Chromatographia

, Volume 2, Issue 2, pp 38–56 | Cite as

Structural transformations during the gas chromatography of carbamates

  • L. Fishbein
  • W. L. ZielinskiJr.
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Summary

There is no apparent paucity of examples illustrative of the structural changes observed during the gas chromatography of diverse carbamates and thiocarbamates. In many cases the resultat thermal degradation products observed are analogous in some measure to the three possible modes of decomposition reported in nonchromatographic thermal studies for N-phenyl carbamates [4, 35, 36], e.g.,
Dyer andWright [35] have shown that when R is a primary or secondary alkyl group, all three modes of decomposition can occur when the reaction is carried out in the absence of solvents. If the amine and isocyanate products are allowed to remain in the formation mixture, diphenyl urea is also formed, viz.,
As has been shown, the thermal and hydrolytic stabilities of carbamates exhibit a marked dependence upon the degree and type of N-substitution. Disubstituted carbamates are quite resistant to thermal decomposition (as well as hydrolysis). Monosubstituted carbamates readily undergo thermal decomposition at elevated temperatures to yield primarily the respective isocyanate while unsubstituted carbamates have been reported to decompose to allophanates, cyanuric acid, and alcohol [37]. The thermal decomposition of unsubstituted carbamates is accelerated appreciably in the presence of eventrace amounts of metal salts, giving rise to the formation of cyamelide. The degradative scheme for the diol dicarbamates (as typified by the medicinal carbamates, meprobamate and soma) is more difficult to interpret.Paquin [38] reported that the pyrolysis of the dicarbamate of 1,3-butylene glycol (I), yielded an oxazolidone (II) and a cyclic urea (III) as follows:

The further degradation of compounds II and III under pyrolytic conditions remains a distinct possibility.

Keywords

Isocyanate Carbamate Cyanuric Acid Meprobamate Allophanates 

Strukturumwandlungen während der Gas-Chromatographie von Carbamaten

Zusammenfassung

Es besteht offenbar kein Mangel an Beispielen für Strukturumwandlungen während der Gas-Chromatographie verschiedener Carbamate und Thiocarbamate. In vielen Fällen entsprechen die beobachteten resultierenden thermischen Abbauprodukte in gewissem Maße den drei möglichen Abbauformen, über die in nichtchromatographischen thermischen Untersuchungen von N-Phenylcarbamaten berichtet wird [4, 35, 36], z.B.
Dyer Wright [35] haben gezeigt, daß, wenn R eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe ist, alle drei Abbauformen vorkommen können, wenn die Reaktion in Abwesenheit von Lösungsmitteln stattfindet. Wenn die Amin- und Isocyanat-Produkte in der Mischung belassen werden, bildet sich auch Diphenylharnstoff, nämlich:

Wie gezeigt wurde, besitzt die thermische und hydrolytische Stabilität von Carbamaten eine starke Abhängigkeit von Grad und Art der N-Substitution. Disubstituierte Carbamate sind ziemlich resistent gegen thermïsche Zersetzung (wie auch gegen Hydrolyse). Monosubstitutierte Carbamate lassen sich bei höheren Temperaturen leicht thermisch zersetzen, wobei hauptsächlich das entsprechende Isocyanat entsteht, während sich unsubstituierte Carbamate nach [37] in Allophanate, Cyanursäure und Alkohol zersetzen. Der thermische Abbau unsubstituierter Carbamate wird durch Anwesenheit selbst geringer Spuren von Metallsalzen nennenswert beschleunigt, wobei Cyamelid entsteht.

Das Abbauschema für die Diol-Dicarbamate (typische Beispiele: medizinische Carbamate, Meprobamat und Soma) ist schwieriger zu interpretieren.Paquin [38] berichtet, daß bei der Pyrolyse des Dicarbamats von 1,3-Butylenglycol (I) ein Oxazolidon (II) und ein cyclischer Harnstoff (III) in der folgenden Weise entstanden:

Der weitere Abbau der Verbindungen II und III unter Pyrolysebedingungen ist nicht auszuschließen.

Transformations de structure pendant la chromatographie en phase gazeuse de carbamates

Sommaire

On ne manque pas d'exemples qui illustrent les transformations de structure observées pendant la chromatographie en phase gazeuse de divers carbamates et thiocarbamates. Souvent les produits de dégradation thermiques obtenus sont analogues, dans une certaine mesure, a ceux formés par décomposition thermique selon un des schémas probable signalé ci-après, procédés qui furent decrits pour des carbamates N-phényliques [4, 35, 36] dans des études de stabilité thermique non-chromatographiques, par exemple:
Dyer etWright [35] ont démontré, si R est un groupe alkyle primaire ou secondaire, les trois modes de décomposition peuvent avoir lieu si la réaction se produit en l'absence de solvants. Si les amines et les isocyanates sont laissés dans le mélange, il y a aussi formation de diphénylurée, c'est-à-dire
Il a été montré que la stabilité thermique et hydrolytique de carbamates dépend fortement du degré et type de la N-substitution. Des carbamates disubstitués sont assez résistants à la décomposition thermique (ainsi qu'à l'hydrolyse). Les carbamates monosubstitutés sont facilement sujets à la décomposition thermique à des températures élevées, produisant surtout l'isocyanate correspondant, tandis que, selon la littérature, des carbamates non-substitués sont décomposés en formant des allophanates, acide cyanurique, et alcool [37]. La décomposition thermique de carbamates non-substitués est accélérée sensiblement par la présence de sels métalliques, même à l'état de trace, provoquant la formation de cyamélide. Le schéma de dégradation des diol-dicarbamates (exemples typiques: carbamates médicinaux, méprobamate, soma) est plus difficile à interpréter.Paquin [38] a trouvé que la pyrolyse du dicarbamate de 1,3-butylène glycol (I) produit un oxazolidone (II) et une urée cyclique (III) d'après le schéma suivant:

La dégradation ultérieure des composés II et III sous des conditions pyrolytiques n'est pas à exclure.

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Copyright information

© Friedr. Vieweg & Sohn GmbH 1969

Authors and Affiliations

  • L. Fishbein
    • 1
  • W. L. ZielinskiJr.
    • 2
  1. 1.National Institute of Environmental Health SciencesResearch Triangle ParkUSA
  2. 2.National Bureau of StandardsGaithersburgUSA

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