Clorur de dimetilcarbamoil

Clorur de dimetilcarbamoil

Substància química	tipus d'entitat química
Massa molecular	107,014 Da
Rol	carcinogen ocupacional i cancerigen
Estructura química
Fórmula química	C₃H₆ClNO
SMILES canònic	Model 2D CN(C)C(=O)Cl
Identificador InChI	Model 3D
Propietat
Densitat	1,17 g/cm³ (a 20 ℃)
Punt de fusió	−33 ℃ −33 ℃
Punt d'ebullició	165 ℃ (a 760 Torr)
Perill
Límit d'exposició sostre	0 mg/m³ (cap valor)
Punt d'inflamabilitat	155 °F
Altres
Class IIIA combustible liquid

El clorur de dimetilcarbamoil (DMCC) és un reactiu per transferir un grup dimetilcarbamoil a grups hidroxil alcohòlics o fenòlics que formen carbamats de dimetil, que solen tenir activitats farmacològiques o pesticides. A causa de la seva alta toxicitat i les seves propietats cancerígenes demostrades en experiments amb animals i presumiblement també en humans,[1] el clorur de dimetilcarbamoil només es pot utilitzar amb precaucions de seguretat estrictes.

Producció i aparició

La producció de clorur de dimetilcarbamoil a partir de fosgen i dimetilamina es va informar des de 1879 (informat com a "Clorur de dimetilharnstoff" - clorur de dimetilurea).[2]

El DMCC es pot produir en alts rendiments (90%) a 275 °C fent reaccionar fosgen amb dimetilamina gasosa en un reactor de flux[3] Per suprimir la formació d'urees, s'utilitza un excés de fosgen (en una proporció de 3:1 ).

La reacció també es pot dur a terme a escala de laboratori amb difosgen o trifosgen i una solució aquosa de dimetilamina al sistema bifàsic de benzè-xilè i aigua en un reactor agitat amb hidròxid sòdic com a segrestant d'àcids. Tot i això, s'obtenen rendiments considerablement inferiors (56%) a causa de la sensibilitat a la hidròlisi del DMCC[4].

També es forma clorur de dimetilcarbamoil (juntament amb clorur de metil) en reaccionar fosgen amb trimetilamina[5].

es forma clorur de dimetilcarbamoil (juntament amb clorur de metil) en reaccionar fosgen amb trimetilamina[5].

Un procés més recent es basa en la clorodimetilamina, que es converteix pràcticament de forma quantitativa en clorur de dimetilcarbamoil en un catalitzador de pal·ladi sota pressió amb monòxid de carboni a temperatura ambient[6].

El DMCC també es pot formar en petites quantitats (fins a 20 ppm) a partir de dimetilformamida (DMF) a la reacció de Vilsmeier-Haack[7] o quan s'utilitza DMF com a catalitzador en la reacció d'àcids carboxílics amb clorur de tionil per obtenir el corresponent clorur d'acil[8].

La tendència a la formació de DMCC depèn del reactiu de cloració (clorur de tionil > clorur d'oxalil > oxiclorur de fòsfor) i és més gran en presència d'una base. No obstant això, el clorur de dicarbamoil s'hidrolitza molt ràpidament a dimetilamina, àcid clorhídric i diòxid de carboni (amb una semivida d'uns 6 minuts a 0 °C), de manera que es troben menys de 3 ppm de clorur de dicarbamoil al producte de Vilsmeier després del tractament aquós[9].

Propietats

El clorur de dimetilcarbamoil és un líquid transparent, incolor, corrosiu i inflamable, d'olor penetrant i efecte lacrimogen, que es descompon ràpidament a l'aigua[10]. A causa de les seves propietats desagradables, tòxiques, mutagèniques i cancerígenes,[11][12] s'ha d'utilitzar amb extremes precaucions.

El DMCC es comporta com un clorur d'acil l'àtom del qual de clor pot intercanviar-se per altres nucleòfils. Per tant, reacciona amb alcohols, fenols i oximes als corresponents N,N-dimetilcarbamats, amb tiols a tiolouretans, amb amines i hidroxilamines a urees substituïdes, i amb imidazols i triazoles a carbamoilazoles[10].

El DMCC és menys reactiu i menys selectiu a substrats amb múltiples centres nucleofílics que els clorurs d'acil convencionals.

Els aldehids conjugats insaturats com el crotonaldehid (trans-but-2-enal) reaccionen amb DMCC formant dienil carbamats, que poden utilitzar-se com a diens en reaccions de Diels-Alder[13].

Els carboxilats de metalls alcalins reaccionen amb DMCC formant les corresponents dimetilamides. El DMCC reacciona amb carbonat sòdic anhidre[14] o amb excés de dimetilamina per formar tetrametilurea[15].

La reacció de DMCC amb DMF forma clorur de tetrametilformamidini,[16] que és un intermediari important en la preparació de tris(dimetilami)metà, un reactiu per a la introducció de funcions d'enamina juntament amb grups metilè activats[17] i la preparació de amidines[18].

El DMCC és un material de partida per a la classe insecticida dels dimetilcarbamats que actuen com a inhibidors de l'acetilcolinesterasa, inclòs el dimetilano,[19] i els compostos relacionats isolano, pirimicarb i triazamato.

Els compostos d'amoni quaternari neostigmina[20] troben aplicacions farmacèutiques com a inhibidors de l'acetilcolinesterasa. S'obté a partir de 3-(dimetilami)fenol i DMCC i la posterior quaternització amb bromur de metil o sulfat de dimetil[21].

i piridostigmina, que s'obté a partir de 3-hidroxipiridina i DMCC i posterior reacció amb bromur de metil[22].

El DMCC també s'utilitza a la síntesi de la benzodiazepina camazepam[23].

Vegeu també

El fluorur de dimetilcarbamoil és un compost químic que es pot produir per fluoració del clorur de dimetilcarbamoil amb fluorur de potassi.[1] És un líquid incolor que és soluble i estable en aigua.[2][3]

El fluorur de dimetilcarbamoil és altament tòxic perquè és un potent inhibidor de la colinesterasa i és letal fins i tot a dosis baixes.[2][3]

Referències

1. Pohanish, R. P. (2011). Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens (6th ed.). Amsterdam: Elsevier. pp. 1045–1047. ISBN 978-1-4377-7869-4.
2. Michler, W.; Escherich, C. (1879). "Ueber mehrfach substituirte Harnstoffe" [On multiply-substituted ureas]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 12 (1): 1162–1164. doi:10.1002/cber.187901201303.
3. Slocombe, R. J.; Hardy, E. A.; Saunders, J. H.; Jenkins, R. L. (1950). "Phosgene derivatives. The preparation of isocyanates, carbamyl chlorides and cyanuric acid". Journal of the American Chemical Society. 72 (5): 1888–1891. doi:10.1002/ja01161a009 (inactive 31 January 2024).
4. Karimipour, G.; Kowkabi, S.; Naghiha, A. (2015). "New aminoporphyrins bearing urea derivative substituents: synthesis, characterization, antibacterial and antifungal activity". Brazilian Archives of Biology and Technology. 58 (3): 431–442. doi:10.1590/S1516-8913201500024.
5. Babad, H.; Zeiler, A. G. (1973). "Chemistry of phosgene". Chemical Reviews. 73 (1): 75–91. doi:10.1021/cr60281a005.
6. Saegusa, T.; Tsuda, T.; Isegawa, Y. (1971). "Carbamoyl chloride formation from chloramine and carbon monoxide". The Journal of Organic Chemistry. 36 (6): 858–860. doi:10.1021/jo00805a033.
7. Stare, M.; Laniewski, K.; Westermark, A.; Sjögren, M.; Tian, W. (2009). "Investigation on the formation and hydrolysis of N,N-dimethylcarbamoyl chloride (DMCC) in Vilsmeier reactions using GC/MS as the analytical detection method". Organic Process Research & Development. 13 (5): 857–862. doi:10.1021/op900018f.
8. Levin, D. (1997). "Potential toxicological concerns associated with carboxylic acid chlorination and other reactions". Organic Process Research & Development. 1 (2): 182. doi:10.1021/op970206t.
9. Queen, A. (1967). "Kinetics of the hydrolysis of acyl chlorides in pure water". Canadian Journal of Chemistry. 45 (14): 1619–1629. doi:10.1139/v67-264.
10. Kreutzberger, C. B.; Olofson, R. A. (2001). "Dimethylcarbamoyl chloride". e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rd319. ISBN 0-471-93623-5.
11. Jäger, P.; Rentzea, C. N.; Kieczka, H. (2014). "Carbamates and carbamoyl chloride". Ullmann's Fine Chemicals. Weinheim: Wiley-VCH. pp. 57–58. ISBN 978-3-527-33477-3.
12. "Dimethylcarbamoyl Chloride, CAS No. 79-44-7" (PDF). Report on Carcinogens (13th ed.). National Toxicology Program, Department of Health and Human Services. Retrieved 2016-09-25.
13. De Cusati, P. F.; Olofson, R. A. (1990). "A simple synthesis of 1-(1,3-butadienyl)carbonates and carbamates". Tetrahedron Letters. 31 (10): 1405–1408. doi:10.1016/S0040-4039(00)88817-6
14. Lawson, J. K. Jr.; Croom, J. A. T. (1963). "Dimethylamides from alkali carboxylates and dimethylcarbamoyl chloride". The Journal of Organic Chemistry. 28 (1): 232–235. doi:10.1021/jo1036a513 (inactive 31 January 2024).
15. US 3597478, Weakly, M. L., "Preparation of tetramethylurea", issued 1971-08-03, assigned to Nipak Inc.
16. Arnold, Z. (1959). "The preparation of tetramethylformamidinium salts and their vinylogues". Collection of Czechoslovak Chemical Communications. 24 (3): 760–765. doi:10.1135/cccc19590760
17. Meerwein, H.; Florian, W.; Schön, N.; Stopp, G. (1961). "Über Säureamidacetale, Harnstoffacetale und Lactamacetale" [On acid amide acetals, urea acetals and lactam acetals]. Justus Liebigs Annalen der Chemie (in German). 641 (1): 1–39. doi:10.1002/jlac.19616410102
18. Bredereck, H.; Effenberger, F.; Brendle, Th. (1966). "Synthese und Reaktionen von Trisdimethylaminomethan" [Synthesis and reactions of tris(dimethylamino)methane] (PDF). Angewandte Chemie (in German). 78 (2): 147–148. Bibcode:1966AngCh..78..147B doi:10.1002/ange.19660780212.
19. US 3452043, Grauer, T. & Urwyler, H., "Production of 1-N,N-dimethylcarbamoyl-5-methyl-3-N,N-dimethylcarbamoyloxypyrazole", issued 1969-06-24, assigned to J. R. Geigy AG
20. Aeschlimann, J. A.; Reinert, M. (1931). "Pharmacological action of some analogues of physostigmine". Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 43 (3): 413–444.
21. US 1905990, Aeschlimann, J. A., "Disubstituted carbamic acid esters of phenols containing a basic constituent", issued 1933-04-25, assigned to Hoffmann-La Roche Inc.
22. US 2572579, Urban, R., "Disubstituted carbamic acid esters of 3-hydroxy-1-alkyl-pyridinium salts", issued 1951-10-23, assigned to Hoffmann-La Roche Inc.
23. DE 2558015, "Verfahren zur Herstellung des 3-N,N-Dimethylcarbamoyl-oxy-1-methyl-5-phenyl-7-chlor-1,3-dihydro-2H-1,4-benzodiazepin-2-on (Process for the preparation of 3-N,N-dimethylcarbamoyloxy-1-methyl-5-phenyl-7-chloro-1,3-dihydro-2H-1,4-benzodiazepin-2-one)", issued 1976-09-16, assigned to Siphar SA