I carbammati o uretani sono composti organici in cui è presente un gruppo amminico legato a un gruppo estereo e pertanto caratterizzati dal gruppo funzionale –NHCOO-.
Essi pertanto possono essere considerati come esteri dell'acido carbammico NH2COOH. Al contrario dell'acido carbammico che costituisce un intermedio di molte reazioni chimiche e che tende a decomporsi in ammoniaca e biossido di carbonio secondo la reazione:
NH2COOH → NH3 + CO2
i carbammati sono sostanze stabili.
Sintesi
I carbammati possono essere ottenuti attraverso diverse vie sintetiche tra cui l'idrolisi di una cloroformammide tramite la reazione:
R2NCOCl + H2O → R2NCOOH + HCl
Un altro metodo di sintesi sfrutta la trasposizione di Curtius a partire da un alogenuro acilico che viene fatto reagire con sodio azide per ottenere una acil azide secondo la reazione:
RCOCl + NaN3 → RCON3 + NaCl
A caldo l'acil azide perde N2 e si trasforma in nitrene:
RCON3 → RCON + N2
Il nitrene è un intermedio di reazione estremamente labile in quanto l'azoto mostra una lacuna elettronica essendo circondato solo da 6 elettroni analogamente al carbene.
Questa configurazione rende l'atomo di azoto particolarmente elettrofilo, tanto che la molecola si riarrangia, con trasposizione di un legame carbonio – carbonio a dare un nuovo legame carbonio – azoto con ottenimento dell'isocianato R-N=C=O.
La reazione dell'isocianato con un alcol R'-OH porta alla formazione di un carbammato.
Usi
Tra i carbammati di importanza industriale vi è il carbammato di ammonio che viene utilizzato nella sintesi industriale dell'urea facendo reagire ammoniaca e biossido di carbonio.
Il processo, sviluppato nel 1922, è detto anche processo Bosch-Meiser e coinvolge due reazioni di equilibrio; nella prima l'ammoniaca liquida reagisce con il ghiaccio secco per dare carbammato di ammonio:
2 NH3 + CO2 ⇄ H2NCOONH4 + calore
Nella seconda reazione di equilibrio, di tipo endotermico, si ha la decomposizione del carbammato di ammonio in urea e acqua:
H2NCOONH4 ⇄ (NH2)2CO + H2O
Poiché il calore sviluppato dalla prima reazione è maggiore rispetto a quello assorbito nella seconda la reazione è complessivamente esotermica.
I carbammati costituiscono un eccellente gruppo protettore nelle sintesi organiche in particolare nella sintesi delle proteine per proteggere i gruppi amminici che non si vuole far reagire.
I carbammati rappresentano una classe di fitofarmaci utilizzati come erbicidi, fungicidi e insetticidi.
Negli animali i carbammati agiscono da inibitori dell'acetilcolin-esterasi, enzima fondamentale per il corretto funzionamento del sistema nervoso.
I fungicidi a base di carbammati, ed in particolare del fenilcarbammato C6H5NHCOOCH2CH3 , hanno un'azione fisiologica mirata essendo in grado di penetrare nella pianta e di uccidere il fungo parassita agendo da eradicanti.
I carbammati trovano utilizzo anche in campo medico come il meprobamato utilizzato come ansiolitico.
