Imid

Nie mylić z Amidem czy Iminą .

Ogólna liniowa imidowa grupa funkcyjna

W chemii organicznej imid jest grupą funkcyjną składającą się z dwóch grup acylowych związanych z azotem . Związki te są strukturalnie spokrewnione z bezwodnikami kwasowymi , chociaż imidy są bardziej odporne na hydrolizę. Jeśli chodzi o zastosowania komercyjne, imidy są najlepiej znane jako składniki polimerów o wysokiej wytrzymałości, zwanych poliimidami . Imidy nieorganiczne są również znane jako związki w stanie stałym lub gazowe, a grupa imidowa (=NH) może również działać jako ligand .

Nomenklatura

Większość imidów to związki cykliczne pochodzące z kwasów dikarboksylowych , a ich nazwy odzwierciedlają kwas macierzysty. Przykładami są sukcynoimid , pochodzący z kwasu bursztynowego i ftalimid , pochodzący z kwasu ftalowego . W przypadku imidów pochodzących od amin (w przeciwieństwie do amoniaku) podstawnik N jest oznaczony przedrostkiem. Na przykład N-etylobursztynoimid pochodzi z kwasu bursztynowego i etyloaminy . izoimidy są izomerami z normalnymi imidami i mają wzór RC(O)OC(NR′)R″. Często są to półprodukty, które przekształcają się w bardziej symetryczne imidy. Związki organiczne zwane karbodiimidami mają wzór RN=C=NR. Nie są spokrewnione z imidami.

Imidy z kwasów dikarboksylowych

Linki PubChem dają dostęp do większej ilości informacji na temat związków, w tym innych nazw, identyfikatorów, toksyczności i bezpieczeństwa.

N	Nazwa zwyczajowa	Nazwa systematyczna	Struktura	PubChem	kwas macierzysty	Struktura
2	sukcynoimid	Pirolidyno-2,5-dion		11439	Kwas bursztynowy
2, nienasycone, podwójne wiązania cis węgiel-węgiel	Maleimid	Pirolo-2,5-dion		10935	Kwas maleinowy
3	Glutarimid	Piperydyno-2,6-dion		70726	Kwas glutarowy
6	ftalimid	Izoindol-1,3-dion		6809	Kwas ftalowy

Nieruchomości

Będąc wysoce polarnymi, imidy wykazują dobrą rozpuszczalność w mediach polarnych. Centrum N-H dla imidów pochodzących z amoniaku jest kwaśne i może uczestniczyć w tworzeniu wiązań wodorowych . W przeciwieństwie do strukturalnie pokrewnych bezwodników kwasowych są one odporne na hydrolizę, a niektóre z nich można nawet rekrystalizować z wrzącej wody.

Występowanie i zastosowania

Wiele polimerów o wysokiej wytrzymałości lub przewodzących prąd elektryczny zawiera podjednostki imidowe, tj. poliimidy . Jednym z przykładów jest Kapton , w którym powtarzalna jednostka składa się z dwóch grup imidowych pochodzących z aromatycznych kwasów tetrakarboksylowych. Innym przykładem poliimidów jest poliglutarimid zwykle wytwarzany z polimetakrylanu metylu (PMMA) i amoniaku lub pierwszorzędowej aminy przez aminolizę i cyklizację PMMA w wysokiej temperaturze i ciśnieniu, zwykle w wytłaczarce. Technika ta nazywana jest ekstruzją reaktywną. Handlowy produkt poliglutarimidowy oparty na metyloaminowej pochodnej PMMA, nazwany Kamax, został wyprodukowany przez firmę Rohm and Haas. Wytrzymałość tych materiałów odzwierciedla sztywność imidowej grupy funkcyjnej.

Zainteresowanie bioaktywnością związków zawierających imid zostało zapoczątkowane przez wczesne odkrycie wysokiej bioaktywności cykloheksymidu jako inhibitora biosyntezy białek u niektórych organizmów. Talidomid , znany ze swoich działań niepożądanych, jest jednym z wyników tych badań. Wiele fungicydów i herbicydów zawiera imidową grupę funkcyjną. Przykłady obejmują kaptan , który w pewnych warunkach jest uważany za rakotwórczy, oraz procymidon .

Przykładowe imidy, od lewej: N -etylomaleimid , odczynnik biochemiczny; ftalimid , przemysłowy półprodukt chemiczny; Captan , kontrowersyjny pestycyd; talidomid , lek, który kiedyś powodował wiele wad wrodzonych; podjednostka Kaptonu , polimeru o wysokiej wytrzymałości używanego do produkcji skafandrów kosmicznych .

W XXI wieku pojawiło się nowe zainteresowanie immunomodulującymi efektami talidomidu, co doprowadziło do powstania klasy immunomodulatorów znanych jako immunomodulujące leki imidowe (IMiD).

Przygotowanie

Większość powszechnych imidów wytwarza się przez ogrzewanie kwasów dikarboksylowych lub ich bezwodników i amoniaku lub pierwszorzędowych amin . Rezultatem jest reakcja kondensacji :

(RCO) ₂ O + R′NH ₂ → (RCO) ₂ NR′ + H ₂ O

Reakcje te przebiegają za pośrednictwem amidów . Wewnątrzcząsteczkowa reakcja kwasu karboksylowego z amidem jest znacznie szybsza niż rzadko obserwowana reakcja międzycząsteczkowa.

Można je również wytwarzać przez utlenianie amidów , zwłaszcza wychodząc z laktamów .

R(CO)NHCH2 _R ' + 2 [O] → R(CO)N(CO)R' + _H2O

Niektóre imidy można również wytworzyć w przegrupowaniu Mumm z izoimidu na imid .

Reakcje

W przypadku imidów pochodzących z amoniaku centrum N-H jest słabo kwaśne. Tak więc sole metali alkalicznych imidów można wytworzyć za pomocą konwencjonalnych zasad, takich jak wodorotlenek potasu. Sprzężoną zasadą ftalimidu jest ftalimid potasu . Te aniony można alkilować z wytworzeniem N -alkiloimidów, które z kolei można rozkładać, uwalniając pierwszorzędową aminę. W etapie uwalniania stosuje się silne nukleofile, takie jak wodorotlenek potasu lub hydrazyna .

Traktowanie imidów halogenami i zasadą daje pochodne N -halogenowe. Przykładami użytecznymi w syntezie organicznej są N -chlorosukcynoimid i N - bromosukcynoimid , które odpowiednio służą jako źródła „Cl ⁺ ” i „Br ⁺ ” w syntezie organicznej .

Imidy w chemii koordynacyjnej

W chemii koordynacyjnej kompleksy imidowe metali przejściowych zawierają ligand NR ^2- . Pod pewnymi względami są podobne do ligandów okso. W niektórych kąt MNC wynosi 180º, ale często jest to kąt zdecydowanie zagięty. Macierzysty imid (NH ^2- ) jest związkiem pośrednim w wiązaniu azotu przez syntetyczne katalizatory.

Struktura reprezentatywnego kompleksu imidowego (py = pirydyna , CMe ₃ = tert-butyl )

Linki zewnętrzne

• IUPAC: imidy