Karbamát

Karbamáty jsou organické sloučeniny odvozené od kyseliny karbamové (NH₂COOH). Karbamátová skupina, kyseliny a estery jsou funkční skupiny, které jsou strukturálně vzájemně příbuzné a často lze mezi nimi provádět vzájemné konverze. Karbamátové estery se označují také jako urethany (či uretany).

Chemická struktura karbamátů

Syntéza

Karbamové kyseliny se odvozují od aminů:

R₂NH + CO₂ → R₂NCO₂H

Kyselina karbamová je zhruba stejně kyselá jako kyselina octová. Ionizace protonu poskytuje karbamátový aniont, konjugovanou zásadu kyseliny karbamové:

R₂NCO₂H → R₂NCO₂⁻ + H⁺

Karbamáty vznikají také hydrolýzou chlorformamidů:

R₂NC(O)Cl + H₂O → R₂NCO₂H + HCl

Karbamáty mohou vznikat při Curtiově přesmyku, kdy vznikající isokyanatany reagují s alkoholem:

RNCO + R'OH → RNHCO₂R'

Výskyt a použití

Byť se většina tohoto článku zabývá organickými karbamáty, vyrábí se také velké množství anorganické soli karbamátu amonného jakožto meziprodukt při výrobě močoviny z amoniaku a oxidu uhličitého.

Karbamáty v biochemii

N-terminální aminoskupiny valinových zbytků v α- a β-řetězcích deoxyhemoglobinu jsou přítomny jako karbamáty. Pomáhají stabilizovat bílkovinu, když se z ní stává deoxyhemoglobin a zvyšuje pravděpodobnost uvolnění zbývajících kyslíkových molekul z vazby na bílkovinu. Vliv těchto karbamátů na afinitu hemoglobinu k O₂ nesmí být spojován s efektem poklesu kyselosti deoxyhemoglobinu, který se nazývá Bohrův efekt.

ε-aminoskupiny lyzinových zbytků v ureáze a fosfortriesteráze taktéž využívají karbamát. Tento karbamát odvozený od aminoimidazolu je mezproduktem v biosyntéze inosinu. Z karboxyfosfátu vzniká místo CO₂ karbamoylfosfát.^[1]

Výrobky z karbamátových sloučenin

Karbamátové insekticidy

Karbamátový insekticid karbaryl

Takzvané karbamátové insekticidy využívají funkční skupiny karbamátových esterů. Patří mezi ně například aldikarb, karbofuran, fenoxykarb, karbaryl, ethionokarb a fenobukarb. Tyto insekticidy usmrcují hmyz reverzibilní inaktivací enzymu acetylcholinesterázy. Organofosfátové pesticidy také inaktivují tento enzym, avšak ireverzibilně, proto způsobují mnohem vážnější cholinergní otravu.^[2] Repelent icaridin je substituovaný karbamát.

Polyurethany

Související informace naleznete také v článku Polyuretan.

Polyurethany (též polyuretany) obsahují ve své struktuře více karbamátových skupin. „Urethan“ není jednotkou (monomerem) polyurethanů. Tyto polymery mohou mít různorodé vlastnosti a jsou komerčně dostupné ve formě pěny (pěnový polyurethan), elastomerů i tuhých látek. Vznikají reakcí alkoholů s isokyanatany:

RN=C=O + R'OH → RNHC(O)OR'

Typicky se využívají diisokyanatany, např. toluen-diisokyanatan, a dioly, např. bisfenol A.

Lékařství

Urethan čili ethylkarbamát se vyráběl ve Spojených státech jako protinádorové léčivo a pro jiné lékařské účely. Byl však shledán toxickým a téměř neúčinným.^[3] Občas se používá ve veterinárním lékařství.

Některé karbamáty se využívají ve farmakoterapii, například inhibitory cholinesterázy neostigmin a rivastigmin, jejichž chemická struktura je založena na přírodním alkaloidu fysostigminu. Mezi další příklady patří meprobamat a jeho deriváty, např. karizoprodol, felbamat a tybamat, třída anxiolytik a myorelaxancií široce používaných v 60. letech 20. století před rozmachem benzodiazepinů; někdy se používají i dnes.