En química , las ureas son una clase de compuestos orgánicos con la fórmula (R 2 N) 2 CO donde R = H, alquilo, arilo, etc. Así, además de describir un compuesto químico específico (H 2 N) 2 CO), urea es el nombre de un grupo funcional que se encuentra en muchos compuestos y materiales de interés tanto práctico como teórico. Generalmente, las ureas son sólidos cristalinos incoloros que, debido a la presencia de menos enlaces de hidrógeno , presentan puntos de fusión más bajos que los de la propia urea.
Síntesis
Las ureas se pueden preparar de muchos métodos, pero rara vez mediante carbonatación directa, que es la ruta hacia la urea misma. En cambio, los métodos pueden clasificarse según los que ensamblan la funcionalidad de urea y los que comienzan con urea preformada. [1]
Ensamblaje de la funcionalidad de urea N-sustituida
La fosgenación implica la reacción de aminas con fosgeno , procediendo a través del isocianato (o cloruro de carbamoilo ) como intermedio:
- COCl 2 + R 2 NH → R 2 NC (O) Cl + HCl
- COCl 2 + RNH 2 → RNCO + 2 HCl
Reacción general:
- COCl 2 + 2 R 2 NH → (R 2 N) 2 CO + 2 HCl
La tetrametilurea se prepara de esta manera y, en general, las aminas secundarias dan resultados fiables. Las reacciones que utilizan aminas primarias deben controlarse cuidadosamente ya que el isocianato intermedio puede reaccionar con la urea para formar un biuret :
- R 2 NC (O) N (H) R '+ R "NCO → R 2 NC (O) NR'C (O) NHR"
Las ureas asimétricas se generan por condensación de isocianatos con aminas:
- RNCO + R ' 2 NH → (R' 2 N) (R (H) N) CO
De manera análoga, las ureas primarias asimétricas se generan por condensación de sales de amonio y cianatos de metales alcalinos: [2]
- Na + NCO - + [R 2 NH 2 ] Cl → (R ' 2 N) (H 2 N) CO + NaCl
El edulcorante artificial dulcina se produce por condensación de etoxianilina con cianato de potasio. El Si (NCO) 4 también se usa como precursor de tales ureas asimétricas. [3]
Las muy altas toxicidades de compuestos como el fosgeno y los isocianatos hacen que sea poco atractivo trabajar con ellos y ha habido un impulso hacia reactivos más seguros. Estos han sido tradicionalmente más costosos y, por lo tanto, se han limitado principalmente al trabajo a escala de laboratorio. [4]
De urea
La urea sufre transamidación con alquil y arilaminas:
- (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
Estas reacciones se utilizan para preparar ureas cíclicas. La monometilurea, precursora de la teobromina , se produce a partir de metilamina y urea. La fenilurea se produce de manera similar pero a partir de cloruro de anilinio: [5]
- (H 2 N) 2 CO + [R 2 NH 2 ] Cl → (R 2 N) (H 2 N) CO + NH 4 Cl
Las ureas que contienen enlaces NH, incluida la propia urea, se alquilan fácilmente con aldehídos. Los productos son α-hidroxialquilureas. El formaldehído da la bis (hidroximetil) urea , un intermedio en la formación de resinas de urea-formaldehído . Las ureas cíclicas resultan del glioxal ((CHO) 2 ):
- (H 2 N) 2 CO + (CHO) 2 → (CH (OH) NH) 2 CO
Dos equivalentes de urea se condensan con isobutiraldehído dando el derivado de alquilideno:
- 2 (H 2 N) 2 CO + OC (H) CHMe 2 → (H 2 N) C (O) NH] 2 CHCHMe 2 + H 2 O
Este derivado, isobutilidenodiurea , se utiliza como fertilizante de liberación lenta porque en el suelo se hidroliza lentamente, volviendo a urea, una excelente fuente de nitrógeno fijo.
Referencias
- ^ C. Nitschke; G. Scherr (2012). "Derivados de urea". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.o27_o04 .
- ^ Frederick Kurzer (1951). "Arylureas I. Método del cianato p-Bromofenilurea". Org. Synth . 31 : 8. doi : 10.15227 / orgsyn.031.0008 .
- ^ Roy G. Neville y John J. McGee (1965). "Ureas y tioureas N-mono y N, N-disustituidas". Org. Synth . 45 : 69. doi : 10.15227 / orgsyn.045.0069 .
- ^ Bigi, Franca; Maggi, Raimondo; Sartori, Giovanni (2000). "Síntesis seleccionadas de ureas mediante sustitutos del fosgeno". Química verde . 2 (4): 140-148. doi : 10.1039 / B002127J .
- ^ "Arilureas II. Método de la urea p-Etoxifenilurea". Org. Synth . 31 : 11. 1951. doi : 10.15227 / orgsyn.031.0011 .