Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Мочевина и ее производные

Мочевина, или карбамид, CO(NH2)2 представляет собой вещество, имеющее громадное значение при обмене веществ в животных организмах. Она содержится в больших количествах в моче человека и млекопитающих животных, откуда происходит и ее название. Открыта она была в моче Руэллем (1773); состав ее установил Праут (1818).

В моче человека содержится около 2% мочевины. Взрослый человек ежедневно выделяет с мочой около 20 г мочевины. При обмене веществ у млекопитающих 80% азота выделяется в виде мочевины и лишь 20% приходится на долю других азотистых веществ. Наоборот, моча птиц, рептилий и выделения беспозвоночных содержат главным образом мочевую кислоту. Небольшие количества мочевины содержатся в крови млекопитающих; кровь же акулы содержит почти столько же мочевины, сколько моча человека. Ничтожные количества мочевины содержатся и в растениях. В организмах мочевина образуется из белковых веществ.

Для выделения мочевины мочу выпаривают с азотной кислотой, причем кристаллизуется азотнокислая соль мочевины, из которой обработкой карбонатом бария можно выделить свободную мочевину:

От нитрата бария мочевину можно отделить растворением ее в спирте.

Впервые мочевина была получена синтетически Вёлером (1828) путем выпаривания раствора циановокислого аммония (смеси цианата калия и сульфата аммония); при этом циановокислый аммоний изомеризуется в мочевину:

Эту реакцию можно рассматривать как присоединение аммиака к изоциановой кислоте:

Уокер и Гембли (1895) показали, что в водном растворе изомеризация циановокислого аммония в мочевину является обратимой реакцией, причем равновесие

в горячем растворе достигается при содержании нескольких процентов цианата.

Мочевина может быть получена также всеми обычными способами получения амидов кислот, например: действием диалкилкарбонатов или фосгена на аммиак, нагреванием карбоната или карбамата аммония.

Кроме того, мочевина может быть получена присоединением воды к цианамиду

а также из аммиака и двуокиси углерода нагреванием под давлением

с промежуточным образованием карбаминовокислого аммония.

В технике этот способ получения мочевины является важнейшим.

Мочевина кристаллизуется из воды в виде похожих на кристаллы калиевой селитры длинных плоских призм, легко растворимых в воде и спирте, плавящихся при 133° С. При осторожном нагревании в вакууме она может быть перегнана; при 160—190° С перегоняется циановокислый аммоний, а при более сильном нагревании при атмосферном давлении мочевина разлагается с образованием аммиака, углекислоты, биурета, циануровой кислоты и пр.

Мочевина на лакмус нейтральна, но дает солеобразные соединения с одним эквивалентом кислот. Азотнокислая соль мочевины CO(NH2)2 ∙ HNO3, а также ее щавелевокислая соль 2CO(NH2)2 ∙ H2C2O4 довольно трудно растворимы. С солями металлов мочевина дает кристаллические комплексные соединения, например CO(NH2)2 ∙ NaCl ∙ Н2О.

Подобно другим амидам, мочевина при действии кислот и щелочей при нагревании может омыляться с образованием углекислоты и аммиака:

Та же реакция может протекать под действием энзимов, называемых уреазами. Этим обусловлено так называемое «аммиачное брожение» мочи. Много уреазы содержит экстракт бобов сои.

Действие на мочевину азотистой кислоты, как и в случае других амидов, ведет к образованию СО2 с выделением азота:

Свободный азот выделяется из мочевины также при действии гипохлоритов и гипобромитов:

Как показал П. И. Шестаков, первоначальным продуктом при действии брома и щелочи на мочевину является гидразин NH2—NH2, образование которого аналогично образованию аминов из амидов кислот. Выделение азота есть результат дальнейшего действия гипохлоритов (или гипобромитов) на гидразин:

На этой реакции основан один из методов количественного определения мочевины в моче, когда измеряется количество газообразного азота (способ А. П. Бородина).

Другой способ определения мочевины (способ Либиха) основан на способности мочевины давать с азотнокислой солью окиси ртути нерастворимый осадок состава 2CO(NH2)2 ∙ Hg(NO3)2 ∙ HgO.

Наиболее точные способы определения мочевины основаны на омылении ее в присутствии фосфорной кислоты, причем другие дающие аммиак примеси мочи предварительно удаляют различными способами. После омыления прибавляют щелочь, аммиак отгоняют с парами воды и титруют обычным способом.

В настоящее время мочевина получается в промышленности в огромных количествах. Она является высококонцентрированным азотным удобрением (содержит 46,3% азота) и ценной добавкой к бедному белками корму для жвачных животных, поставляющей азот и способствующей биохимическому синтезу белков в организме. Продукты конденсации мочевины с формальдегидом широко применяются для получения карбамидных смол, идущих на изготовление пластических масс и поверхностных покрытий.

Мочевина иногда реагирует так, как если бы она имела таутомерное строение изомочевины

Производные изомочевины получаются присоединением спиртов к цианамиду в присутствии соляной кислоты:

Тогда как при омылении алкилмочевин получаются амины, при омылении алкилизомочевин алкильная группа отщепляется с образованием спирта. Этими реакциями установлено строение изомерных производных этих двух рядов.

Мочевина образует нерастворимые в метаноле кристаллические аддукты со многими алифатическими соединениями нормального строения — неразветвленными парафинами, олефинами, спиртами, простыми эфирами, альдегидами, кетонами, моно- и дикарбоновыми кислотами, моно- и дигалогенидами, аминами, нитрилами, а также с тиоспиртами и тиоэфирами. Аддукты с мочевиной дают углеводороды, начиная с н-гептана, кислоты — начиная с н-масляной, спирты — с н-гексанола, а кетоны — уже начиная с ацетона. Вода разлагает эти аддукты на исходные соединения. То же происходит при нагревании аддуктов, которые поэтому не имеют определенных температур плавления.

Эти аддукты образуются не за счет возникновения валентных связей, а представляют собой соединения включения, существующие только в твердом, кристаллическом состоянии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн