Guanidin
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| Allgemeines | |||||||
| Name | Guanidin | ||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | CN3H5 | ||||||
| Kurzbeschreibung |
farblose, hygroskopische Kristalle [1] | ||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||
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| Eigenschaften | |||||||
| Molare Masse | 59,07 g·mol−1 | ||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||
| Schmelzpunkt | |||||||
| Löslichkeit |
leicht löslich in Ethanol, in Wasser Protonierung zu leichtlöslichem Guanidinium[1] | ||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||
Guanidin ist eine organische Base (nicht zu verwechseln mit dem Nukleosid Guanosin). Guanidin kann man als Amidin der Carbamidsäure auffassen.
Geschichte
Guanidin wurde erstmals 1861 durch oxidativen Abbau von Guanin synthetisiert.[4] Röntgenographische Strukturdaten von Addukten des Guanidins wurden 2007 erhalten,[5] doch gelang die vollständige Aufklärung der Guanidin-Kristallstruktur trotz der einfachen Molekülstruktur erst 148 Jahre nach der ersten Synthese.[6] Schließlich wurden 2013 die Lageparameter der Wasserstoffatome und ihre Auslenkungsparameter mittels Neutronenbeugung am Guanidin-Einkristall bestimmt.[7]
Vorkommen
Viele Naturstoffe sind Guanidinderivate, darunter so wichtige wie die proteinogene Aminosäure Arginin, das Kreatin und das Kreatinin. Die Guanidinderivate Arginin und Argininosuccinat spielen eine wichtige Rolle im Harnstoffzyklus und damit bei der Entgiftung des durch Stoffwechselprozesse gebildeten Ammoniaks.
Gewinnung und Darstellung
Strecker synthetisierte Guanidin aus Guanidinsulfat, das er durch oxidativen Abbau aus Guanin gewann. Dazu versetzte er das Salz der Schwefelsäure mit Barytwasser (einer Bariumhydroxid-Lösung) und verdunstete das Lösungsmittel im Vakuum. Aufgrund der hohen Hygroskopie des Guanidins konnte er die freie Base jedoch nicht untersuchen.[4]
Eine andere Synthesevorschrift nutzte eine Metathese-Reaktion, um Guanidin zu erhalten. Dafür wurde Kaliumhydroxid mit Guanidiniumperchlorat stöchiometrisch in Ethanol umgesetzt. Das entstandene Guanidiniumhydroxid wurde über Phosphorpentoxid im Vakuum getrocknet, um Wasser abzuspalten. Das so synthetisierte Guanidin ermöglichte, ein IR-Spektrum aufzunehmen.[8][9]
Um Guanidin zu kristallisieren, wurde Guanidiniumchlorid in THF gelöst und mit einer Natriummethanolatlösung ebenfalls in THF unter Luftausschluss versetzt. Zu der Lösung konnte langsam Acetonitril diffundieren. Dabei bildeten sich Einkristalle des Addukts von Guanidin und 3-Amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazin, letzteres durch eine Reaktion des Acetonitrils mit Guanidin in der Gegenwart des Alkoholats. So konnte Guanidin als Molekül zum ersten Mal röntgenographisch untersucht werden.[5]
Mit einer ähnlichen Metathese-Reaktion konnte die reine, freie Base Guanidin synthetisiert werden. Dazu wurde Guanidiniumchlorid mit Natriumethanolat in Ethanol – unter Schutzgasatmosphäre – umgesetzt, wobei Natriumchlorid ausfiel (siehe Reaktionsgleichung). Die Lösung wurde gefiltert, das Lösungsmittel konnte langsam verdampfen. Beim Abkühlen fielen Einkristalle aus.[6]
Ein für die Neutronenbeugung ausreichend großer Einkristall wurde gezüchtet, indem eine Guanidin-Lösung in Ethanol etwa ein halbes Jahr auskristallisieren konnte.[7]
Es kann z. B. durch Schmelzen von Harnstoff oder Dicyandiamid mit Ammoniumnitrat hergestellt werden.
Chemische Eigenschaften
Die konjugierte Säure von Guanidin wird als Guanidinium-Kation bezeichnet. Aufgrund der mesomeriestabilisierenden Wirkung der drei Aminogruppen im Guanidinium-Kation [C(NH2)3]+ (durch Aufnahme eines H+) gehört Guanidin zu den stärksten organischen Basen, ähnlich stark wie ein Alkalihydroxid. Sein pKB-Wert beträgt 0,30.[10] Es bildet mit Säuren Guanidinium-Salze, z. B.
Derivate
- Guanidin-Derivate werden zur Herstellung von Flammschutzmitteln und Harzen verwendet.
- Vom Guanidin leitet sich eine Reihe von Sprengstoffen ab, so z. B.:
- Guanidiniumnitrat
- Nitroguanidin
- Aminonitroguanidin
- Amino-, Diamino-, Triaminoguanidin und deren Salze
- Dinitroguanidin und seine Salze
- Tetrazen
- Als Arzneimittel findet das Biguanidin Metformin bei der Therapie von Typ 2 Diabetes Verwendung
- Eine Reihe von Derivaten des Guanidins hat einen extrem süßen Geschmack, bis zur 200.000-fachen Süßkraft der Saccharose. Sie gehören damit zu den süßesten bisher bekannten Verbindungen.[11]
Einzelnachweise
- ↑ a b c Thieme Chemistry (Hrsg.): Römpp Online. Version 3.1. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2007.
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ Eintrag in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar)
- ↑ a b A. Strecker, Liebigs Ann. Chem. 1861, 118, 151.
- ↑ a b M. Goebel, T.M. Klapoetke: First structural characterization of guanidine. In: Chem. Commun. 43. Jahrgang, Nr. 30, 2007, S. 3180-2, doi:10.1039/B705100J.
- ↑ a b T. Yamada, X. Liu, U. Englert, H. Yamane, R. Dronskowski: Solid-State Structure of Free Base Guaninide Achieved at Last. In: Chem. Eur. J. 15. Jahrgang, 2009, S. 5651, doi:10.1002/chem.200900508.
- ↑ a b P. K. Sawinski, M. Meven, U. Englert, R. Dronskowski: Single-Crystal Neutron Diffraction Study on Guanidine, CN3H5. In: Cryst. Growth Des. 13. Jahrgang, 2013, S. 1730-5, doi:10.1021/cg400054k.
- ↑ W. Marckwald, F. Struwe: Über einige Guanidoniumsalze. In: Ber. 55. Jahrgang, 1922, S. 457–463, doi:10.1002/cber.19220550221.
- ↑ W. Jeremy Jones: The infra-red spectrum and structure of guanidine. In: Trans. Faraday Soc. 55. Jahrgang, 1959, S. 524–531, doi:10.1039/TF9595500524.
- ↑ H. R. Christen, F. Vögtle: Organische Chemie - Von den Grundlagen zur Forschung. 2. Auflage, S. 425, Otto Salle Verlag, Frankfurt a. Main 1996, ISBN 3-7935-5398-1.
- ↑ H.-D. Belitz et al.: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. 5. Aufl., Springer, Berlin u. a. 2001. S. 433.