2) лактонов
3) уретанов (+)
4) лактамов
Карбаминовая кислота имеет строение NH2–C(=O)–OH. При её взаимодействии со спиртом происходит конденсация по карбоксильной группе: гидроксильный фрагмент замещается алкоксигруппой с образованием сложного эфира карбаминовой кислоты и выделением воды. Общая формула продукта — NH2–C(=O)–OR; такие соединения называют уретанами, или карбаматами.
Механистически процесс относится к нуклеофильному замещению у карбонильного атома углерода: атом кислорода спирта атакует карбонильный центр, после перегруппировки протонов и удаления воды формируется фрагмент –NH–C(=O)–O–. Уретановая группа сочетает амидный и сложноэфирный компоненты, поэтому карбаматы обладают характерными свойствами обоих классов соединений; многие из них применяются как лекарственные вещества, пролекарства и промежуточные продукты органического синтеза.
Другие перечисленные классы образуются по иным реакционным схемам. Гидразоны получают конденсацией альдегидов или кетонов с гидразинами, лактоны являются циклическими сложными эфирами гидроксикислот, а лактамы — циклическими амидами. Поэтому именно образование сложноэфирного производного карбаминовой кислоты при взаимодействии со спиртом обосновывает выбор уретанов.
| Класс соединений | Тип исходных веществ | Характерный структурный фрагмент | Принцип образования |
|---|---|---|---|
| Уретаны (карбаматы) | Карбаминовая кислота и спирт | –NH–C(=O)–O–R | Этерификация карбаминовой кислоты; формальное выделение воды |
| Гидразоны | Альдегид или кетон и гидразин либо его производное | >C=N–NH–R | Конденсация карбонильного соединения с гидразином |
| Лактоны | Гидроксикислоты | Циклический сложноэфирный фрагмент | Внутримолекулярная этерификация с замыканием цикла |
| Лактамы | Аминокислоты или аминокарбоновые кислоты | Циклический амидный фрагмент –C(=O)–NH– | Внутримолекулярная амидизация с образованием цикла |
| Карбаматы | Спирт или фенол и карбамоильный реагент | R–O–C(=O)–NR′R″ | Образование производного карбаминовой кислоты; уретан — частный случай |
| Ключевой дифференциальный признак | Наличие одновременно азота и сложноэфирного кислорода у карбонильной группы | –O–C(=O)–N– | Отличает карбаматы от обычных сложных эфиров, лактонов и лактамов |
Уретановая связь не следует отождествлять с обычной сложноэфирной группой: в ней карбонильный атом углерода связан одновременно с кислородом и азотом. В фармацевтической химии карбаматный фрагмент может влиять на липофильность, устойчивость к гидролизу и метаболическое превращение вещества. Распознавание структурного мотива –O–C(=O)–N– позволяет уверенно отличить уретаны от гидразонов, лактонов и лактамов.