Введение

Класс химических соединений

В органической химии имид — это функциональная группа, состоящая из двух ацильных групп, связанных с атомом азота. Эти соединения структурно связаны с кислотными ангидридами, однако имиды более устойчивы к гидролизу. В плане коммерческих применений имиды наиболее известны как компоненты высокопрочных полимеров, называемых полиимидами. Неорганические имиды также известны как твердые или газообразные соединения, а имидогруппа (=NH) может также выступать в качестве лиганда.

Номенклатура

Большинство имидов являются циклическими соединениями, производными от дикарбоновых кислот, и их названия отражают название исходной кислоты. Примерами являются сукцинимид, производный от янтарной кислоты, и фталимид, производный от фталевой кислоты. Для имидов, полученных из аминов (в отличие от аммиака), N-заместитель указывается приставкой. Например, N-этилсукцинимид получают из янтарной кислоты и этиламина. Изоимиды являются изомерами обычных имидов и имеют формулу RC(O)OC(NR′)R″. Они часто являются промежуточными продуктами, которые превращаются в более симметричные имиды. Органические соединения, называемые карбодиимидами, имеют формулу RN=C=NR. Они не имеют отношения к имидам.

Свойства

Будучи высокополярными, имиды демонстрируют хорошую растворимость в полярных растворителях. Атом водорода в NH-группе имидов, полученных из аммиака, проявляет кислотные свойства и способен образовывать водородные связи. В отличие от структурно близких кислотных ангидридов, имиды устойчивы к гидролизу, и некоторые из них можно даже перекристаллизовывать из кипящей воды.

Возникновение и применение

Многие высокопрочные или электропроводящие полимеры содержат имидные звенья, то есть полиимиды. Одним из примеров является Kapton, где повторяющаяся единица состоит из двух имидных групп, производных от ароматических тетракарбоновых кислот. Другим примером полиимидов является полиглютаримид, обычно получаемый из полиметилметакрилата (ПММА) и аммиака или первичного амина путем аминолиза и циклизации ПММА при высокой температуре и давлении, как правило, в экструдере. Эта технология называется реактивной экструзией. Коммерческий полиглютаримид на основе метиламинового производного ПММА, известный как Kamax, был разработан компанией Rohm and Haas. Вязкость этих материалов отражает жесткость имидной функциональной группы. Интерес к биоактивности соединений, содержащих имид, был вызван ранним открытием высокой биоактивности циклогексимида как ингибитора биосинтеза белка в определенных организмах. Талидомид, печально известный своими побочными эффектами, является одним из результатов этих исследований. Ряд фунгицидов и гербицидов содержат имидную функциональность. Примеры включают Captan, который при определенных условиях считается канцерогенным, и Procymidone. В XXI веке возрос новый интерес к иммуномодулирующим эффектам талидомида, что привело к появлению класса иммуномодуляторов, известных как иммуномодулирующие имидные препараты (IMiD).

Реакции

Для имидов, производных аммиака, N–H центр является слабокислотным. Таким образом, соли щелочных металлов имидов можно получить с помощью обычных оснований, таких как гидроксид калия. Конъюгированное основание фталимида – фталимид калия. Эти анионы могут быть алкилированы с образованием N-алкилимидов, которые, в свою очередь, могут быть подвергнуты расщеплению с выделением первичного амина. Для стадии выделения используются сильные нуклеофилы, такие как гидроксид калия или гидразин. Обработка имидов галогенами в присутствии основания приводит к образованию N-галогенированных производных. Примерами, полезными в органическом синтезе, являются N-хлорсукцинимид и N-бромсукцинимид, которые служат источниками "Cl+" и "Br+" соответственно в органическом синтезе.

Имиды в координационной химии

В координационной химии комплексы переходных металлов с имидо содержат лиганд NR2. Они во многих отношениях схожи с оксолигандами. В некоторых случаях угол M–N–C равен 180º, но часто этот угол заметно отклоняется от линейного. Имид (NH2) является промежуточным соединением в процессе фиксации азота синтетическими катализаторами.