Brontekst bekijken van N,N′-Bis(trimethylsilyl)ureum

{{DISPLAYTITLE:''N'',''N''′-Bis(trimethylsilyl)ureum}}
{{Infobox chemische stof
| Naam = ''N'',''N''′-Bis(trimethylsilyl)ureum
| afbeelding1 = N,N'-Bis(trimethylsilyl)harnstoff Struktur.svg
| onderschrift1 = Structuurformule van ''N'',''N''′-Bis(trimethylsilyl)ureum
| afbeeldingbreedte1 = 200<!-- bij niet invullen wordt de totale breedte van de infoboxkolom gebruikt, de eenheid  px wordt door het sjabloon bijgeplaatst. -->
| afbeelding2 = 
| onderschrift2 = 
| afbeeldingbreedte2 = <!-- zie afbeeldingbreedte1 -->
| afbeelding3 = 
| onderschrift3 = 
| afbeeldingbreedte3 = <!-- zie afbeeldingbreedte1 -->
| afbeelding4 = 
| onderschrift4 = 
| Formule = <chem>C7H20N2OSi2</chem> of<br><chem>((CH3)3SiBh)2C=O</chem>
| Molgewicht = 204,42 | Molgewichttxt = | Molgewichtref = 
| SMILES = 
| InChI = 
| IUPAC = 
| AndereNamen = BSU
| CAS = 18297-63-7
| EINECS = 
| EG = 242-177-9
| VN = 
| PubChem = 87562
| Wikidata = Q58003895
| Beschrijving = kleurloze, kristallijne vaste stof<ref name="Sigma">{{ChemrefSigma| Productgroep = Aldrich| Productcode = 15248| Naam = N,N'-Bis-(trimethylsilyl)-harnstoff| Datum = 7 juli 2024| SDS = j}}</ref> of<br>
Kleurloze kristallen naaldjes.<ref name="Wannagat">{{Chemref | Author = U. Wannagat, H. Bürger, C. Krüger, J. Pump | ArtikelTitel =Beiträge zur Chemie der Silicium-Stickstoff-Verbindungen. XII Einige Silicium-Harnstoff-Verbindungen | Tydschrift = Z. Anorg. Allg. Chem. | Jaargang = 321 | Tydschrfnr = 3–4 | Jaar = 1963 | Pag_a =208–216 | DOI = 10.1002/zaac.19633210313}}</ref>
| Vergelijkbaar = 
| AfbWaarsch = {{Pictogram GHS|X}}<!--  E, F, O, D, C, T, X, G en N niet meer dan 3 in één keer n sjabloon -->
| TekstWaarsch = Waarschuwing<ref name="Alfa" />
| Rzinnen = {{H315}} - {{H319}} - {{H335}}
| EUHzinnen = geen
| Szinnen = {{P261}} - {{P280}} - {{P305+P351+P338}} - {{P304+P340}} - {{P405}} - {{P501}}<ref name="Alfa" />
| Carcinogeen = 
| Hygroscopisch = 
| Omgang = 
| Opslag = 
| ADR = 
| MAC = 
| LethaalRat = 
| LethaalKonijn = 
| LethaalMuis = 
| LethaalKip = 
| Aggregatie = vast
| Kleur = 
| Dichtheid = | Dichtheidtxt = | Dichtheidref = 
| Smeltpunt = ► 212–216 °C<ref name="Alfa">[https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/L01301.30?SID=srch-srp-L01301.30 N,N'-Bis(trimethylsilyl)urea] op https://www.thermofisher.com, geraadpleegd op 7 juli 2024</ref><br>► 219–221 °C<ref name="Sigma" /><br>► 232| Smeltpunttxt = | Smeltpuntref = (ontleed)<ref name="e-EROS">{{Chemref| Author = J. Wisniewski Grissom | Jaar = 2001| ArtikelTitel =N,N'-Bis(trimethylsilyl)urea| Tydschrift = e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis | DOI = 10.1002/047084289X.rb223}}</ref>
| Kookpunt = | Kookpunttxt = | Kookpuntref = 
| Sublimatiepunt = | Sublimatiepunttxt = | Sublimatiepuntref = 
| Vlampunt = | Vlampunttxt = | Vlampuntref = 
| Zelfontbranding = 370| Zelfontbrandingtxt = | Zelfontbrandingref = <ref name="Alfa" />
| Dampdruk = | Dampdruktxt = | Dampdrukref = 
| Brekingsindex = 
| Oplosbaarheid = | Oplosbaarheidtxt = Ontleed| Oplosbaarheidref = 
| GoedOplIn = [[Methanol]], [[Ethanol]], [[Di-ethylether]]<ref name="Wannagat" />
| MatigOplIn = [[Dichloormethaan]],<ref name="e-EROS" /> [[Dimethylsulfoxide|DMSO]],<ref name="e-EROS" /> [[Di-ethylether]],<ref name="Knapp">{{Chemref| Author = Daniel R. Knapp| ArtikelTitel =Handbook of Analytical Derivatization Reactions| Uitgever = John Wiley & Sons| Uitgeefplaats = New York, NY, U.S.A.| Jaar = 1979| Pag_a =35 |ISBN=0-471-03469-X}}</ref> en [[Aceton]]<ref name="Knapp" />
| SlechtOplIn = 
| OnoplIn = 
| Dipoolmoment = | Dipoolmomenttxt = | Dipoolmomentref = 
| LogPow = 
| Viscositeit = | Viscositeittxt = | Viscositeitref = 
| Kristalstructuur = 
| fG0g = | fG0gtxt = | fG0gref = 
| fG0l = | fG0ltxt = | fG0lref = 
| fG0s = | fG0stxt = | fG0sref = 
| fH0g = | fH0gtxt = | fH0gref = 
| fH0l = | fH0ltxt = | fH0lref = 
| fH0s = | fH0stxt = | fH0sref = 
| S0g = | S0gtxt = | S0gref = 
| S0l = | S0ltxt = | S0lref = 
| S0s = | S0stxt = | S0sref = 
| Cpm0 = | Cpm0txt = | Cpm0ref = 
| Evenwicht = 
| KlassiekeAnalyse = 
| Spectra = 
| NutrientType = 
| Essentieel = 
| Voorkomen = 
| ADI = 
| AdditiefType = 
| E-nummer = 
}}

'''''N'',''N′''-Bis(trimethylsilyl)ureum''' ('''BSU''') is een [[ureum]]-[[Derivaat (scheikunde)|derivaat]] waarbij in beide NH<sub>2</sub>-groepen een waterstof-atoom vervangen is door een [[trimethylsilylgroep]]. BSU heeft als [[silylering]]sreagens voor [[Alcohol (stofklasse)|alcoholen]] en [[Carbonzuur|carbonzuren]] het voordeel dat er geen basische of zure katalysator nodig is. Bovendien is het nevenproduct, ureum, zeer slecht oplosbaar in [[Organisch oplosmiddel|organische oplosmiddelen]] als [[dichloormethaan]]. Het is daardoor makkelijk met behulp van filtratie uit het reactiemengsel te verwijderen.<ref name="e-EROS" /><ref name="Verboom">{{Chemref | Author = W. Verboom, G.W. Visser, D.N. Reinhoudt | ArtikelTitel =N,N‘-Bis[trimethylsilyl]-urea: A useful silylating agent for alcohols and carboxylic acids| Tydschrift = Synthesis | Jaargang = 10 | Tydschrfnr = | Jaar = 1981 | Pag_a =807–809 | DOI = 10.1055/s-1981-29605}}
</ref>

== Synthese ==
De synthese van BSU is voor het eerst beschreven in 1963 door de werkgroep rond [[Ulrich Wannagat]].<ref name="Wannagat" />
Bij het verwarmen van [[ureum]] in een [[overmaat]] [[hexamethyldisilazaan]] wordt BSU in een ruwe opbrengst van 98&nbsp;% gevormd. Helaas is het product verontreinigd met sporen [[trimethylsilylisocyanaat]] <chem>( \ (CH3)3Si-N=C=O \ )</chem> en [[hexamethyldisiloxaan]] <chem>( \ ((CH3)3Si)2O \ )</chem>. Zelfs na sublimeren is het op deze wijze verkregen BSU niet echt bruikbaar als silyleringsreagens.<ref name="Kötzsch">{{Chemref| Land = Duits patent | PtntNr = 2553932 | PtntNrCode = A1 | ArtikelTitel = Verfahren zur Herstellung von N,N‘-Bis-trimethylsilylharnstoff | DatumPublPtnt = 1977-06-02 | DatumAanvrPtnt = 1975-12-01 | Author = H.-J. Kötzsch, H.-J. Vahlensieck | HouderPtnt = Dynamit Nobel AG | WEB = https://patents.google.com/patent/DE2553932A1 Patentinformatie via Google | WEBdatum = 8 juli 2024}}</ref>

De reactie van ureum met [[hexamethyldisilazaan]] in aanwezigheid van (vluchtige) zure [[katalysator]]en, bijvoorbeeld [[ammoniumchloride]], [[azijnzuur]] of [[waterstofchloride]] geeft ook op industriële schaal zuivere stof in 98&nbsp;% opbrengst met een  silylerings-aktiviteit van practisch 100&nbsp; %.<ref name="Kötzsch" />

{{Kaderloos bijschrift|image=N,N'-Bis(trimethylsilyl)harnstoff Synthese.svg|caption=Synthese van ''N'',''N′''-bis(trimethylsilyl)ureum op basis v an ureum en hexamethylsilazaan|width=600px|align=center|caption position=bottom}}

== Eigenschappen ==
''N'',''N′''-Bis(trimethylsilyl)ureum is een kleurloze, kristallijne vaste stof die goed oplosbaar is in een groot aantal [[Organisch oplosmiddel|organische oplosmiddelen]]. In en met water (vocht in de lucht) reageert het onder vorming van ureum en [[hexamethyldisiloxaan]].<ref name="El Gihani">{{Chemref | Author = M.T. El Gihani, H. Heaney | ArtikelTitel =The use of bis[trimethylsilyl]acetamide and bis[trimethylsilyl]urea for protection and as control reagents in synthesis| Tydschrift = Synthesis | Jaargang = 4 | Tydschrfnr = | Jaar = 1998 | Pag_a =357–375 | DOI = 10.1055/s-1998-2043}}
</ref> De stof moet daarom bewaard worden met uitsluiting  van vocht en in een inerte atmosfeer. De sterk wisselende smeltpunten die voor de stof gevonden worden zijn terug te voeren op verontreinigingen, wat zich ook uit in slechte silyleringsresultaten. [[Sublimatie|Vacuumsublimatie]] van verontreinigd BSU levert tegen grote inspanning slechts een iets zuiverder product op.<ref name="Kötzsch" />

== Toepassingen ==
De sylilering is een [[evenwichtsreactie]] waarbij een waterstof-atoom aan een [[heteroatoom]] vervangen wordt door een [[trimethylsilylgroep]]:
:::<chem>(CH3)3Si-Y \ + \ R-X-H \ -> \ R-X-Si(CH3)3 \ + \ H-Y</chem>

Het feit dat dit een evenwichtsreactie is, betekent dat alleen goede opbrengsten verkregen worden als een van de producten uit het reactiemengsel verwijderd wordt. In het geval van BSU is dit ureum. De slechte oplosbaarheid van ureum in veel gebruikte oplosiddelen voor deze reactie laat die stof neerslaan waardoor de reactie aflopend wordt. [[Alcohol (stofklasse)|alcoholen]], [[fenol]]en en [[Carbonzuur|carbonzutren]] laten zich daarom met BSU goed (opbrengsten boven de 90%) silyleren.<ref name="Verboom" /><ref name="El Gihani" />

{{Kaderloos bijschrift|image=Silylierung von OH-Gruppen.svg|caption=Silyliering van OH-Groepen met BSU |width=600px|align=center|caption position=bottom}}

Een bijzonder geval van silyering word gevormd door de reactie van BSU met [[ureum-waterstofperoxide]], een goed hanteerbare vaste vorm van [[waterstofperoxide]], tot [[bis(trimethylsilyl)peroxide]]:<ref>{{Chemref | Author = W.P. Jackson | ArtikelTitel =A simple preparation of bis(trimethylsilyl)peroxide | Tydschrift = Synlett | Jaargang = 9 | Tydschrfnr = | Jaar = 1990 | Pag_a =536–536 | DOI = 10.1055/s-1990-21157}}</ref>

{{Kaderloos bijschrift|image=Bis(trimethylsilyl)peroxid Synthese.svg|caption=Synthese von Bis(trimethylsilyl)peroxid BTSP |width=400px|align=center|caption position=bottom}}

De reactie verloopt in [[dichloormethaan]] waarin het bijproduct (twee maal ureum) neerslaat. He vloeibare product wordt in een opbrengst van 86% na destilatie geïsoleerd.

[[Polair aprotisch oplosmiddel]]en zoals [[Acetonitril]], [[Dimethylformamide|DMF]] of [[Pyridine]], waarin ook polyhydroxyverbindingen zoals [[glucose]] en [[glycoside]]s (methyl-α-D-glucopyranoside) oplosbaar zijn, zijn belangrijk in de silyleringsreactie, evenals de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid [[Tetra-n-butylammoniumfluoride|tetra-''n''-butylammoniumfluoride]] (TBAF), een desilyleringsreagens, dat als initiator werkt.<ref>{{Chemref | Author = D.A. Johnson | ArtikelTitel =Simple procedure for the preparation of trimethylsilyl ethers of carbohydrates and alcohols | Tydschrift = Carbohyd. Res. | Jaargang = 237 | Tydschrfnr = | Jaar = 1992 | Pag_a =313–318 | DOI = 10.1016/S0008-6215(92)84254-P}}</ref><ref>{{Chemref | Author = Y. Tanabe, M. Murakami, K. Kitaichi, Y. Yoshida | ArtikelTitel =Mild, effective and selective method for the silylation of alcohols using silazanes promoted by catalytic tetrabutylammonium fluoride | Tydschrift = Tetrahedron Lett. | Jaargang = 35 | Tydschrfnr = 45 | Jaar = 1994 | Pag_a =8409–8412 | DOI = 10.1016/S0040-4039(00)74419-4}}</ref>

{{Kaderloos bijschrift|image=Silylierung von Me-glucosid.svg|caption=Silyliering (= bescherming) van α-Methyl-glucoside met BSU en de verwijdering van de beschermende trimethylsilylgroep met kaliumcarbonaat. R = -Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>|width=600px|align=center|caption position=bottom}}

Om de reactiviteit van silyleringsreagentia te verhogen worden ook vaak combinaties van reagentia ingezet, bij voorbeeld [[hexamethyldisilazaan]] + [[trimethylchloorsilaan]]. Als alternatief voor combinaties kunnen ook hoog-reactieve silylreagentia ingezet worden: [[trimethylsilyltriflaat]] <chem>( \ (CH3)3SiOS(O2)CF3 \ )</chem> of [[trimethylsilylfluorsulfonaat]] <chem>( \ (CH3)3SiOS(O2)F \ )</chem> worden ingezet. Deze krachtige silyleringsmiddelen hoeven niet als zodanig aan het reactiemengsel te worden toegevoegd: een katalytische hoeveelheid van het [[superzuur]] [[trifluormethaansulfonzuur]]<ref>{{Chemref | Author = M. El Gihani, H. Heaney | ArtikelTitel =The use of bis-trimethylsilyl-acetamide and -urea in trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate catalysed reactions | Tydschrift = Synlett | Jaargang = 6 | Tydschrfnr = | Jaar = 1993 | Pag_a =433–434 | DOI = 10.1055/s-1993-22485}}</ref> of [[fluorsulfonzuur]]<ref>{{Chemref | Author = M. El Gihani, H. Heaney | ArtikelTitel =A convenient alternative route to trimethylsilylfluorosulfonate for use in catalytic reactions | Tydschrift = Synlett | Jaargang = 8 | Tydschrfnr = | Jaar = 1993 | Pag_a =583–584 | DOI = 10.1055/s-1993-22538}}</ref> volstaat naast BSU als leverancier van de silylgroepen waarbij het triflaat of fluorsulfonaat ''in situ'' gevormd worden:

{{Kaderloos bijschrift|image=TMS-Supersäuren.svg|caption=Synthese van TMS-Superzuren met BSU |width=300px|align=center|caption position=bottom}}

Met deze methode worden hoge opbrengsten gerealiseerd met het veel gunstiger geprijsde BSU dan met (duur) zuiver trimethylsilyltriflaat of fluorsulfonaat. Met het ''in situ'' gevormde <chem>(CH3)3SiOS(O)2F</chem> worden vrijwel kwantitatieve opbrengsten verkregen bij de [[Reductie (scheikunde)|reductie]] van [[benzaldehydedimethylacetaal]] met [[tri-ethylsilaan]]:

{{Kaderloos bijschrift|image=BSU Reduktion von Benzaldehyd-dimethylacetal.svg|caption=Reduktie van Benzaldehyde-dimethylacetal met BSU |width=350px|align=center|caption position=bottom}}

De acetaalvorming van [[4-methylcyclohexanon]] met [[1,2-Bis(trimethylsilyloxy)ethaan]] (de gesilyleerde vorm van [[1,2-ethaandiol|glycol]]) verloopt ook eenvoudig onder invloed van BSU:

{{Kaderloos bijschrift|image=Ketalisierung mit BSU.svg|caption=Acetaalvorming van 4-methyl-cyclohexanon met BSU |width=350px|align=center|caption position=bottom}}

Primaire [[amine]]s geven met BSU de overeenkomstige ''N''-trimethylsilylamines, die met [[Styreenoxide]] in goede opbrengsten (64–84 %) om te zetten zijn in 1-fenylethanolaminen.<ref>{{Chemref | Author = R.K. Atkins, J. Frazier, L.L. Moore, L.O. Weigel | ArtikelTitel =Alkylation of N-trimethylsilylated primary amines with arylethylene oxides. An efficient synthesis of 1-phenethanolamines | Tydschrift = Tetrahedron Lett. | Jaargang = 27 | Tydschrfnr = 22 | Jaar = 1986 | Pag_a =2451–2454 | DOI = 10.1016/S0040-4039(00)84553-0}}</ref>

{{Kaderloos bijschrift|image=BSU Bildung von 1-Phenylethanolaminen.svg|caption=Vorming van 1-fenylethanolamines met BSU |width=600px|align=center|caption position=bottom}}

De wat gewicht betreft belangrijkste toepassing van ''N'',''N′''-Bis(trimethylsilyl)ureum lag in het verleden in de omzetting van [[Benzylpenicilline|penicilline G]] in [[Cefalosporines|cefalosporine G]] waarbij de 5-ring in de uitgangsstof omgezet wordt in een 6-ring.<ref>{{Chemref|Hrsg=Alle Bruggink | ArtikelTitel =Synthesis of β-Lactam Antibiotics: Chemistry, Biocatalysis & Process Integration | Uitgever = Springer Science+Business Media | Uitgeefplaats = Dordrecht| Jaar = 2001| Pag_a =15 |ISBN=978-94-010-3851-5}}</ref>
<div style-"text-align:center; " >
{| style="width:80%; align:center; "
|- style="text-align:center; "
| style="width:50%; " | [[bestand:Penicillin-G.svg|300px]]
| style="width:50%; " | [[bestand:Cephalosporine 1.Generation V1.svg|200px]]
|- style="text-align:center; valign:top; "
| Penicilline G
| Cephalosporine G. R<sup>1</sup> = <chem>C6H5CH2</chem>, R<sup>2</sup> = <chem>CH3</chem>
|}
</div>

Hoewel de eerste twee reacties van deze meerstaps-omzetting industrieel geoptimaliseerd konden worden tot respectievelijk 92,4% en 94% bij een zuiverheid na twee stappen van 98%,<ref>{{Chemref | Author = P. Salehpour, R. Yegani, R. Hajmohammadi | ArtikelTitel =Determination of optimal operation conditions for production of Cephalosporin G from Penicillin G potassium | Tydschrift = Org. Process Res. Dev. | Jaargang = 16 | Tydschrfnr = 9 | Jaar = 2012 | Pag_a =1507–1512 | DOI = 10.1021/op300076q}}</ref> hebben efficiëntere en vooral milieuvriendelijkere enzymatische reacties deze toepassing van BSU vooral van historisch belang gemaakt.

{{Appendix|2=
{{Bronvermelding anderstalige Wikipedia | taal = de | titel = N,N′-Bis(trimethylsilyl)harnstoff | oldid = 212444154 | datum = 20240707 }}
----
'''Algemene achtergrond'''
* {{Chemref| WEB = https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/General_Information/silylation_overview.pdf| WebTitel = Silylating Agents| Uitgever = Fluka Chemie AG| WebVoorloop = sigmaaldrich.com| fileformat = PDF; 716&nbsp;KB| taal = en| WEBdatum = 2018-07-20}}
----
'''Verwijzingen in de tekst'''
{{references}}
}}

{{DEFAULTSORT:Bistrimethylsilylharnstoff}}
[[Categorie:Ureum]]