Hidroksilamin je anorganska spojina s kemijsko formulo NH2OH. Čista spojina je bela, nestabilna, kristalinična in higroskopska snov,[4] vendar se skoraj vedno uporablja v vodnih raztopinah. Uporablja se za pripravo oksimov. Je vmesni produkt v biološkem nitriranju. Oksidacijo NH3 sproži encim hidroksilamin oksidoreduktaza (HAO).
Zgodovina
Hidroksilamin je kot hidroklorid prvi pripravil nemški kemik Wilhelm Clemens Lossen leta 1865 z reakcijo med kositrom in klorovodikovo kislino v prisotnosti etil nitrata.[5] Čisto spojino sta prva pripravila nizozemski kemik Lobry de Bruyn in francoski kemik Léon Maurice Crismer leta 1891.[6][7]
Priprava
NH2OH se lahko pripravi po več postopkih. Najpomenbnejši je Raschigov postopek, v katerem se vodna raztopina amonijevega nitrita reducira s HSO− 3 in SO2 pri 0 °C, pri čemer nastane hidroksilamido-N,N-disulfonatni anion:
Trdni NH2OH se izloči z obdelavo s tekočim amonijakom. Stranski produkt amonijev sulfat (NH4)2SO4 ni topen v amonijaku, zato se ga lahko odstrani s filtriranjem. Tekoči amonijak se nato odpari. V ostanku je čisti hidroksilamin.[4] Postopek se lahko zapiše z naslednjo skupno enačbo:
Reakcija je uporabna za čiščenje ketonov in aldehidov: raztopinam aldehidov ali ketonov se doda hidroksilamin, da nastanejo oksimi, ki se praviloma oborijo in nato izločijo iz raztopine. S segrevanjem z anorganskimi kislinami se zatem vrnejo v prvotne ketone in aldehide.[10]
NH2OH reagira s klorsulfonsko kislino in tvori hidroksilamin-O-sulfonsko kislino, ki je uporaben reagent za sinteto kaprolaktama:
HOSO2Cl + NH2OH → NH2OSO2OH + HCl
Hidroksilamin-O-sulfonska kislina se mora zaradi nestabilnosti skladiščiti pri 0 °C. Vsebnost kisline se lahko določi z jodometrično titracijo.
Hidroksilamin (NH2OH) in organski hidroksilamini (R-NHOH) se lahko z vodikom, ki se v reakcijski zmesi sproti razvija iz cinka in klorovodikove kisline, reducirajo v amine: [11]
NH2OH + H2 (Zn/HCl) → NH3 + H2O
R-NHOH + H2 (Zn/HCl) → R-NH2 + H2O
Pri segrevanju eksplodira:
4 NH2OH + O2 → 2 N2 + 6 H2O
Raba
Hidroksilamin in njegove soli se uporabljajo kot reducenti v številnih anorganskih in organskih reakcijah. Delujejo tudi kot antioksidanti za maščobne kisline. Poleg tega se uporabljajo za odstranjevanje dlake z živalskih kož in v razvijalcih v fotografiji.[2]
Hidroksilamonijev nitrat v tekoči in trdni obliki se preučuje kot možno enokomponentno ali dvokomponentno gorivo za raketne motorje.
Biologi so ga v preteklosti uporabljali za vnos naključne mutacije s preklapljanjem nukleinskih baz gvanina v adenin ali citozina v timin in preučevanje, kaj se zgodi, če se njihova funkcija prekine. Sedaj se v ta namen uporabljajo drugi mutageni. Hidroksilamin se lahko uporablja za zelo selektivno cepljenje peptidnih veziasparagin-glicin v peptidih in beljakovinah. Veže se na encime, ki vsebujejo hem, in jih za vedno blokira (zastrupi). Zaradi podobne strukture, kot je ima voda, se uporablja za nepovratno inhibicijo kompleksov, ki v fotosintezi sproščajo kisik.
V industriji polprevodnikov se uporablja kot komponenta odstranjevalcev fotosenzibilnih premazov po litografiji.
Varnost
Hidroksilamin lahko med segrevanjem eksplodira. Mehanizem eksplozije ni povsem jasen. Od leta 1999 sta bili uničeni najmanj dve tovarni, v katerih so uporabljali hidroksilamin. Eksplozije so zahtevale tudi človeške žrtve.[12] Razpad 50% raztopine NH2OH katalizirajo Fe(II) in Fe(III) soli.[13] Za rokovanje s hidroksilaminom in njegovimi derivati so mnogo bolj varne njihove soli.
Hidroksilamini draži dihalne poti, kožo, oči in druge sluznice in se lahko absorbira skozi kožo. Pri zaužitju je škodljiv in morda mutagen.[14]
Funkcionalna skupina
Substitirani derivati hidroksilamina s substituiranim vodikom iz -OH skupine so O-hidroksilamini, spojine s substituiranim vodikom iz –NH2 skupine pa N-hidroksilamini. Podobno kot običajni amini tvori hidroksilamin primarne, sekundarne in terciarne hidroksilamine. V slednjih dveh sta zamenjana dva oziroma vsi trije vodikovi atomi. Primera spojin, ki vsebujejo hidroksilaminsko funkcionalno skupino, sta N-terc-butil-hidroksilamin in glikozidna vez v kaliheamicinu. N,O-dimetilhidroksilamin je agens za pripajanje, ki se uporablja za sinteto Weinrebovih amidov.
Možen vir življenja
Leta 2013 so astrofiziki poročali, da so v področju nastajanja zvezd kakšnih 1000 svetlobnih let od Zemlje odkrili znake hidroksilamina. Znanstveniki namigujejo, da bi kamnita telesa, ki potujejo skozi takšna področja in kasneje padejo na kakšen oddaljen planet, lahko s seboj prinesla osnovne gradnike življenja.[15]
↑ 2,02,1Lide, D.R., ur. (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Zv. 87. Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN0-8493-0487-3.
↑Martel, B.; Cassidy, K. (2004). Chemical Risk Analysis: A Practical Handbook. Butterworth–Heinemann. str. 362. ISBN1-903996-65-1.
↑ 4,04,14,2Greenwood in Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Reed Educational and Professional Publishing Ltd. str. 431–432.
↑W. C. Lossen (1865). Über das Hydroxylamine. Zeitschrift für Chemie 8: 551-553.
↑C. A. Lobry de Bruyn (1891). Sur l'hydroxylamine libre. Recueil des travaux chimiques des Pays-Bas 10: 100-112.
↑L. Crismer (1891). Préparation de l'hydroxylamine cristallisée. Bulletin de la Société chimique de Paris 3 (6): 793-795.
↑J.A. Hale (1919). The Manufacture of Chemicals by Electrolysis. 1. izdaja. New York: D. Van Nostrand Co.. str. 32. Pridobljeno 5. junija 2014.
↑P. Osswald, W. Geisler (1941). Process of preparing hydroxylamine hydrochloride (US2242477). U.S. Patent Office.
↑R.L. Shriner, R.C. Fuson, D.Y. Curtin (1964). The Systematic Identification of Organic Compounds. A Laboratory Manual. 5. izdaja. 6. poglavje. New York: Wiley.
↑M. Smith, J. March (2001). March's advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure. New York. Wiley. str. 1554.
↑Japan Science and Technology Agency Failure Knowledge Database.
↑L.O. Cisneros, W.J. Rogers, M.S. Mannan, X. Li, H. Koseki (2003). Effect of Iron Ion in the Thermal Decomposition of 50 mass% Hydroxylamine/Water Solutions. J. Chem. Eng Data 48 (5): 1164–1169. doi: 10.1021/je030121p.
