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 ciánico (también conocido como cianol) ( H−O−C≡N ).
El anión derivado del ácido isociánico es el mismo que el anión derivado del ácido ciánico, 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 − ). [4]
El ácido isociánico fue descubierto en 1830 por Justus von Liebig y Friedrich Wöhler . [5]
El ácido isociánico es el compuesto químico estable más simple que contiene carbono , hidrógeno , nitrógeno y oxígeno , los cuatro elementos más comúnmente encontrados en química y biología orgánica . Es el único bastante estable de los cuatro isómeros lineales con fórmula molecular HOCN que se han sintetizado, siendo los otros el ácido ciánico (cianol, H−O−C≡N ) y el esquivo ácido fulmínico ( H−C≡N + − O − ) [6] y ácido isofulmínico H−O−N + ≡C − . [4] [7]
Aunque la estructura electrónica según la teoría del enlace de valencia se puede escribir como H − N = C = O, el espectro vibratorio tiene una banda en 2268,8 cm −1 en la fase gaseosa, lo que algunos dicen que indica un triple enlace carbono-nitrógeno. [8] [9] Si es así, entonces la forma canónica H−N + ≡C−O − es la estructura de resonancia principal .
Sin embargo, el análisis vibratorio clásico indicaría que 2268,8 cm −1 es el tramo asimétrico N=C=O, según Colthup et al., [10] así como el NIST Chemistry WebBook, [11] que también informa el correspondiente tramo simétrico. El estiramiento N=C=O (débil en infrarrojo, pero fuerte en Raman) es 1327 cm −1 . Con base en estas asignaciones clásicas, no es necesario invocar un estado de carga completa para los átomos de N y O para explicar los datos espectrales vibratorios.
El tautómero , conocido como ácido ciánico, HOCN, en el que el átomo de oxígeno está protonado, existe en equilibrio con el ácido isociánico en aproximadamente un 3%. [ cita necesaria ] [ dudoso ] El espectro vibratorio es indicativo de la presencia de un triple enlace entre los átomos de nitrógeno y carbono. [12]
En solución acuosa es un ácido débil , que tiene un p K a de 3,7: [13]
El ácido isociánico se hidroliza a dióxido de carbono y amoníaco :
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 el trímero ácido cianúrico y ciamelida , un polímero. Estas especies normalmente se separan 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 añade a través de dobles enlaces ricos en electrones, como los éteres vinílicos , para dar los isocianatos correspondientes.
El ácido isociánico, HNCO, es un ácido de Lewis cuya energía libre , entalpía y entropía cambian por su asociación 1:1 con varias bases en una solución de tetracloruro de carbono a 25 °C. [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 tautómero ácido ciánico H-O-C≡N , también llamado cianato de hidrógeno. [16] No se ha aislado el ácido ciánico puro y el ácido isociánico es la forma predominante en todos los disolventes. [14] A veces, la información presentada sobre el ácido ciánico en los libros de referencia es en realidad sobre el ácido isociánico. [ cita necesaria ]
El ácido isociánico se puede producir mediante la protonación del anión cianato , como a partir de sales como el cianato de potasio , mediante cloruro de hidrógeno gaseoso o ácidos como el ácido oxálico . [17]
HNCO también se puede producir mediante la descomposición térmica a alta temperatura del ácido cianúrico trímero :
En el reverso de la famosa síntesis de la urea de Friedrich Wöhler ,
Se produce ácido isociánico que se trimeriza rápidamente a ácido cianúrico.
El ácido isociánico se ha detectado en muchos tipos de ambientes interestelares . [7]
El ácido isociánico también está presente en diversas formas de humo , incluido el smog y el humo de los cigarrillos . Se detectó mediante espectrometría de masas y se disuelve fácilmente en agua , lo que representa un riesgo para la salud de los pulmones. [18]
