Μεθαναμίδιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Μεθαναμίδιο
Formamide-2D.png
Formamide-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθαναμίδιο
Άλλες ονομασίες Φορμαμίδιο,
Καρβαμαλδεΰδη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CH3ON
Μοριακή μάζα 45,04 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
HCONH2
Αριθμός CAS 75-12-7
SMILES NC=O
InChI 1S/CH3NO/c2-1-3/h1H,(H2,2,3)
PubChem CID 713
ChemSpider ID 693
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 4
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 2-3 °C
Σημείο βρασμού 210 °C
Πυκνότητα 1.133 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
αναμείξιμο
Τάση ατμών 0,08 mmHg στους (20 °C)
Χημικές ιδιότητες
pKa 23,8 (σε διμεθυλοσουλφοξείδιο)
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
154 °C
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το μεθαναμίδιο ή φορμαμίδιο ή καρβαμαλδεΰδη με σύντομο συντακτικό τύπο HCOΝΗ2, είναι το απλούστερο αμίδιο και, πιο συγκεκριμένα, ένα παράγωγο του μεθανικού οξέος, από το οποίο (τυπικά) προκύπτει με αντικατάσταση του υδροξυλίου του καρβοξυλίου από αμινομάδα. Eίναι ένα υγρό αναμείξιμο με το νερό, με οσμή που θυμίζει αμμωνία. Χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή φαρμάκων σουλφωνίου και τη σύνθεση βιταμινών, και για να μαλακώνει χαρτί και διάφορες ίνες. Σε καθαρή μορφή διαλύει πολλές ιονικές ενώσεις που είναι αδιάλυτες στο νερό και γι' αυτό χρησισμοποιείται επίσης ως διαλύτης. Αν θερμανθεί ως τους 180°C, αυτοδιασπάται σε μονοξείδιο του άνθρακα και αμμωνία. Αν θερμανθεί μάλιστα έντονα, αυτοδιασπάται διαφορετικά, σχηματίζοντας υδροκυάνιο και υδρατμούς. Με βάση τον χημικό τύπο, CH3NO, έχει τα ακόλουθα τέσσερα (4) ισομερές θέσης (όχι όλα σταθερά):

  1. Νιτρωδομεθάνιο (CH3NO).
  2. Ιμινομεθανόλη (HOCH=NH).
  3. Μεθανυδροξυλιμίνη (CH2=NOH).
  4. Οξαζιριδίνη.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεσμοί[1][2]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
Ν-H σ 2sp3-1s 101,7 pm 17% N- H+
C-H σ 2sp2-1s 107 pm 3% C- H+
C=O σ 2sp2-2sp2 134 pm 19% C+ O-
π 2p-2p
C-N σ 2sp2-2sp3 149 pm 6% C+ N-
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[3]
N -0,40
O -0,38
H (H-C) +0,03
H (H-N) +0,17
C +0,41

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με φορμυλίωση αμμωνίας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθανοϋλοαλογονίδιου (HCOX) σε αμμωνία παράγεται μεθαναμίδιο[4]:


\mathrm{HCOX + 2NH_3 \xrightarrow{} HCONH_2 + NH_4X }

Με θέρμανση μεθανικού αμμωνίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με θέρμανση μεθανικού αμμωνίου παράγεται μεθαναμίδιο[5]:


\mathrm{HCOOH + NH_3 \xrightarrow{} HCOONH_4 \xrightarrow{\triangle} HCONH_2 + H_2O }

Με μερική υδρόλυση υδροκυανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μερική υδρόλυση υδροκυανίου παράγεται μεθαναμίδιο[6]:


\mathrm{HCN + H_2O \xrightarrow{H+} HCONH_2}

Με αμμωνιόλυση μεθανικού αλκυλεστέρα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αμμωνίας σε κάποιο μεθανικό αλκυλεστέρα (HCOOR) παράγεται μεθαναμίδιο


\mathrm{HCOOR + NH_3 \xrightarrow{} HCONH_2 + ROH}

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθαναμίδιο υδρολύεται σχηματίζοντας μεθανικό οξύ[7]:


\mathrm{HCONH_2 + H_2O \xrightarrow{} HCOOH + NH_3 }

  • Η αντίδραση καταλύεται από την ύπαρξη οξέων ή βάσεων. Ο ιονισμός των προϊόντων εξαρτάται από το pH. Σε όξινο pH παράγεται HCOOH και NH4+. Σε αλκαλικό παράγεται HCOO- και NH3. Σε κάποια ενδιάμεση περιοχή παράγεται HCOONH4 (δηλαδή έχουμε ιονισμό και των δύο).

Αφυδάτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αφυδατικών μέσων, όπως πεντοξείδιο του φωσφόρου (P2O5) ή πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl5) ή θειονυλοχλωρίδιο (SOCl2), παράγεται υδροκυάνιο (HCN)[8]:


\mathrm{HCONH_2 \xrightarrow{P_2O_5 \;\acute{\eta} \; PCl_5 \;\acute{\eta} \; SOCl_2 } HCN + H_2O }

Αμφολυτική συμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση ισχυρών οξέων ή ισχυρών βάσεων σχηματίζει αντίστοιχα άλατα[9]. Π.χ.:


\mathrm{HCONH_2 + HCl \xrightarrow{} HCONH_3Cl }

\mathrm{HCONH_2 + NaNH_2 \xrightarrow{} HCONHNa + NH_3 }

Απαζώτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (HNO2) παράγεται μεθανικό οξύ και άζωτο[10]:


\mathrm{HCONH_2 + HNO_2 \xrightarrow{} HCOOH + N_2 \uparrow }

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδρογόνου ή λιθιοαργιλλιοϋδρίδιου σε μεθαναμίδιο παράγεται μεθαναμίνη[11]:


\mathrm{HCONH_2 + H_2 \xrightarrow{Ni} CH_3NH_2 + H_2O }

\mathrm{2HCONH_2 + LiAlH_4 \xrightarrow{} 2CH_3NH_2 + LiAlO_2 }

Αποικοδόμηση Hofmann[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υποβρωμιούχου καλίου (BrOK) το μεθαναμίδιο αποικοδομείται σε αμμωνία και ανθρακικό κάλιο[12]:


\mathrm{HCONH_2 + BrOK \xrightarrow{} NH_3 + K_2CO_3 }


\mathrm{Br_2 + 2KOH \xrightarrow{} 2BrOK }

«Αυτοαναπαραγωγή»[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθαναμίδιο είναι μια από τις ελάχιστες ενώσεις που μπορεί να «αυτοαναπαραχθεί», με την έννοια ότι καταλύει το ίδιο τον σχηματισμό νέας ποσότητας μεθαναμιδίου από μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και αμμωνία (NH3). Δηλαδή αν διοχετεύουμε ποσότητες από τις παραπάνω ενώσεις σε μια ποσότητα μεθαναμίδιου, προσφέροντας και ελαφριά θέρμανση, διαπιστώνουμε ότι η ποσότητα του μεθαναμιδίου διαρκώς αυξάνεται αργά, με αντίστοιχη κατανάλλωση του μονοξειδίου και της αμμωνίας που προστέθηκε:


\mathrm{CO + NH_3 \xrightarrow{HCONH_2} HCONH_2 }

Παραγωγή γουανίνης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Έχει διαπιστωθεί ότι με θέρμανση μεθαναμίδιου στους 130°C υπό πίεση και κάτω από υπεριώδη ακτινοβολία παράγεται γουανίνη, μια από τις βάσεις του RNA[13] .

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθαναμίδιο είναι ένα από τα συστατικά μιγμάτων που χρησιμοποιούνται για κρυοπροστασία ιστών και οργάνων που τίθενται σε κρυοσυντήρηση (στον ενδιάμεσο χρόνο, μέχρι τη μεταμόσχευση). Χρησιμοποιείται ακόμη για τη σταθεροποίηση του RNA σε τζελ ηλεκτροφόρησης με απιονισμό του νουκλεϊκού οξέος. Σε τριχοειδή ηλεκτροφόρηση χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση και ακόμη και μόνο σκελών μετουσιωμένου DNA. Χρησιμοποιείται ακόμη ως πρόσθετο σε διαλύματα sol-gel για να αποφευχθούν ρωγμές κατά τη διάρκεια της συσσωμάτωσης. Ακόμη, καθαρό μεθαναμίδιο χρησιμοποιείται ως ένας εναλλακτικός διαλύτης για ηλεκτροστατικά αυτοσυναρμολογούμενα νανοφίλμς[14]. Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή πρωτοταγών αμινών απευθείας από κετόνες, μέσω των N-φορμυλοπαραγώγων, χρησιμοποιώντας την αντίδραση Leuckart.

Υποθετική βιοχημεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στα πλαίσια της υποθετική βιοχημείας, έχει προταθεί ότι το μεθαναμίδιο είναι ένας εναλλακτικός διαλύτης για το νερό, με τη δυνατότητα υποστήριξης ζωής μιας εναλλακτικής βιοχημείας από αυτή που έχει βρεθεί ως τώρα στη Γη[15].

Ασφάλεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθαναμίδιο είναι πολύ διαβρωτικό και όταν έρχεται σε επαφή με το δέρμα ή ταυς οφθαλμούς, αλλά ακόμη και θανατηφόρο σε περίπτωση κατάπωσής του. Σε περίπτωση εισπνοής μεγάλων ποσσοτήτων μεθαναμιδίου είναι απαραίτητη η ιατρική φροντίδα[16]. Είναι ακόμη ένα τερατογόνο[17]. Για τους παραπάνω λόγους όσοι το μεταχειρίζονται πρέπει πάντα να είναι εξαιρετικά προσεκτικοί και εφοδιασμένοι με γάντια και γυαλιά ασφαλείας. Υπάρχει ακόμη ο μικρός (αλλά υπαρκτός) κίνδυνος της αυτοδιάσπασής του σε υδροκυάνιο και νερό.

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το Table of periodic properties of thε Elements, Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 34.
  2. LeBlanc, Jr., O. H.; Laurie, V. W.; Gwinn, W. D. “Microwave Spectrum, Structure, and Dipole Moment of Formyl Fluoride” The Journal of Chemical Physics 1960, volume 33, pp. 598-600.
  3. Υπολογισμένο βάσει του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  4. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 296, §13.2.Γ1.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 296, §13.2.Γ2.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 304, §13.7.1.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 302, §13.6.1.
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 302, §13.6.2.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.3-4.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.5.
  11. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.6.
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 303, §13.6.7.
  13. Δικτυακός τόπος sciencedaily.com
  14. Vimal K. Kamineni, Yuri M. Lvov, and Tabbetha A. Dobbins (2007). "Layer-by-Layer Nanoassembly of Polyelectrolytes Using Formamide as the Working Medium". Langmuir 23 (14): 7423–7427. doi:10.1021/la700465n. PMID 17536845. 
  15. Διαδικτυακός τόπος astrobio.neτ
  16. Διαδικτυακός τόπος jtbaker.com
  17. Διαδικτυακός τόπος

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου: Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, Χημεία Οργανικών Ενώσεων, παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ν.Α. Πετάση: Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας, 1982
  • Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.


Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Formamide της Αγγλόγλωσσης Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).