Гуанидин

Гуаниди́н — органическое соединения с химической формулой ${\displaystyle {\ce {HNC(NH2)2}}}$. При нормальных условиях представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, расплывается на воздухе вследствие поглощения влаги.

Гуанидин
Общие
Традиционные названия	гуанидин
Хим. формула	CH5N3
Рац. формула	${\displaystyle {\ce {HNC(NH2)2}}}$
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 ${\displaystyle pK_{a}}$	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

Модель молекулы

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:

  ${\displaystyle {\ce {NH4NO3 + 2 (NH2)2CO ->}}}$

  ${\displaystyle {\ce {-> (NH2)2C=NH.HNO3 + CO2 + 2 NH3}}}$.

• Также гидрированием циангуанидина на никеле Ренея:

  ${\displaystyle {\ce {NH2-C(=NH)-NH-CN ->[{\ce {H2, Ni}}] NH2-C(NH)-NH2}}}$.

• 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

Резонансная структура

Канонические формы

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

Общая структура гуанидина

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