Isocianato

Grup funcional isocianato

El isocianato és un grup funcional que es presenta en alguns composts orgànics. La seua estructura general és -N=C=O, és dir, posseïxen un àtom de carbono que simultàneament forma part d'un grup imino i d'un grup carbonilo. Els composts orgànics que presenten esta funcionalitat (R-NCO) són també denominats isocianatos. Quan una substància química presenta dos grups isocianatos es denomina vaig donar-isocianato. Els diisocianatos són composts fonamentals en la síntesis de poliuretano.
No s'ha de confondre el grup isocianato en el cianato (-O-C=N) ni en l'isocianuro (-N=C).

Química inorgànica vs. orgànica

Els isocianatos inorgànics són les sals del àcit isociánico HNCO, que contenen el anión NCO^-. La transformació del isocianato d'amoni (H₄NNCO) en urea (H₂NC(=O)NH₂) per Wöhler (síntesis de Wóhler) va supondre la primera síntesis d'un compost orgànic a partir d'un precursor completament inorgànic i va acabar d'esta manera en la teoria de la vis vitalis, la força de vida que es presumia fins a eixe moment necessària per a generar els composts orgànics (teoria del vitalismo).

Síntesis

Els isocianatos orgànics són composts químics que contenen el grup funcional R-N=C=O. Existixen vies per a la síntesis de isocianatos, algunes de les quals s'exponen a continuació:

Fosgenación de amina

Els isocianatos es poden obtindre a partir de les amina primàries. Es formen a partir de la reacció de l'amina en fosgeno (O=CCl₂, clorur de carbonilo) en excés, a través d'un intermediari de clorur de carbamilo, R-NH-COCl, que pert fàcilment HCl.

$\mathrm{R}-\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{R}-\mathrm{N}\mathrm{C}\mathrm{O}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

El fosgeno és altament tòxic per lo que la síntesis de isocianatos ha de ser portada a terme en les precaucions requerides. Els isocianatos són ademés en sí altament tòxics per lo que la precaució no es llimita a la seua síntesis sino també a la seua posterior manipulació.

Carbonilación directa i termólisis

Un dels métodos alternatius a la fosgenación per a la síntesis de diisocianatos és l'implementat per Mitsui Toatsu Chemicals i Atlantic Richfield basat en la descomposició tèrmica dels diuretanos formats despuix del tractament del dinitrotolueno en alcohols segons:

$(\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{H})\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶(\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{N}){\phantom{A}}_2\mathrm{C}{\phantom{A}}_6\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{R}-\mathrm{O}\mathrm{H}$

Transposició de Curtius

Una atra via que evita l'us del fosgeno és per mig de la descomposició tèrmica de les azidas de acilo corresponent, per mig de la transposició de Curtius:

$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{R}-\mathrm{N}\mathrm{C}\mathrm{O}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2$

Esta reacció s'ha utilisat per a desenrollar distints mona i diisocianatos. Per a la síntesis de les azida de acilo es partix del halur de acilo per mig de la seua reacció en azida de sodi:

$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{X}+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{N}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{X}$

A partir d'halurs de llogue

Una atra via possible és a partir de la reacció entre els halurs de llogue i els cianatos de metals alcalinos:

$\mathrm{R}-\mathrm{X}+\mathrm{M}-\mathrm{N}\mathrm{C}\mathrm{O}⟶\mathrm{R}-\mathrm{N}\mathrm{C}\mathrm{O}+\mathrm{M}\mathrm{X}$

D'esta manera s'han preparat isocianatos de butil i etil aixina com diisocianatos de hexametileno.