Гуанидин

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

Модель молекулы

Гуаниди́н — органическое соединения с химической формулой $\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{C}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2$. При нормальных условиях представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, расплывается на воздухе вследствие поглощения влаги.

Является сильным однокислотным основанием pK_a = 12,5. С HCl и HNO₃ образует устойчивые соли.

История

Вещество было впервые получено окислительной деградацией природных ароматических продуктов, гуанина, выделенного из перуанского гуано.

Несмотря на простоту молекулы, кристаллическая структура была впервые описана на 148 лет позже открытия, в 2013 году положения атомов водорода в молекуле были точно определены с помощью нейтронографии монокристалла.

Нахождение в природе

Находится в моче преимущественно у пациентов с почечной недостаточностью как продукт метаболизма белков.

Свойства

Легко алкилируется. Обладает фунгицидной и бактерицидной активностью.

Получение

• В промышленности гуанидины получают сплавлением солей аммония с мочевиной или циангуанидином:

  $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}⟶$

  $⟶(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2){\phantom{A}}_2\mathrm{C}=\mathrm{N}\mathrm{H}\cdot \mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$.

• Также гидрированием циангуанидина на никеле Ренея:

  $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{C}(=\mathrm{N}\mathrm{H})-\mathrm{N}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{N}\stackrel{\mathrm{H}{\phantom{A}}_2,\mathrm{N}\mathrm{i}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{C}(\mathrm{N}\mathrm{H})-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$.

• Извлекают при помощи ионообменных смол из отходов производства мочевины.
• Карбонат извлекают из отходов производства меламина.
• Другие соли получают по реакции с основанием гуанидина.
• Спиртовые растворы при реакции хлорида гуанидиния с соответствующими алкоголятами.

Протонирование и основность

Резонансная структура

Канонические формы

Гуанидин благодаря резонансной делокализации электрического заряда в симметричном гуанидиниевом катионе, образующимся при протонировании гуанидина, является сильным основанием сравнимым по силе (pK_a = 13,5) с гидроксидом натрия.

Высокая основность характерна и для замещенных гуанидинов: так, гуанидиновая группа аминокислоты аргинина (pK_a = 12,48) протонирована в физиологических условиях (при pH < 10).

Гуанидинхлорид используют для денатурации белков, причём концентрация и свободная энергия раскрытия находятся в линейной зависимости. С этой же целью используется и тиоцианат гуанидиния.

Производные гуанидина

Общая структура гуанидина

Гуанидины — группа органических соединений с общей структурой $(\mathrm{R}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{R}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{N})(\mathrm{R}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{R}{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}4}\mathrm{N})\mathrm{C}=\mathrm{N}-\mathrm{R}{\phantom{A}}^5$. Центральная связь внутри этой структуры — иминовая; другая распознаваемая субструктура — аминаль. Примеры гуанидинов: аргинин, триазобициклодецен и сакситоксин. Другие производные могут включать гуанидин гидроксид.

Гуанидиновые соли хорошо известны благодаря их денатурирующему действию на белки. Хлорид гуанидина — наиболее известный денатурант. В его 6 М растворе практически все белки с упорядоченой структурой теряют свою упорядоченность.

Бигуаниды  — гипогликемические лекарственные средства, используемые при сахарном диабете. Молекулы бигуанидов состоят из полиметиленовой цепочки и гуанидиновой группы на обеих её концах.

Применение

• Соли гуанидина, применяемые в промышленности:
  • динитрат — как взрывчатое вещество,
  • нитрат — в качестве монотоплива,
  • фосфат — в текстильной промышленности для придания огнеупорных свойств тканям,
  • карбонат — в синтезе поверхностно-активных веществ и косметике для выпрямления волос.
• Продукт конденсации гуанидина с формальдегидом используется как ионообменная смола.
• Он также применяется в производстве пластмасс.
• В качестве перспективного альтернативного топлива.
• Нитрогуанидин, нитрат гуанидиния, перхлорат гуанидиния используют в качестве ракетного топлива.
• Хромат — ингибитор коррозии.

Безопасность

Токсичен, вызывает при попадании на кожу и в дыхательные пути химический ожог.