Гуанидин

Гуанидин
Гуанидин
Общие
Традиционные названия	гуанидин
Хим. формула	CH5N3
Рац. формула
Физические свойства
Состояние	твёрдое в-во
Молярная масса	59,07 г/моль
Термические свойства
	Температура
• плавления	50 °C
	Энтальпия
• образования	−56,01 кДж/моль
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты	12,5
Классификация
Рег. номер CAS	113-00-8
PubChem	3520
Рег. номер EINECS	204-021-8
SMILES	C(=NH)(NH2)NH2
InChI	InChI=1S/CH5N3/c2-1(3)4/h(H5,2,3,4) ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	42820
ChemSpider	3400
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

Гуаниди́н — органическое соединения с химической формулой ${\ce {HNC(NH2)2}}$ . 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^[1].

Несмотря на простоту молекулы^[2], 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^[3].

Нахождение в природе

Находится в моче преимущественно у пациентов с почечной недостаточностью как продукт метаболизма белков^[4].

Свойства

Легко алкилируется. Обладает фунгицидной и бактерицидной активностью.

Получение

В промышленности гуанидины получают сплавлением солей аммония с мочевиной или циангуанидином:
${\ce {NH4NO3 + 2 (NH2)2CO ->}}$

${\ce {-> (NH2)2C=NH.HNO3 + CO2 + 2 NH3}}$ .
Также гидрированием циангуанидина на никеле Ренея:
${\ce {NH2-C(=NH)-NH-CN ->[{\ce {H2, Ni}}] NH2-C(NH)-NH2}}$ .
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

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

Гуанидины — группа органических соединений с общей структурой ${\ce {(R^1R^2N)(R^3R^4N)C=N-R^5}}$ . 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^[5].
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.

Примечания

↑ Strecker A. Liebigs Ann. Chem. 1861, 118, 151.
↑ Yamada T., Liu X., Englert U., Yamane H., Dronskowski R. Chem. Eur. J. 2009, 15, 5651.
↑ Sawinski PK, Meven M, Englert U, Dronskowski R (2013). Single-Crystal Neutron Diffraction Study on Guanidine, CN₃H₅. Crystal Growth & Design. 13 (4): 1730–5. doi:10.1021/cg400054k.
↑ Sawynok J, Dawborn JK (1975). Plasma concentration and urinary excretion of guanidine derivatives in normal subjects and patients with renal failure. Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 2 (1): 1–15. doi:10.1111/j.1440-1681.1975.tb02368.x. PMID 1126056. S2CID 41794868.
↑ European Patent Office application EP20050746871 (недоступная ссылка).

[1] Strecker A. Liebigs Ann. Chem. 1861, 118, 151.

[2] Yamada T., Liu X., Englert U., Yamane H., Dronskowski R. Chem. Eur. J. 2009, 15, 5651.

[3] Sawinski PK, Meven M, Englert U, Dronskowski R (2013). Single-Crystal Neutron Diffraction Study on Guanidine, CN₃H₅. Crystal Growth & Design. 13 (4): 1730–5. doi:10.1021/cg400054k.

[4] Sawynok J, Dawborn JK (1975). Plasma concentration and urinary excretion of guanidine derivatives in normal subjects and patients with renal failure. Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 2 (1): 1–15. doi:10.1111/j.1440-1681.1975.tb02368.x. PMID 1126056. S2CID 41794868.

[guan-5] European Patent Office application EP20050746871 (недоступная ссылка).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]