El ácido isociánico es un compuesto químico con la fórmula estructural HNCO, que a menudo se escribe como H−N=C=O . Es una sustancia incolora, volátil y venenosa , con un punto de ebullición de 23,5 °C. Es el tautómero predominante y un isómero del ácido cianhídrico (también conocido como cianol) ( H−O−C≡N ).
El anión derivado del ácido isociánico es el mismo que el anión derivado del ácido cianhídrico, y ese anión es [N=C=O] − , que se llama cianato . El grupo funcional relacionado −N=C=O es isocianato ; es distinto del cianato ( −O−C≡N ), fulminato ( −O−N + ≡C − ) y óxido de nitrilo ( −C≡N + −O − ). [5]
El ácido isociánico fue descubierto en 1830 por Justus von Liebig y Friedrich Wöhler . [6]
El ácido isociánico es el compuesto químico estable más simple que contiene carbono , hidrógeno , nitrógeno y oxígeno , los cuatro elementos más comunes en la química orgánica y la biología. Es el único bastante estable de los cuatro isómeros lineales con fórmula molecular HOCN que se han sintetizado, los otros son el ácido cianhídrico (cianol, H−O−C≡N ) y el esquivo ácido fulmínico ( H−C≡N + −O − ) [7] y el ácido isofulmínico H−O−N + ≡C − . [5] [8]
Aunque la estructura electrónica según la teoría del enlace de valencia se puede escribir como H−N=C=O, el espectro vibracional tiene una banda en 2268,8 cm −1 en la fase gaseosa, que algunos dicen que indica un triple enlace carbono-nitrógeno. [9] [10] Si es así, entonces la forma canónica H−N + ≡C−O − es la estructura de resonancia principal .
Sin embargo, el análisis vibracional clásico indicaría que 2268,8 cm −1 es el estiramiento asimétrico N=C=O, según Colthup et al., [11] así como el NIST Chemistry WebBook, [12] que también informa que el estiramiento simétrico N=C=O correspondiente (débil en infrarrojo, pero fuerte en Raman) es 1327 cm −1 . Con base en estas asignaciones clásicas, no hay necesidad de invocar un estado de carga completa para los átomos de N y O, para explicar los datos espectrales vibracionales.
El tautómero , conocido como ácido cianico, HOCN, en el que el átomo de oxígeno está protonado, existe en equilibrio con el ácido isociánico en una proporción de aproximadamente el 3%. [ cita requerida ] [ dudoso – discutir ] El espectro vibracional es indicativo de la presencia de un triple enlace entre los átomos de nitrógeno y carbono. [13]
En solución acuosa es un ácido débil , con un p K a de 3,7: [2]
El ácido isociánico se hidroliza a dióxido de carbono y amoniaco :
Las soluciones diluidas de ácido isociánico son estables en disolventes inertes , por ejemplo, éter e hidrocarburos clorados . [14]
En altas concentraciones, el ácido isociánico se oligomeriza para dar lugar al trímero ácido cianúrico y ciamelida , un polímero. Estas especies suelen separarse fácilmente de los productos de reacción en fase líquida o gaseosa.
El ácido isociánico reacciona con aminas para dar ureas (carbamidas):
Esta reacción se llama carbamilación .
El HNCO se agrega a través de enlaces dobles ricos en electrones, como los éteres vinílicos , para dar los isocianatos correspondientes.
El ácido isociánico, HNCO, es un ácido de Lewis cuyos cambios de energía libre , entalpía y entropía para su asociación 1:1 con varias bases en solución de tetracloruro de carbono a 25 °C han sido reportados. [15] Las propiedades aceptoras del HNCO se comparan con otros ácidos de Lewis en el modelo ECW .
La fotólisis a baja temperatura de sólidos que contienen HNCO crea el ácido cianico tautómero H−O−C≡N , también llamado cianato de hidrógeno. [16] El ácido cianico puro no ha sido aislado, y el ácido isociánico es la forma predominante en todos los solventes. [14] A veces, la información presentada para el ácido cianico en los libros de referencia es en realidad para el ácido isociánico. [ cita requerida ]
El ácido isociánico se puede fabricar mediante protonación del anión cianato , por ejemplo a partir de sales como el cianato de potasio , ya sea por cloruro de hidrógeno gaseoso o ácidos como el ácido oxálico . [17]
El HNCO también se puede producir mediante la descomposición térmica a alta temperatura del ácido cianúrico trimérico :
En el reverso de la famosa síntesis de urea de Friedrich Wöhler ,
Se produce ácido isociánico y se trimeriza rápidamente a ácido cianúrico.
Se ha detectado ácido isociánico en muchos tipos de entornos interestelares . [8]
El ácido isociánico también está presente en diversas formas de humo , incluido el smog y el humo del cigarrillo . Se detectó mediante espectrometría de masas y se disuelve fácilmente en agua , lo que representa un riesgo para la salud de los pulmones. [18]
