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Formamida

La formamida es una amida derivada del ácido fórmico . Es un líquido incoloro que es miscible con agua y tiene un olor similar al del amoníaco . Es una materia prima química para la fabricación de sulfamidas y otros productos farmacéuticos , herbicidas y pesticidas , y en la fabricación de ácido cianhídrico . Se ha utilizado como suavizante para papel y fibras. Es un disolvente para muchos compuestos iónicos . También se ha utilizado como disolvente para resinas y plastificantes . [4] Algunos astrobiólogos sugieren que puede ser una alternativa al agua como disolvente principal en otras formas de vida. [5]

Las formamidas son compuestos del tipo RR′NCHO. Una formamida importante es la dimetilformamida , (CH 3 ) 2 NCHO.

Producción

Producción histórica

En el pasado, la formamida se producía tratando el ácido fórmico con amoníaco , lo que produce formiato de amonio , que a su vez produce formamida al calentarlo: [6]

HCOOH + NH3HCOO
NUEVA HAMPSHIRE+
4
HCOO
NUEVA HAMPSHIRE+
4
HCONH2 + H2O

La formamida también se genera por aminolisis del formato de etilo : [7]

HCOOCH 2 CH 3 + NH 3 → HCONH 2 + CH 3 CH 2 OH

Producción moderna

El proceso industrial actual para la fabricación de formamida implica la carbonilación del amoniaco: [4]

CO2 + NH3HCONH2

Un proceso alternativo de dos etapas implica la amonólisis del formato de metilo , que se forma a partir de monóxido de carbono y metanol :

CO + CH3OHHCOOCH3
HCO2CH3 + NH3HCONH2 + CH3OH

Aplicaciones

La formamida se utiliza en la producción industrial de cianuro de hidrógeno . También se utiliza como disolvente para procesar diversos polímeros como el poliacrilonitrilo . [8]

Reacciones

La formamida se descompone en monóxido de carbono y amoníaco cuando se calienta por encima de 100 °C.

HCONH2 → CO + NH3

La reacción es lenta por debajo de los 160 °C, pero se acelera a partir de entonces. A temperaturas muy altas, los productos de la reacción se transforman en cianuro de hidrógeno (HCN) y agua:

HC( O )NH2 HCN + H2O

El mismo efecto ocurre en presencia de catalizadores ácidos sólidos . [8]

Aplicaciones de nicho o de laboratorio

La formamida es un componente de las mezclas de vitrificación crioprotectoras utilizadas para la criopreservación de tejidos y órganos .

La formamida también se utiliza como estabilizador de ARN en la electroforesis en gel mediante la desionización del ARN. En la electroforesis capilar, se utiliza para estabilizar cadenas (individuales) de ADN desnaturalizado.

Otro uso es añadirlo en soluciones sol-gel para evitar el agrietamiento durante la sinterización .

La formamida, en estado puro, se ha utilizado como disolvente alternativo para el autoensamblaje electrostático de nanopelículas de polímeros. [9]

La formamida se utiliza para preparar aminas primarias directamente a partir de cetonas a través de sus derivados N-formilo, utilizando la reacción de Leuckart .

Bioquímica

Ciclo de metanogénesis , que muestra dos intermediarios que contienen formamida. [10]

Las formamidas son intermediarios en el ciclo de la metanogénesis .

Química prebiótica

Se ha propuesto la formamida como un disolvente alternativo al agua, tal vez con la capacidad de sustentar la vida con bioquímicas alternativas a las que se encuentran actualmente en la Tierra. Se forma por hidrólisis del cianuro de hidrógeno. Con un gran momento dipolar, sus propiedades de solvatación son similares a las del agua. [11]

Se ha demostrado que la formamida se convierte en trazas de guanina al calentarla en presencia de luz ultravioleta. [12]

Se ha demostrado que en la formamida tienen lugar varias reacciones químicas prebióticas que producen derivados de aminoácidos. [13]

Seguridad

No se recomienda el contacto con la piel ni con los ojos. Con una DL50 de gramos por kg, la formamida presenta una baja toxicidad aguda y una baja mutagenicidad. [8]

La formamida está clasificada como tóxica para la salud reproductiva. [14]

Referencias

  1. ^ Nomenclatura de la química orgánica: recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013 (Libro azul) . Cambridge: The Royal Society of Chemistry . 2014. pág. 841. doi :10.1039/9781849733069-FP001. ISBN. 978-0-85404-182-4El nombre tradicional "formamida" se conserva para HCO-NH 2 y es el nombre IUPAC preferido.
  2. ^ abcd Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0295". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ FG Bordwell; JE Bartmess; JA Hautala (1978). "Efectos de alquilo en las acideces de equilibrio de los ácidos carbonados en medios próticos y apróticos dipolares y en la fase gaseosa". J. Org. Chem. 43 (16): 3095–3101. doi :10.1021/jo00410a001.
  4. ^ ab Hohn, A. (1999). "Formamide". En Kroschwitz, Jacqueline I. (ed.). Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology (4.ª ed.). Nueva York: John Wiley & Sons, Inc., págs. 943-944. ISBN 978-0471419617.
  5. ^ "Cómo mejorar la búsqueda de extraterrestres". The Economist .
  6. ^ Lorin, M. (1864). "Preparación de formamida por medio de formiatos y oxalatos". The Chemical News and Journal of Physical Science . IX : 291. Consultado el 14 de junio de 2014 .
  7. ^ Phelps, IK; Deming, CD (1908). "La preparación de formamida a partir de formiato de etilo e hidróxido de amonio". The Chemical News and Journal of Physical Science . 97 : 86–87 . Consultado el 14 de junio de 2014 .
  8. ^ abc Bipp, H.; Kieczka, H. (2012). "Formamidas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a12_001.pub2. ISBN 978-3527306732.
  9. ^ Vimal K. Kamineni; Yuri M. Lvov; Tabbetha A. Dobbins (2007). "Nanoensamblaje capa por capa de polielectrolitos utilizando formamida como medio de trabajo". Langmuir . 23 (14): 7423–7427. doi :10.1021/la700465n. PMID  17536845.
  10. ^ Thauer, RK (1998). "Bioquímica de la metanogénesis: un tributo a Marjory Stephenson". Microbiología . 144 : 2377–2406. doi : 10.1099/00221287-144-9-2377 . PMID  9782487.
  11. ^ Comité sobre los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios (2007). Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios. Washington, DC: The National Academies Press. pág. 74. ISBN 978-0-309-66906-1. Recuperado el 29 de agosto de 2012 .
  12. ^ "Origen de la vida: la adición de luz ultravioleta ayuda a formar la 'G faltante' de los bloques de construcción del ARN". Science Daily . 14 de junio de 2010.
  13. ^ Green, NJ; Russell, DA; Tanner, SH; Sutherland, JD (2023). "Síntesis prebiótica de N-formilaminonitrilos y derivados en formamida". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 145 (19): 10533–10541. doi : 10.1021/jacs.2c13306 . PMC: 10197134. PMID:  37146260 . 
  14. ^ "Documento de apoyo para la identificación de la formamida como sustancia extremadamente preocupante debido a sus propiedades cmr1". Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas .