Гидроксиламин: қасиеттері, қолданылуы және өндірілу жолдары
Hydroxylamine
Гидроксиламин: химиялық формуласы NH₂OH, ақ кристалдық зат. Негізінен Nylon 6 өндірісінде қолданылады, сондай-ақ биологиялық нитрификацияда да маңызды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гидроксиламин (гидроксиаммония деп те аталады) – химиялық формуласы NH2OH болатын бейорганикалық қосылыс. Бұл қосылыс ақ түсті, ылғалды ауадан суды сіңіретін кристалдар түрінде кездеседі. Гидроксиламин көбінесе және дерлік әрқашан сулы ерітінді түрінде ұсынылады және қолданылады. Ол негізінен Nylon 6 өндірісіне жұмсалады. NH3-тің гидроксиламинге тотығуы – биологиялық нитрификация процесінің бір қадамы.
Inorganic compound
Hydroxylamine (also known as hydroxyammonia) is an inorganic compound with the chemical formula |NH2OH|auto=1. The compound is in a form of a white hygroscopic crystals. Hydroxylamine is almost always provided and used as an aqueous solution. It is consumed almost exclusively to produce Nylon 6. The oxidation of |NH3 to hydroxylamine is a step in biological nitrification.
Тарих
Гидроксиламиндi алғаш рет 1865 жылы неміс химигі Вильгельм Клеменс Лоссен (1838-1906) гидроксиламмоний хлориді түрінде дайындады; ол қалайыны және хлорлы қышқылды этил нитратының қатысуымен реакцияға түсірді. Оны 1891 жылы голланд химигі Лобри де Брюйн және француз химигі Леон Морис Крисмер (1858-1944) алғаш рет таза күйде дайындады. Крисмер тұзы деп аталатын координациялық кешен, ZnCl2(NH2OH)2 (цинк дихлориді дигидроксиламині), қыздырғанда гидроксиламин бөліп шығарады.
Hydroxylamine was first prepared as hydroxylammonium chloride in 1865 by the German chemist Wilhelm Clemens Lossen (1838 1906); he reacted tin and hydrochloric acid in the presence of ethyl nitrate. It was first prepared in pure form in 1891 by the Dutch chemist Lobry de Bruyn and by the French chemist Léon Maurice Crismer (1858 1944). The coordination complex |ZnCl2(NH2OH)2 (zinc dichloride di(hydroxylamine)), known as Crismer's salt, releases hydroxylamine upon heating.
Өндіріс
Гидроксиламин немесе оның тұздары (гидроксиламмоний катиондарын [NH3OH]+ қамтитын тұздар) бірнеше тәсілмен өндірілуі мүмкін, бірақ олардың тек екеуі ғана коммерциялық жағынан пайдалы. Ол сондай-ақ биохимия саласында талқыланғандай, табиғатта да пайда болады.
Hydroxylamine or its salts (salts containing hydroxylammonium cations |[NH3OH]+) can be produced via several routes but only two are commercially viable. It is also produced naturally as discussed in a section on biochemistry.
Қолданылуы
Гидроксиламиннің шамамен 95% циклогексанон оксимі синтезіне қолданылады, ол Найлон 6-ның алдындағы зат. Бұл Найлон 6 алу үшін сақинаны ашу арқылы полимерленуге жатады.
Approximately 95% of hydroxylamine is used in the synthesis of cyclohexanone oxime, a precursor to Nylon 6. The latter can then undergo a ring opening polymerization to yield Nylon 6.
Зертханалық қолданыстар
Гидроксиламин және оның тұздары көптеген органикалық және бейорганикалық реакцияларда тотықтырғыш зат ретінде қолданылады. Олар май қышқылдарының антиоксиданты ретінде де әрекет ете алады. Биологтар гидроксиламиннің жоғары концентрациясын ДНК нуклеобазалық аминін гидроксилдейтін зат ретінде пайдаланып, мутациялар енгізу үшін қолданады. Бұл негізінен цитидиннің гидроксиаминоцитидинге гидроксилденуі арқылы жүзеге асады деп есептеледі, ол тимидин ретінде қате оқылып, C:G-дан T:A-ға транзициялық мутацияларды тудырады. Бірақ гидроксиламиннің жоғары концентрациясы немесе in vitro жағдайындағы шамадан тыс реакциясы ДНК-ның басқа да аймақтарын өзгертіп, басқа типтегі мутацияларға әкелуі мүмкін. Іс жүзінде, ол EMS, ENU немесе нитрозогуанидин сияқты күшті мутагендерге ұтылып қалған, бірақ өте кішкентай мутагендік қосылыс және жоғары ерекшелікке ие болғандықтан, бактериофаг капсидтеріндегі ДНК мутациясы және таза ДНК-ның in vitro мутациясы сияқты арнайы қолданыстарға ие болды. Hoechst–Celanese компаниясы ұсынған парацетамолдың балама индустриалды синтезі кетонды гидроксиламинмен кетоксимге айналдыруды қамтиды. Басқа да химиялық емес қолданыстарға жануарлар терісінен түктерді алу және фотодамыту ерітінділері кіреді. Сол сияқты, серин және треонин қалдықтарына байланысқан убиквитин молекулалары гидроксиламинге сезімтал, ал лизинге байланысқан молекулалар (изопептидтік байланыс) резистентті.
Hydroxylamine and its salts are commonly used as reducing agents in myriad organic and inorganic reactions. They can also act as antioxidants for fatty acids. High concentrations of hydroxylamine are used by biologists to introduce mutations by acting as a DNA nucleobase amine hydroxylating agent. In is thought to mainly act via hydroxylation of cytidine to hydroxyaminocytidine, which is misread as thymidine, thereby inducing C:G to T:A transition mutations. But high concentrations or over reaction of hydroxylamine in vitro are seemingly able to modify other regions of the DNA & lead to other types of mutations. Practically, it has been largely surpassed by more potent mutagens such as EMS, ENU, or nitrosoguanidine, but being a very small mutagenic compound with high specificity, it found some specialized uses such as mutation of DNA packed within bacteriophage capsids, & mutation of purified DNA in vitro. An alternative industrial synthesis of paracetamol developed by Hoechst–Celanese involves the conversion of ketone to a ketoxime with hydroxylamine. Some non chemical uses include removal of hair from animal hides and photographic developing solutions. Similarly, Ubiquitin molecules bound to serines or threonines residues are sensitive to hydroxylamine, but those bound to lysine (isopeptide bond) are resistant.
Биохимия
Биологиялық нитрификацияда аммиактың гидроксиламине дейін тотығуы аммиак монооксигеназасы (AMO) арқылы жүзеге асады. Цитохром P460 – аммиакты тотықтырушы бактерия Nitrosomonas europea-да табылған фермент, гидроксиламинді күшті жылыжай газы – азот оксидіне айналдыра алады. Гидроксиламин пептидтер мен ақуыздағы аспарагинилглицин пептидтік байланыстарын жоғары дәлдікпен үзу үшін де қолданылады. Ол сондай-ақ гемотопорлы ферменттерге байланысып, оларды тұрақты түрде бұзылады (улайды). Су құрылымына ұқсастығының арқасында фотосинтездің оттегін бөліп шығару кешенінің қайтымсыз тежегіші ретінде қолданылады.
In biological nitrification, the oxidation of |NH3 to hydroxylamine is mediated by the ammonia monooxygenase (AMO). Cytochrome P460, an enzyme found in the ammonia oxidizing bacteria Nitrosomonas europea, can convert hydroxylamine to nitrous oxide, a potent greenhouse gas. Hydroxylamine can also be used to highly selectively cleave asparaginyl glycine peptide bonds in peptides and proteins. It also bonds to and permanently disables (poisons) heme containing enzymes. It is used as an irreversible inhibitor of the oxygen evolving complex of photosynthesis on account of its similar structure to water.
Қауіпсіздік және қоршаған ортаны қорғау мәселелері
Гидроксиламиннің теориялық ыдырау энергиясы шамамен 5 кДж/г құрайды, ол жарылғыш зат. 80%-дан жоғары концентрациядағы сулы ерітінділері детонатор арқылы немесе қамауда күшті қыздыру нәтижесінде оңай жарылуы мүмкін. Дегенмен, темір(II) және темір(III) тұздары 50% NH2OH ерітінділерінің ыдырауын жылдамдататыны белгілі. Гидроксиламин және оның туындыларын тұз түрінде қолдану қауіпсіздік тұрғысынан тиімді. Ол тыныс жолдарына, теріге, көзге және басқа да шырышты қабықшаларға тітіркенді әсер етеді. Ол тері арқылы сіңірілуі мүмкін, жұтқанда зиянды және мутагендік қасиеттері болуы мүмкін.
With a theoretical decomposition energy of about 5 kJ/g, hydroxylamine is an explosive, and aqueous solutions above 80% can be easily detonated by detonator or strong heating under confinement. It is known, however, that ferrous and ferric iron salts accelerate the decomposition of 50% |NH2OH solutions. Hydroxylamine and its derivatives are more safely handled in the form of salts. It is an irritant to the respiratory tract, skin, eyes, and other mucous membranes. It may be absorbed through the skin, is harmful if swallowed, and is a possible mutagen.