cianamida

La cianamida es un compuesto orgánico con la fórmula C N ₂ H ₂ . Este sólido blanco se utiliza ampliamente en la agricultura y en la producción de productos farmacéuticos y otros compuestos orgánicos. También se utiliza como fármaco disuasorio del alcohol . Un isómero de la molécula presenta un grupo nitrilo unido a un grupo amino . Los derivados de este compuesto también se denominan cianamidas, siendo la más común la cianamida de calcio (CaCN ₂ ). ^{[ 3 ]}

La cianamida, que contiene un sitio nucleofílico y otro electrófilo en la misma molécula, experimenta diversas reacciones consigo misma. La cianamida existe como dos tautómeros : uno con la conectividad N≡C–NH₂ _y otro con la fórmula HN=C=NH (tautómero " carbodiimida "). La forma N≡C–NH₂ _es la predominante, pero en algunas reacciones (por ejemplo, la sililación ) la forma diimida parece ser importante. ^{[ 3 ]}

La cianamida se dimeriza para dar 2-cianoguanidina (diciandiamida). Esta dimerización se ve obstaculizada o revertida por los ácidos y se inhibe a bajas temperaturas. El trímero cíclico se denomina melamina . ^{[ 3 ]}

La cianamida se produce por hidrólisis de la cianamida de calcio , que a su vez se prepara a partir de carburo de calcio mediante el proceso de Frank-Caro . ^{[ 4 ]}

CaCN ₂ + H ₂ O + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ NCN

La conversión se realiza sobre lodos.

La cianamida puede considerarse un fragmento funcional de un solo átomo de carbono que puede reaccionar como electrófilo o nucleófilo . La principal reacción que presenta la cianamida implica la adición de compuestos que contienen un protón ácido. El agua, el sulfuro de hidrógeno y el seleniuro de hidrógeno reaccionan con la cianamida para dar urea , tiourea y selenourea , respectivamente.

H ₂ NCN + H ₂ E → H ₂ NC (E) NH ₂ (E = O, S, Se)

De esta forma, la cianamida se comporta como un agente deshidratante y, por lo tanto, puede inducir reacciones de condensación. Los alcoholes, tioles y aminas reaccionan de forma análoga para dar alquilisoureas, isotioureas y guanidinas . El fármaco antiulceroso cimetidina se genera utilizando dicha reactividad. Reacciones relacionadas explotan la bifuncionalidad de la cianamida para dar heterociclos , y esta última reactividad es la base de varias síntesis farmacéuticas como la aminopirimidina imatinib y los agroquímicos amitrol y hexazinona . El tratamiento para la caída del cabello minoxidil y los antihelmínticos albendazol , flubendazol y mebendazol presentan subestructuras de 2-aminoimidazol derivadas de la cianamida. ^{[ 3 ]} La cianamida también se utiliza en la síntesis de otros fármacos farmacéuticos, incluidos tirapazamina , etravirina , revaprazán y dasantafil.

El anión cianamida tiene el carácter de un pseudocalcógeno , por lo que la cianamida puede considerarse análoga al agua o al sulfuro de hidrógeno .

Un método conveniente para la preparación de aminas secundarias que no se contaminan con aminas primarias o terciarias es la reacción de cianamida con haluros de alquilo para formar N,N -dialquilcianamidas, las cuales pueden hidrolizarse fácilmente a dialquilaminas y luego descarboxilarse. ^{[ 5 ]} La cianamida se adiciona en presencia de N-bromosuccinimida a los dobles enlaces olefínicos. El producto de adición se convierte mediante bases en N-cianaziridina, ^{[ 6 ]} ciclada en presencia de ácidos para formar imidazolinas, las cuales pueden reaccionar posteriormente para formar diaminas vecinales mediante escisión alcalina. ^{[ 7 ]}

La cianamida es también un bloque de construcción sintético versátil para heterociclos : forma 2-aminobenzimidazol con 1,2-diaminobenceno ^{[ 8 ]} y forma con la enamina cíclica fácilmente disponible 4-(1-ciclohexenil)morfolina ^{[ 9 ]} y con azufre elemental un 2-aminotiazol con buenos rendimientos. ^{[ 10 ]}

La dicianamida sódica está disponible con buen rendimiento y alta pureza a partir de cianamida y cloruro de cianógeno , ^{[ 11 ] [ 12 ]} que es adecuado como intermedio para la síntesis de principios activos farmacéuticos. ^{[ 13 ]} Se introduce un grupo guanidino por reacción de cianamida con sarcosina en la síntesis industrial de creatina :. ^{[ 14 ]}

Esta ruta de síntesis evita en gran medida impurezas problemáticas como el ácido cloroacético , el ácido iminodiacético o la dihidrotriazina, que se presentan en otras rutas. El precursor fisiológico guanidinoacético se obtiene de forma análoga mediante la reacción de cianamida con glicina .

Los métodos para estabilizar la cianamida permiten su disponibilidad a escala industrial. Debido a su fuerte afinidad por la autocondensación en medios alcalinos (véase más arriba), las soluciones de cianamida se estabilizan mediante la adición de un 0,5 % en peso de fosfato monosódico como tampón. La cianamida sólida se produce mediante la evaporación cuidadosa del disolvente y la posterior adición de un éster de ácido fórmico lábil a la hidrólisis . El éster absorbe trazas de humedad (suprimiendo la formación de urea), neutraliza la alcalinidad (amoniaco) y libera continuamente pequeñas cantidades de ácido fórmico. ^{[ 15 ]}

La cianamida se degrada por hidrólisis a urea, un excelente fertilizante. Los hongos , como Myrothecium verrucaria , aceleran este proceso utilizando la enzima cianamida hidratasa . ^{[ 18 ]}

La cianamida es el nombre de un grupo funcional con la fórmula R ¹ R ² N−C≡N, donde R ¹ y R ² pueden ser diversos grupos. Estos compuestos se denominan cianamidas . Un ejemplo es la naftilcianamida, C ₁₀ H ₇ N(CH ₃ )CN, que se ha producido mediante la reacción de von Braun , ^{[ 19 ]} un método general para la conversión de aminas terciarias en cianamidas utilizando bromuro de cianógeno como reactivo. ^{[ 20 ]} Alternativamente, las aminas secundarias pueden atacar un cianato de arilo para dar un carbamimidato; el calentamiento posterior elimina el areno para dar una cianamida. Una reacción similar ocurre con los cianuros de sulfonilo, pero los tiocianatos requieren un metal tiofílico para inducir la eliminación. ^{[ 21 ] : 1389}

Algunas cianamidas, donde R1 ^y R2 ^son grupos alquilo idénticos, se preparan directamente mediante la alquilación de una sal de la cianamida original. ^{[ 11 ]} Asimismo, las acilcianamidas pueden formarse a partir de un cloruro de acilo y una cianamida, a menudo con una base. ^{[ 21 ] : 1388}

Alternativamente, la deshidratación de ureas o la deshidrosulfurización de tioureas pueden producir cianamidas, a veces con reordenamiento. ^{[ 21 ] : 1390–1392} Los dicloruros de isonitrilo reaccionan con amoníaco para dar cianamidas. ^{[ 21 ] : 1392} Como isómero de valencia más estable de las carbodiimidas , las cianamidas se forman cuando las carbodiimidas se calientan o sufren sustitución electrofílica. ^{[ 21 ] : 1393}

Las cianamidas secundarias son estables, pero las cianamidas primarias se trimerizan al 1,3,5-triazina correspondiente . ^{[ 21 ] : 1398}

Las cianamidas son más ácidas y menos básicas que las alquilaminas, y se protonan en el nitrógeno terminal. Sin embargo, se conocen complejos de níquel(0) en los que el níquel se coordina con ambos átomos de nitrógeno. Cuando se protona, el carbono central es muy electrófilo y se adiciona a diversos nucleófilos. ^{[ 21 ] : 1393–1395, 1399}

Debido a su alto momento dipolar permanente (es decir, 4,32 ± 0,08 D), ^{[ 22 ]} la cianamida fue detectada en emisiones espectrales provenientes de la nube molecular Sgr B2 (T < 100 K) a través de sus transiciones de microondas como la primera molécula interestelar conocida que contiene el marco NCN. ^{[ 23 ]}

Se utiliza como fármaco disuasorio del alcohol en Canadá, Europa y Japón. ^{[ 3 ]}

La cianamida tiene una toxicidad moderada en humanos. ^{[ 24 ]} Se ha informado que la exposición laboral a aerosoles de cianamida de hidrógeno o la exposición de personas que viven cerca de la zona de fumigación causa irritación respiratoria , dermatitis de contacto , dolor de cabeza y síntomas gastrointestinales como náuseas, vómitos o diarrea . ^{[ 24 ]}

• Tarjeta Internacional de Seguridad Química 0424
• Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0160" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
• Directriz de OSHA sobre la cianamida