Amoniu cuaternar

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Structura unui cation de amoniu cuaternar generic.

Amoniul cuaternar este un cation organic cu formula generală R 4 N + , în care un atom de azot încărcat pozitiv este legat direct de patru grupări substituente organice R, alchil sau arii . Spre deosebire de ceilalți ioni de amoniu , cationul cuaternar în sine nu are o aciditate apreciabilă. Posibila reacție acid-bazică depinde exclusiv de anionul asociat în sărurile sale (vezi mai jos) sau de structura particulară a grupărilor substituente.

Ionii de amoniu cu cele patru grupuri diferite sunt chirali și există în două forme separate optic active .

Datorită sarcinii pozitive nete, acestea se găsesc în natură sub formă de săruri ( R 4 N + X - ) mai mult sau mai puțin solubile în apă, în funcție de natura grupelor substituente. Ionii de amoniu cuaternari cu substituenți cu lanț lung au un caracter amfiphilic și se comportă ca agenți tensioactivi , factor care conferă acestor compuși proprietăți detergente și bactericide .

Sinteză

Sărurile cuaternare de amoniu pot fi obținute prin alchilarea unei amine terțiare și a unei halogenuri de alchil , adesea cunoscută în literatura antică drept reacția Menšutkin, chiar dacă în prezent este denumită o reacție de cuaternizare. Reacția poate fi utilizată pentru a produce un compus cu lungimi diferite ale lanțului alchil; de exemplu, în cazul agenților tensioactivi cationici, una dintre grupările alchil de pe amină este de obicei mai lungă decât celelalte. [1] O sinteză tipică este clorura de benzalconiu obținută dintr-o alchildimetilamină și clorură de benzii :

CH 3 (CH 2 ) n N (CH 3 ) 2 + ClCH 2 C 6 H 5 → [CH 3 (CH 2 ) n N (CH 3 ) 2 CH 2 C 6 H 5 ] + Cl -

Reacții

Cationii cuaternari de amoniu nu sunt reactivi nici măcar cu electrofili puternici, oxidanți și acizi . Ele sunt, de asemenea, stabile față de majoritatea nucleofililor . Acesta din urmă este indicat de stabilitatea sărurilor de hidroxid, cum ar fi hidroxidul de tetrametilamoniu și hidroxidul de tetrabutilamoniu . Datorită rezistenței lor, mulți anioni neobișnuiți au fost izolați ca contraioni în sărurile cuaternare de amoniu. Exemplele includ pentafluoroxenatul de tetrametilamoniu, care conține ionul pentafluoroxenat foarte reactiv ( XeF - 5 ). Permanganatul poate fi solubilizat în solvenți organici dacă este utilizat ca sare de amoniu N Bu + 4 . [2] [3]

Acestea suferă degradări cu baze excepțional de puternice. Acestea suferă rearanjări Sommelet-Hauser și Stevens [4] , precum și dezalchilare în condiții dificile. Cationii cuaternari de amoniu care conțin unități NCCH pot suferi, de asemenea, eliminarea Hofmann , formând alchene și amine și degradarea Emde .

Aplicații

Sărurile cuaternare de amoniu sunt utilizate ca dezinfectanți, agenți tensioactivi, balsamuri, picături pentru ochi [5] și agenți antistatici (de exemplu, în șampoane). În dedurizatoarele lichide, sunt adesea folosite sărurile clorurate.

Ca antimicrobiene

Compușii cuaternari de amoniu s-au dovedit a avea activitate antimicrobiană. [6] Unii compuși cuaternari de amoniu, în special cei care conțin lanțuri alchil lungi, sunt folosiți ca antimicrobieni și dezinfectanți. Exemplele includ clorura de benzalconiu , o clorură de benzetoniu , cetrimoniul , cetrimida și bromura, tetraetilamoniul . De asemenea, sunt eficiente împotriva ciupercilor, amibelor și a virusurilor învelite. Compușii cuaternari de amoniu sunt de fapt letali pentru o gamă largă de organisme, cu excepția endosporilor , a Mycobacterium tuberculosis și a virușilor neînveliți.

Compușii cuaternari de amoniu sunt detergenți cationici, precum și dezinfectanți și, ca atare, pot fi folosiți pentru îndepărtarea materialului organic. Sunt foarte eficienți în combinație cu fenoli, totuși compușii de amoniu cuaternari sunt dezactivați de detergenți anionici (inclusiv săpunuri comune).

Ca CTF

În chimia organică, sărurile cuaternare de amoniu sunt utilizate ca catalizatori de transfer de fază (CTF). Acești catalizatori accelerează reacțiile dintre reactanții dizolvați în solvenți care sunt imiscibili unul de celălalt. De exemplu, extrem de reactiv dichlorocarbene este generat de PTC prin reacția între cloroform și soluție apoasă de sodiu hidroxid.

Balsamuri

În 1950, clorura de distearildimetilamoniu (DHTDMAC) a fost introdusă ca balsam . Cu toate acestea, utilizarea sa a încetat, deoarece cationul se degradează prea lent. Dedurizatorii contemporani se bazează pe săruri cationice cuaternare de amoniu în care acidul gras este conectat la centrul cuaternar prin intermediul legăturilor esterice ; acestea sunt denumite în mod obișnuit esteri de betaină și sunt susceptibile la degradare, de exemplu, prin hidroliză. [7] De obicei, cationii conțin unul sau două lanțuri alchil lungi derivate din acizi grași legați de o sare de amoniu etoxilată. [8] Alți compuși cationici pot fi derivați din sărurile de amoniu ale imidazolului sau guanidinei .

  • Surfactanți cationici utilizați ca dedurizatori

  • Clorură de distearildimetilamoniu , un balsam de primă generație care nu mai este utilizat datorită biodegradabilității sale slabe.

  • Un exemplu de diester cuaternar folosit ca balsam

  • Clorură de dietil și dimetil amoniu , dedurizatori cunoscuți

  • Un alt exemplu de diester cuaternar folosit ca balsam

Osmoliti

Glicina betaină sau trimetilglicina este o sare de amoniu cuaternară naturală. Trimetilamina , produsul său de defalcare , este responsabil pentru mirosul de pește rânced.

Unii compuși cuaternari de amoniu sunt prezenți ca osmoliți , în special în glicină betaină , care stabilizează presiunea osmotică în celule. [9]

Retardanți de creștere a plantelor

Cycocel (clorură de clormequat) reduce înălțimea plantei prin inhibarea producției de gibereline , care sunt hormonii primari responsabili de alungirea celulelor. Prin urmare, efectele lor sunt în principal asupra staminelor, pețiolului și pedunculului. Au fost observate efecte minore, cum ar fi reducerea expansiunii frunzelor, rezultând frunze groase, cu o culoare verde mai închisă. [10]

Efecte asupra sănătății

Compuși cuaternari de amoniu care au o serie de efecte asupra sănătății, inclusiv iritarea tractului respirator și a pielii [11] până la arsuri caustice severe pe piele și tractul gastro-intestinal (în funcție de concentrație), alte simptome gastro-intestinale (de exemplu, greață și vărsături), comă, convulsii, hipotensiune și moarte. [12]

Se consideră că este substanța responsabilă de reacțiile anafilactice care apar odată cu utilizarea relaxantelor musculare în timpul anesteziei generale în chirurgie. [13] Quaternium-15 este singura substanță care provoacă cel mai adesea dermatită alergică de contact a mâinilor (16,5% în 959 cazuri). [14]

Efecte posibile asupra reproducerii la animalele de laborator

Dezinfectanții pe bază de săruri cuaternare de amoniu (cum ar fi Virex și Quatricide) au fost identificate provizoriu ca fiind cea mai probabilă cauză a defectelor congenitale și a problemelor de fertilitate la șoarecii de laborator în cuști. [15]

Cuantificare analitică

Cuantificarea compușilor cuaternari de amoniu în probe de mediu și biologice este problematică folosind tehnici cromatografice convenționale, deoarece compușii sunt foarte solubili în apă. În schimb, când le-am analizat folosind spectrometria de masă prin cromatografie lichidă tandem (HPLC-MS), s-a constatat că respectă o regulă specială. Folosind o ionizare prin electrospray (ESI), s-a constatat că compușii cuaternari de amoniu formează ioni moleculari uneori cu un raport masă-încărcare (m / z) mai mare decât ionul molecular de pornire, ducând astfel la erori în citirea spectrului. [16]

Notă

  1. ^ (EN) Kurt Kosswig, Surfactanți , în Enciclopedia Ullmann de chimie industrială, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 1 ianuarie 2000, DOI : 10.1002 / 14356007.a25_747 , ISBN 9783527306732 . Adus la 28 august 2016 .
  2. ^ (EN) Arthur W. Herriott, Purple benzene: Solubilization of anions in organic solvents , în Journal of Chemical Education, vol. 54, nr. 4, 1 aprilie 1977, DOI : 10.1021 / ed054p229.1 . Adus la 28 august 2016 .
  3. ^ (EN) Anthony J. Doheny și Bruce Ganem, Purple benzene revisited , în Journal of Chemical Education, vol. 57, nr. 4, 1 aprilie 1980, DOI : 10.1021 / ed057p308.1 . Adus la 28 august 2016 .
  4. ^ (EN) Stanley H. Pine, Reorganizările promovate de bază ale sărurilor cuaternare de amoniu în reacțiile organice, John Wiley & Sons, Inc., 1 ianuarie 2004, DOI : 10.1002 / 0471264180.or018.04 , ISBN 9780471264187 . Adus la 28 august 2016 .
  5. ^ http://www.onmedicine.it/ Articolo.php? id = 15 & nr = 12018 & t = app
  6. ^ Zhishen Jia, Dongfeng shen și Weiliang Xu, Sinteza și activitățile antibacteriene ale sării cuaternare de amoniu a chitosanului , în Carbohydrate Research , vol. 333, nr. 1, 22 iunie 2001, pp. 1-6, DOI : 10.1016 / S0008-6215 (01) 00112-4 . Adus la 28 august 2016 .
  7. ^ (EN) Per-Erik Hellberg, Karin Bergström și Krister Holmberg, surfactanți clivabili , în Journal of Surfactants and Detergents, Vol. 3, nr. 1, pp. 81-91, DOI : 10.1007 / s11743-000-0118-z . Adus la 28 august 2016 .
  8. ^ Declarație de ingrediente conform Regulamentului privind detergenții (CE nr. 648/2004) , pe henkelconsumerinfo.com . Adus la 28 august 2016 (Arhivat din original la 6 septembrie 2016) .
  9. ^ (EN) D. Roy Sleator, Jeroen Wouters și GM Cormac Gahan, Analiza rolului OpuC, un sistem de transport osmolitic în toleranța la sare și potențialul de virulență al Listeria monocytogenes în microbiologie aplicată și de mediu, vol. 67, nr. 6, 1 iunie 2001, pp. 2692-2698, DOI :10.1128 / AEM.67.6.2692-2698.2001 . Adus la 28 august 2016 .
  10. ^ Growth Retardants , pe users.in.gr , 25 septembrie 2011. Adus la 28 august 2016 (arhivat din original la 25 septembrie 2011) .
  11. ^ Anila Bello, Margaret M. Quinn și Melissa J. Perry, Caracterizarea expunerilor ocupaționale la produsele de curățare utilizate pentru sarcini obișnuite de curățare-un studiu pilot de curățare a spitalelor , în Environmental Health , vol. 8, 1 ianuarie 2009, p. 11, DOI : 10.1186 / 1476-069X-8-11 . Adus la 28 august 2016 .
  12. ^ Amoniu cuaternar (PIM G022) , pe www.inchem.org . Adus la 28 august 2016 .
  13. ^ (EN) Componența grupului de lucru, NJN Harper și T Dixon, Reacții anafilactice suspectate asociate cu anestezia în anestezie, vol. 64, n. 2, 1 februarie 2009, pp. 199-211, DOI : 10.1111 / j.1365-2044.2008.05733.x . Adus la 28 august 2016 .
  14. ^ Erin M. Warshaw, Rehana L. Ahmed și Donald V. Belsito, Dermatita de contact a mâinilor: Analize transversale ale datelor despre grupul de dermatită de contact din America de Nord, 1994-2004 , în Jurnalul Academiei Americane de Dermatologie , vol. 57, nr. 2, pp. 301-314, DOI : 10.1016 / j.jaad.2007.04.016 .
  15. ^ (EN) Brendan Maher, dezinfectant de laborator dăunează fertilității șoarecilor , în Nature News, vol. 453, n. 7198, 18 iunie 2008, pp. 964-964, DOI : 10.1038 / 453964a . Adus la 28 august 2016 .
  16. ^ Thirumurthy Velpandian, Jayabalan Nirmal and Beauty Arora, Understanding the Charge Issues in Mono and di-Quaternary Ammonium Compounds for Their Determination by LC / ESI-MS / MS , in Analytical Letters , vol. 45, n. 16, 1 noiembrie 2012, pp. 2367-2376, DOI : 10.1080 / 00032719.2012.693140 . Adus la 28 august 2016 .

linkuri externe

Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ammonio_quaternario&oldid=121928685 ”