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Peróxido de hidrógeno - urea

El peróxido de hidrógeno-urea (también llamado hiperol , artizona , peróxido de hidrógeno de urea y UHP ) es un compuesto químico sólido cristalino de color blanco compuesto por cantidades iguales de peróxido de hidrógeno y urea . Contiene peróxido de hidrógeno sólido y libre de agua , que ofrece una mayor estabilidad y mejor controlabilidad que el peróxido de hidrógeno líquido cuando se usa como agente oxidante . A menudo llamado peróxido de carbamida en odontología , se utiliza como fuente de peróxido de hidrógeno cuando se disuelve en agua para blanquear , desinfectar y oxidar .

Producción

Para la preparación del complejo se disuelve urea en peróxido de hidrógeno al 30% (relación molar 2:3) a temperaturas inferiores a 60 °C. al enfriar esta solución, el peróxido de hidrógeno  - urea precipita en forma de pequeñas plaquetas. [2]

Similar al agua de cristalización , el peróxido de hidrógeno cocristaliza con urea con una estequiometría de 1:1. El compuesto se produce simplemente (a una escala de varios cientos de toneladas al año) mediante la disolución de urea en un exceso de solución concentrada de peróxido de hidrógeno , seguida de cristalización . [3] La síntesis de laboratorio es análoga. [4]

Estructura y propiedades

La estructura en estado sólido de este aducto se ha determinado mediante difracción de neutrones . [5]

Peróxido de hidrógeno  : la urea es un sólido cristalino inodoro, fácilmente soluble en agua, que está disponible en forma de polvo blanco o agujas o plaquetas incoloras. [2] Al disolverse en varios disolventes, el complejo 1:1 se disocia nuevamente en urea y peróxido de hidrógeno. Así, al igual que el peróxido de hidrógeno , el (erróneamente) llamado aducto es un oxidante , pero la liberación a temperatura ambiente en presencia de catalizadores se produce de forma controlada. Por tanto, el compuesto es adecuado como sustituto seguro de la solución acuosa inestable de peróxido de hidrógeno. Debido a la tendencia a la descomposición térmica, que se acelera a temperaturas superiores a 82 °C, [6] no se debe calentar por encima de 60 °C, especialmente en forma pura.

La solubilidad de las muestras comerciales varía desde 0,05  g/ml [7] hasta más de 0,6  g/ml. [8]

Aplicaciones

Agente desinfectante y blanqueador

Peróxido de hidrógeno  : la urea se utiliza principalmente como agente desinfectante y blanqueador en cosméticos y productos farmacéuticos. [3] Como fármaco, este compuesto se utiliza en algunas preparaciones para el blanqueamiento de los dientes . [3] [9] [10] También se utiliza para aliviar la inflamación menor de las encías, las superficies de la mucosa oral y los labios, incluidas las aftas y la irritación dental, [11] y para emulsionar y dispersar el cerumen . [12]

El peróxido de carbamida también es adecuado como desinfectante, por ejemplo para reducir los gérmenes en las superficies de lentes de contacto o como antiséptico para enjuagues bucales , gotas para los oídos o para heridas y úlceras superficiales .

Reactivo en síntesis orgánica.

En el laboratorio, se utiliza como sustituto más fácil de manejar del peróxido de hidrógeno . [4] [13] [14] Ha demostrado ser un agente oxidante estable, fácil de manejar y eficaz que se puede controlar fácilmente mediante una elección adecuada de las condiciones de reacción. Proporciona productos de oxidación de manera respetuosa con el medio ambiente y, a menudo, con altos rendimientos, especialmente en presencia de catalizadores orgánicos como el anhídrido cis -butenodioico [15] o catalizadores inorgánicos como el tungstato de sodio . [dieciséis]

Reacciones con peróxido de carbamida
Reacciones con peróxido de carbamida

[ se necesita verificación ]

Convierte tioles selectivamente en disulfuros, [15] alcoholes secundarios en cetonas, [16] sulfuros en sulfóxidos y sulfonas, [17] nitrilos en amidas, [17] [18] y N -heterociclos en óxidos de amina . [17] [19]

Reacciones del metoxifenol con UHP
Reacciones del metoxifenol con UHP

Los hidroxibenzaldehídos se convierten en dihidroxibencenos ( reacción de Dakin ) [17] [20] y dan, en condiciones adecuadas, los correspondientes ácidos benzoicos. [20]

Baeyer-Villiger-Oxidación con UHP
Baeyer-Villiger-Oxidación con UHP

Oxida cetonas a ésteres, en particular cetonas cíclicas, como ciclohexanonas sustituidas [21] o ciclobutanonas [22] para dar lactonas ( oxidación de Baeyer-Villiger ).

La epoxidación de varios alquenos en presencia de benzonitrilo produce oxiranos con rendimientos del 79 al 96%. [23]

Epoxidación de ciclohexano con UHP
Epoxidación de ciclohexano con UHP

El átomo de oxígeno transferido al alqueno proviene del ácido peroxoimida formado intermediamente a partir del benzonitrilo. El ácido imídico resultante se tautomeriza dando la benzamida.

Seguridad

El compuesto actúa como un fuerte agente oxidante y puede provocar irritación de la piel y daños oculares graves. [24] También se descubrió que la urea-peróxido de hidrógeno es un explosivo potente e insensible , capaz de detonar mediante un fuerte impulso en condiciones de confinamiento pesado. [25] [26]

Ver también

Referencias

  1. ^ GHS: Sigma-Aldrich 289132
  2. ^ ab C.-S. Lu; EW Hughes; PA Giguère (1941), "La estructura cristalina del compuesto de adición de peróxido de hidrógeno y urea CO(NH 2 ) 2 H 2 O 2 ", J. Am. Química. Soc. , vol. 63, núm. 6, págs. 1507-1513, doi :10.1021/ja01851a007
  3. ^ abc Harald Jakob; Stefan Leininger; Tomás Lehmann; Silvia Jacobi; Sven Gutewort. "Compuestos peroxos inorgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a19_177.pub2. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ ab Yu, Lei; Meng, Bo; Huang, Xian (2008). "Complejo de urea-peróxido de hidrógeno: un oxidante selectivo en la síntesis de 2-fenilselenil-1,3-butadienos". Comunicaciones sintéticas . 38 (18): 3142. doi : 10.1080/00397910802109224. S2CID  98323467.
  5. ^ Fritchie, CJ hijo; McMullan, RK (1981). "Estudio de difracción de neutrones del complejo urea:peróxido de hidrógeno 1:1 a 81 K". Acta Crystallographica Sección B. 37 (5): 1086. doi :10.1107/S0567740881005116.
  6. ^ H. Heaney; F. Cardona; A. Goti; AL Federico (2013). "Peróxido de hidrógeno-urea". Enciclopedia de Reactivos para Síntesis Orgánica . doi : 10.1002/047084289X.rh047.pub3. ISBN 978-0471936237. {{cite book}}: |periodical=ignorado ( ayuda )
  7. ^ Hoja de especificaciones de Sigma-Aldrich
  8. ^ Hoja de datos de Chemicalland
  9. ^ Mokhlis, GR; Matis, Licenciado en Letras; Cochran, MA; Eckert, GJ (2000). "Una evaluación clínica de agentes blanqueadores de peróxido de carbamida y peróxido de hidrógeno durante el uso diurno". Revista de la Asociación Dental Estadounidense . 131 (9): 1269–77. doi : 10.14219/jada.archive.2000.0380. PMID  10986827. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2013.
  10. ^ Blanqueamiento dental Archivado el 17 de marzo de 2008 en Wayback Machine desde el sitio web de la UMD de Nueva Jersey.
  11. ^ Centro de Medicina Integrativa: Peróxido de Carbamida del sitio web del Centro Médico de la Universidad de Maryland Archivado el 18 de octubre de 2007 en Wayback Machine.
  12. ^ "Gotas para los oídos NOMBRE(S) GENÉRICO(S): PERÓXIDO DE CARBAMIDA". WebMD . Consultado el 3 de julio de 2021 .
  13. ^ Varma, Rajender S.; Naicker, Kannan P. (1999). "El complejo de urea-peróxido de hidrógeno: protocolos oxidativos de estado sólido para aldehídos y cetonas hidroxilados (reacción de Dakin), nitrilos, sulfuros y heterociclos de nitrógeno". Cartas Orgánicas . 1 (2): 189. doi :10.1021/ol990522n.
  14. ^ Harry Heaney, Francesca Cardona, Andrea Goti, Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica "peróxido de hidrógeno-urea" 2008. doi :10.1002/047084289X.rh047.pub2
  15. ^ ab B. Karami; M. Montazerozohori; MH Habibi (2005), "Oxidación de tioles con peróxido de urea-hidrógeno (UHP) a los correspondientes disulfuros promovida por anhídrido maleico como mediador" (PDF) , Molecules (en alemán), vol. 10, núm. 10, págs. 1358–1363, doi : 10.3390/10101385 , PMC 6147623 , PMID  18007530 
  16. ^ ab M. Lukasiewicz; D. Bogdal; J. Pielichowski. "Oxidación de alcoholes asistida por microondas mediante peróxido de hidrógeno de urea". VIII Congreso Electrónico Internacional sobre Química Orgánica Sintética. ECSOC-8 . Consultado el 10 de mayo de 2016 .
  17. ^ abcd RS Varma, KP Naicker, "El complejo de urea-peróxido de hidrógeno: protocolos oxidativos de estado sólido para aldehídos y cetonas hidroxilados (reacción de Dakin), nitrilos, sulfuros y heterociclos de nitrógeno", Org. Letón. (en alemán), vol. 1, núm. 2, págs. 189-191, doi :10.1021/ol990522n
  18. ^ Patente WO 2012069948, V. Mascitti, KF McClure, MJ Munchhof, RP Robinson, Jr., "Derivados de 4-(5-ciano-pirazol-1-il)-piperidina como moduladores de GPR 119", publicada el 31 de mayo de 2012 , asignado a Pfizer Inc. 
  19. ^ D. Rong; VA Phillips; RS Rubio; MA Castro; RT Wheelhouse, "Un método seguro, conveniente y eficiente para la preparación de N-óxidos heterocíclicos utilizando peróxido de hidrógeno y urea", Tetrahedron Lett. (en alemán), vol. 49, núm. 48, págs. 6933–6935, doi :10.1016/j.tetlet.2008.09.124
  20. ^ ab H. Heaney; AJ Newbold (2001), "La oxidación de aldehídos aromáticos por monoperoxiftalato de magnesio y peróxido de urea-hidrógeno", Tetrahedron Lett. (en alemán), vol. 42, núm. 37, págs. 6607–6609, doi :10.1016/S0040-4039(01)01332-6
  21. ^ MI Ríos; E. Salazar; HF Olivo (2007), "Oxidación de Baeyer-Villiger de ciclohexanonas sustituidas mediante perhidrólisis mediada por lipasa utilizando urea-peróxido de hidrógeno en acetato de etilo", Green Chem. (en alemán), vol. 9, núm. 5, págs. 459–462, doi :10.1039/B618175A
  22. ^ A. Watanabe; T.Uchida; K. Ito; T. Katsuki (2002), "Oxidación de Baeyer-Villiger altamente enantioselectiva utilizando complejo Zr (salen) como catalizador", Tetrahedron Lett. (en alemán), vol. 43, núm. 25, págs. 4481–4485, doi :10.1016/S0040-4039(02)00831-6
  23. ^ L. Ji; S.-N. Wang; C. Qian; X.-Z. Chen (2013), "Exoxidación de alquenos promovida por nitrilo con peróxido de urea-hidrógeno (UHP)", Synth. Comunitario. (en alemán), vol. 43, núm. 16, págs. 2256–2264, doi :10.1080/00397911.2012.699578, S2CID  93770740
  24. ^ "SDS de peróxido de hidrógeno urea". merckmillipore.com . 16 de mayo de 2023.
  25. ^ Halleux, Francisco; Pons, Jean‐François; Wilson, Ian; Van Riet, Romualdo; Lefebvre, Michel (2022). "Detonación a pequeña escala de peróxido de hidrógeno y urea industrial (UHP)". Propulsores, Explosivos, Pirotecnia . 47 (2). doi : 10.1002/prep.202100250. hdl : 1826/17469. S2CID  244899815.
  26. ^ Halleux, Francisco; Pons, Jean‐François; Wilson, Ian; Simoëns, Bart; Van Riet, Romualdo; Lefebvre, Michel (2023). "Rendimiento de detonación del peróxido de urea-hidrógeno (UHP)". Propulsores, Explosivos, Pirotecnia . 48 (6). doi : 10.1002/prep.202300011. S2CID  257196173.

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