Ureas
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 el compuesto químico específico urea ((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 inferiores al de la propia urea.
Síntesis
Las ureas se pueden preparar por muchos métodos, pero rara vez por carbonatación directa, que es la vía para obtener la urea en sí. En cambio, los métodos se pueden clasificar según los que ensamblan la funcionalidad de la urea y los que parten de urea preformada. [1]
Ensamblaje de la funcionalidad de urea N-sustituida
La fosgenación implica la reacción de aminas con fosgeno , que se lleva a cabo a través del isocianato (o cloruro de carbamoilo ) como intermediario:
- COCl2 + R2NH → R2NC (O)Cl + HCl
- COCl2 + RNH2 → RNCO + 2 HCl
Reacción general:
- COCl2 +2R2NH → ( R2N ) 2CO + 2HCl
La tetrametilurea se prepara de esta manera y, en general, las aminas secundarias dan resultados confiables. Las reacciones que utilizan aminas primarias deben controlarse cuidadosamente, ya que el intermediario isocianato 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'2NH → (R'2N ) (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 utiliza como precursor de estas ureas asimétricas. [3]
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La elevada toxicidad de compuestos como el fosgeno y los isocianatos hace que no resulte atractivo trabajar con ellos, por lo que se ha buscado el uso de reactivos más seguros, que tradicionalmente han sido más caros y, por lo tanto, se han limitado principalmente al trabajo a escala de laboratorio. [4]
De urea
La urea sufre transamidación con aminas alquílicas y arílicas:
- (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 intermediario 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 alquilideno:
- 2(H2N ) 2CO + OC(H)CHMe2 → ( H2N ) C ( O )NH] 2CHCHMe2 + H2O
Este derivado, isobutilidendiurea , se utiliza como fertilizante de liberación lenta porque en el suelo se hidroliza lentamente, transformándose en urea, una excelente fuente de nitrógeno fijado.
Referencias
- ^ C. Nitschke; G. Scherr (2012). "Derivados de la urea". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.o27_o04. ISBN 978-3527306732.
- ^ Federico Kurzer (1951). "Arilureas I. Método cianato p-bromofenilurea". Org. Sintetizador . 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". Síntesis orgánicas . 31 : 11. 1951. doi :10.15227/orgsyn.031.0011.
- ^ Schwiebert, Kathryn E.; Chin, Donovan N.; MacDonald, John C.; Whitesides, George M. (1996). "Ingeniería del estado sólido con 2-benzimidazolonas". Revista de la Sociedad Química Americana . 118 (17): 4018–4029. doi :10.1021/ja952836l.
