng hoạt động như một chất bắt chước hoóc môn vị thành niên, chứ không phải là bất hoạt acetylcholinesterase.[4]

Chất chống côn trùng icaridin là một carbamate thay thế.

Chất độc thần kinh carbamate

Trong khi các chất ức chế acetylcholinesterase carbamate thường được gọi là "thuốc trừ sâu carbamate" do tính chọn lọc cao của chúng đối với các enzyme acetylcholinesterase của côn trùng đối với các phiên bản của động vật có vú, các hợp chất mạnh nhất như aldicarbcarbofuran vẫn có khả năng ức chế enzyme acetyl ở động vật có vú. rằng chúng có nguy cơ gây ngộ độc đáng kể cho con người, đặc biệt là khi được sử dụng với số lượng lớn cho các ứng dụng nông nghiệp. Các chất ức chế acetylcholinesterase dựa trên carbamate khác được biết đến với độc tính cao hơn đối với con người, và một số như T-1123EA-3990 đã được điều tra để sử dụng cho mục đích quân sự tiềm năng như là tác nhân thần kinh. Tuy nhiên, vì tất cả các hợp chất thuộc loại này đều có nhóm amoni bậc bốn với điện tích dương vĩnh viễn, chúng có khả năng thâm nhập hàng rào máu não kém và cũng chỉ ổn định dưới dạng muối tinh thể hoặc dung dịch nước, và do đó không được coi là có đặc tính phù hợp cho vũ khí hóa.[5][6]

Polyurethan[sửa | sửa mã nguồn]

Polyurethan chứa nhiều nhóm carbamate như là một phần của cấu trúc của chúng. "Urethane" trong tên "polyurethane" dùng để chỉ các nhóm carbamate này; thuật ngữ "liên kết urethane" mô tả cách carbamate trùng hợp. Ngược lại, chất thường được gọi là "urethane", ethyl carbamate, không phải là thành phần của polyurethan, cũng không được sử dụng trong sản xuất. Niệu đạo thường được hình thành do phản ứng của rượu với isocyanate. Thông thường, niệu đạo được tạo ra bởi một tuyến đường không phải isocyanate được gọi là carbamate.

Polyme polyurethane có một loạt các tính chất và có sẵn trên thị trường dưới dạng bọt, chất đàn hồi và chất rắn. Thông thường, polyme polyurethane được tạo ra bằng cách kết hợp diisocyanate, ví dụ như toluene diisocyanatediols, trong đó các nhóm carbamate được hình thành do phản ứng của alcol với isocyanate:

RN = C = O + R′OH → RNHC (O) OR'

Chất bảo quản và mỹ phẩm[sửa | sửa mã nguồn]

Iodopropynyl butylcarbamate là một chất bảo quản gỗ và sơn và được sử dụng trong mỹ phẩm.[7]

Dược phẩm[sửa | sửa mã nguồn]

Urethane (ethyl carbamate) từng được sản xuất thương mại tại Hoa Kỳ dưới dạng tác nhân hóa trị và cho các mục đích y học khác. Nó được tìm thấy là độc hại và phần lớn là không hiệu quả.[8] Nó đôi khi được sử dụng như một loại thuốc thú y.

Bên cạnh đó, một số carbamate được sử dụng trong nhân dược lý, ví dụ, các acetylcholinesterase chất ức chế neostigminerivastigmine, có cấu trúc hóa học được dựa trên tự nhiên alkaloid physostigmine. Các ví dụ khác là meprobamate và các dẫn xuất của nó như carisoprodol, felbamate, mebutamatetybamate, một nhóm thuốc anxiolyticthuốc giãn cơ được sử dụng rộng rãi trong những năm 1960 trước khi sự gia tăng của các loại thuốc benzodiazepine, và hiện nay vẫn được sử dụng. Carbachol chủ yếu được sử dụng cho các mục đích nhãn khoa khác nhau.

Thuốc ức chế protease darunavir để điều trị HIV cũng chứa một nhóm chức carbamate.

Độc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Thuốc trừ sâu carbamate nhắm vào các thụ thể melatonin của con người,[9] cùng với việc ức chế acetylcholinesterase.[10]

Chất tương tự lưu huỳnh[sửa | sửa mã nguồn]

Có hai nguyên tử oxy trong carbamate (1), ROC (= O) NR 2 và một trong hai hoặc cả hai đều có thể được thay thế về mặt khái niệm bằng lưu huỳnh. Các chất tương tự của carbamate chỉ có một trong số các oxy được thay thế bằng lưu huỳnh được gọi là thiocarbamate (23). Các carbamate có cả oxygens được thay thế bằng lưu huỳnh được gọi là dithiocarbamates (4), RSC (= S) NR 2.

Có hai loại thiocarbamate cấu trúc khác nhau:

  • O -thiocarbamates (2), ROC (= S) NR 2, trong đó nhóm carbonyl (C = O) được thay thế bằng nhóm thiocarbonyl (C = S)
  • S -thiocarbamates (3), RSC (= O) NR 2, trong đó nhóm Riêu O Lối được thay thế bằng nhóm Rợi Sọ

O -thiocarbamate có thể đồng phân với S -thiocarbamate, ví dụ như trong sắp xếp lại Newman-Kwart. Carbamates-thiocarbamates-dithiocarbamates-general-2D.png

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Bartoschek, S.; Vorholt, J. A.; Thauer, R. K.; Geierstanger, B. H.; Griesinger, C. (2001). “N-Carboxymethanofuran (carbamate) formation from methanofuran and CO2 in methanogenic archaea: Thermodynamics and kinetics of the spontaneous reaction”. Eur. J. Biochem. 267 (11): 3130–3138. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.01331.x. 
  2. ^ Fukuto, T. R. (1990). “Mechanism of action of organophosphorus and carbamate insecticides”. Environmental Health Perspectives 87: 245–254. PMC 1567830. PMID 2176588. doi:10.1289/ehp.9087245. 
  3. ^ “Insect Control”, Bách khoa toàn thư Ullmann về Hóa chất công nghiệp, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a14_263 
  4. ^ “Pesticide Information Project: Fenoxycarb”. Cornell University. Truy cập ngày 15 tháng 6 năm 2019. 
  5. ^ Gupta, Ramesh C (ed) (2015). Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. Cambridge, Massachusetts, USA: Academic Press. tr. 338–339. ISBN 9780128004944. 
  6. ^ Ellison DH. Handbook of Chemical and Biological Warfare Agents (2nd). CRC Press, 2008. pp 105-139. ISBN 9780849314346
  7. ^ Badreshia, S. (2002). “Iodopropynyl butylcarbamate”. Am. J. Contact Dermatitis 13 (2): 77–79. ISSN 1046-199X. doi:10.1053/ajcd.2002.30728. 
  8. ^ Holland, J. R.; Hosley, H.; Scharlau, C.; Carbone, P. P.; Frei, E., III; Brindley, C. O.; Hall, T. C.; Shnider, B. I.; Gold, G. L. (ngày 1 tháng 3 năm 1966). “A controlled trial of urethane treatment in multiple myeloma” (free fulltext). Blood 27 (3): 328–42. ISSN 0006-4971. PMID 5933438. 
  9. ^ Popovska-Gorevski, M; Dubocovich, ML; Rajnarayanan, RV (2017). “Carbamate Insecticides Target Human Melatonin Receptors”. Chem Res Toxicol 30: 574–582. PMC 5318275 Kiểm tra giá trị |pmc= (trợ giúp). PMID 28027439. doi:10.1021/acs.chemrestox.6b00301. 
  10. ^ Colović, MB; Krstić, DZ; Lazarević-Pašti, TD; Bondžić, AM; Vasić, VM (2013). “Acetylcholinesterase inhibitors: pharmacology and toxicology”. Curr Neuropharmacol 11: 315–35. PMC 3648782. PMID 24179466. doi:10.2174/1570159X11311030006.