Karbamátok

A karbamátok szerves vegyületek, a karbamidsav (NH₂COOH) származékai. A karbamátcsoport, a karbamát-észterek (például az etil-karbamát) és a karbamidsavak szerkezetileg összefüggő funkciós csoportok, és kémiailag is gyakran átalakulnak egymásba. A karbamát-észtereket uretánoknak is nevezik.

A karbamidsavakat aminokból nyerik:

R₂NH + CO₂ → R₂NCO₂H

A karbamidsav körülbelül ugyanolyan erős sav, mint az ecetsav^[forrás?], belőle egy proton leadásával karbamát anion, a karbamidsav konjugált bázisa keletkezik:

R₂NCO₂H → R₂NCO₂^- + H⁺

A kloroformamidok hidrolízise során is karbamátok keletkeznek:

R₂NC(O)Cl + H₂O → R₂NCO₂H + HCl

Karbamátok keletkezhetnek Curtius-lebontás során is, ha a létrejött izocianátok alkohollal reagálnak:

RNCO + R'OH → RNHCO₂R'

A cikkben többnyire a szerves karbamátokkal foglalkozunk, de megjegyzendő, hogy az egyik szervetlen sót, az ammónium-karbamátot nagy mennyiségben állítják elő köztitermékként a karbamid ammóniából és szén-dioxidból történő gyártása során.

A dezoxihemoglobin α- és β-láncaiban levő valin aminosav maradékának N-terminális aminocsoportjai karbamátok formájában találhatók. Ezek segítik a fehérje stabilizálását a dezoxihemoglobinná alakulás során és növelik a fehérjéhez kötött maradék oxigénmolekulák felszabadulásának valószínűségét. Ezen karbamátcsoportoknak a hemoglobin O₂ iránti affinitására kifejtett hatását Bohr-effektusnak nevezik.

Az ureázok és foszfotriészterázok lizin aminosav maradékának ε-aminocsoportjai is karbamát alakjában fordulnak elő. Az aminoimidazolból származó karbamát az inozin bioszintézisének köztiterméke. A karbamoil-foszfát inkább karboxifoszfátból, semmint CO₂-ből keletkezik.^[1]

Talán a legfontosabb karbamát a növények CO₂-megkötésében részt vevő vegyület, mivel ez a folyamat a globális felmelegedés szempontjából is érdekes. A ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz/oxigenáz enzim a reduktív pentózfoszfát-ciklus (Calvin-ciklus) első lépéseként egy molekula szén-dioxidot köt meg karbamát formájában. Az enzim aktív centrumában egy Mg²⁺ ion kötődik glutamát és aszpartát aminosav maradékához és egy lizin-karbamáthoz. A karbamát akkor keletkezik, amikor az ionhoz közeli töltés nélküli lizin oldallánc reagál a levegőből származó szén-dioxid molekulával (és nem a szubsztrát szén-dioxid molekulával). Ennek révén a lizin oldallánc töltötté válik, és így képessé válik a Mg²⁺ ion megkötésére.

Az úgynevezett karbamát inszekticidekben karbamát észter funkciós csoport található. Ebbe a vegyületcsoportba tartozik az aldikarb, a karbofurán (Furadan), a karbaril (Sevin), az etienokarb, a fenobukarb, az oxamil és a metomil. Ezek az inszekticidek a rovarokat az acetilkolin-észteráz reverzibilis inaktiválásával pusztítják el. A szerves foszfátvegyületek is ezt az enzimet gátolják, hatásuk azonban irreverzibilis, és így súlyosabb kolinerg mérgezést okozhatnak.^[2]

A fenoxikarb ugyan tartalmaz karbamátcsoportot, de hatása inkább juvenilis hormonhatásán alapul, semmint az acetilkolin-észteráz gátlásán.^[3]

Az ikaridin nevű rovarűzőszer szubsztituált karbamát.

A poliuretánok szerkezetében több karbamátcsoport is található. A „poliuretán” névben az „uretán” ezekre a karbamát csoportokra utal, a poliuretán nem tartalmaz és a gyártása során sem használnak etil-karbamátot (hétköznapi nevén „uretánt”). A poliuretán polimerek változatos tulajdonságokkal rendelkeznek, kereskedelmileg mint habok, elasztomerek és szilárd anyagok kaphatók. A poliuretánokat jellemzően diizocianátok, például toluol-diizocianát és diolok reakciójával állítják elő, a karbamát csoportok az alkoholok és izocianátok reakciójában keletkeznek:

RN=C=O + R'OH → RNHC(O)OR'

A jódpropinil-butilkarbamát fa- és festékkonzerválószer, de kozmetikumokban is használják.^[4]

Az uretánt vagy etil-karbamátot az Egyesült Államokban korábban kereskedelmi léptékben gyártották, mint rákellenes és egyéb betegségek kezelésére használt gyógyszert, de kiderült, hogy többnyire nem hatásos, hanem mérgező.^[5] Esetenként állatgyógyászati szerként alkalmazzák.

Néhány karbamátot alkalmaznak a humán farmakoterápiában, például a neosztigmin és rivasztigmin kolinészteráz-gátlókat, melyek kémiai szerkezete a fizosztigmin, egy természetes alkaloid vázán alapul. További példák a meprobamát és származékai, például kariszoprodol, felbamát és tibamát, melyek az 1960-as években, a benzodiazepinek elterjedése előtt széles körben használt szorongásoldó és izomlazító gyógyszerek voltak, és egyes esetekben még ma is alkalmazzák őket.

A darunavirban – a proteáz-inhibitorok közé tartozó HIV-ellenes gyógyszer – is található karbamát funkciós csoport.

Az (1) jelű ROC(=O)NR₂ karbamátban két oxigénatom található, melyek bármelyike vagy mindkettő kicserélhető kénatomra. A karbamátok azon megfelelőit, melyekben csak egy oxigént helyettesít kénatom, tiokarbamátoknak nevezzük (2 és 3). A mindkét helyen kénatommal helyettesített származékok (4) az RSC(=S)NR₂ általános képletű ditiokarbamátok.

A tiokarbamátoknak két különböző típusú szerkezeti izomerje létezik:

• O-tiokarbamátok (2), ROC(=S)NR₂, melyekben a karbonilcsoportot (C=O) tiokarbonilcsoport (C=S) helyettesíti
• S-tiokarbamátok (3), RSC(=O)NR₂, melyekben az R–O– csoport helyett R–S– csoport található

Az O-tiokarbamátok izomerizációs reakcióban, például a Newman–Kwart-átrendeződés során átalakulhatnak S-tiokarbamáttá.

Ez a szócikk részben vagy egészben a Carbamate című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.