NITRILY: VLASTNOSTI, NOMENKLATURA, POUŽITÍ, PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto nitrily jsou organické sloučeniny, které mají funkční skupinu CN, na který je také nazýván jako kyanoskupinu, nebo kyanidu s ohledem na anorganické chemie. Alifatické nitrily jsou představovány obecným vzorcem RCN, zatímco aromatické nitrily vzorcem ArCN.

Ačkoli kyanovodík, HCN a kyanid kovu jsou vysoce toxické sloučeniny, u nitrilů to není úplně stejné. Skupina CN v uhlíkové kostře jakéhokoli typu (rozvětvená, lineární, aromatická atd.) Se chová diagonálně odlišně od kyanidového aniontu, CN ^-.

Obecný vzorec pro alifatický nitril. Zdroj: Benjah-bmm27 prostřednictvím Wikipedie.

Nitrily jsou široce rozšířeny v celém světě plastů, jako některé z nich jsou odvozeny z akrylonitrilu, CH ₂ CHCN, nitril, se kterým polymery, jako jsou nitrilové kaučuky, které se používají, aby se chirurgické nebo laboratorní rukavice, jsou syntetizovány. Také nitrily jsou přítomny v mnoha přírodních a farmaceutických produktech.

Na druhé straně, nitrily jsou prekurzory karboxylových kyselin, protože jejich hydrolýza představuje alternativní způsob syntézy pro jejich získání.

Vlastnosti a vlastnosti

Struktura

Molekulární struktury nitrilů se mění v závislosti na totožnosti R nebo Ar ve sloučeninách RCN nebo ArCN.

Geometrie skupiny CN je však lineární díky své trojné vazbě C≡N, která je produktem hybridizace sp. Atomy CC≡N jsou tedy umístěny na stejné linii. Kromě těchto atomů může existovat jakákoli struktura.

Polarita

Nitrily jsou polární sloučeniny, protože dusík skupiny CN je velmi elektronegativní a přitahuje elektrony k sobě. Proto mají vyšší teploty tání nebo teploty varu než jejich protějšky s alkany.

Například, acetonitril, CH ₃ CN, je kapalina, která vře při 82ºC; zatímco ethan, CH ₃ CH ₃, je plyn, který vře při -89 ° C. Všimněte si proto velkého účinku, který má skupina CN na intermolekulární interakce.

Stejné odůvodnění platí pro větší sloučeniny: pokud mají ve své struktuře jednu nebo více skupin CN, je docela pravděpodobné, že se jejich polarita zvyšuje a jsou více podobné polárním povrchům nebo kapalinám.

Zásaditost

Lze si myslet, že vzhledem k vysoké polaritě nitrilů jsou relativně silné báze ve srovnání s aminy. Je však třeba vzít v úvahu kovalentní vazby C≡N a skutečnost, že jak uhlík, tak vodík mají sp hybridizaci.

Základnost RCN: je představována přijetím protonu, který obvykle pochází z vody:

RCN: + H ₂ O ⇌ RCNH ⁺ + OH ^-

Aby RCN protonoval: volný pár elektronů na dusíku musí vytvořit vazbu s iontem H ⁺. Nevýhodou však je: sp hybridizace dusíku je příliš elektronegativní, natolik, že přitahuje tento pár elektronů velmi silně a nedovoluje mu ani vytvořit vazbu.

Proto se říká, že elektronový pár dusíku sp není k dispozici a že zásaditost nitrilů je velmi nízká. Nitrily jsou ve skutečnosti milionykrát méně základní než aminy.

Reaktivita

Mezi nejreprezentativnější reakce nitrilů patří jejich hydrolýza a redukce. Tyto hydrolýzy jsou zprostředkovány kyselostí nebo zásaditostí vodného média, které pocházejí z karboxylové kyseliny nebo karboxylátové soli:

RCN + 2H ₂ O + HCl → RCOOH + NH ₄ Cl

RCN + H ₂ O + NaOH → RCOONa + NH ₃

Při tomto postupu se také vytvoří amid.

Nitrily se redukují na aminy pomocí vodíkových a kovových katalyzátorů:

RCN → RCH ₂ NH ₂

Nomenklatura

Podle nomenklatury IUPAC jsou nitrily pojmenovány přidáním přípony -nitrilu ke jménu alkanového řetězce, ze kterého pochází, a to včetně uhlíku kyanoskupiny. Tak, CH ₃ CN se nazývá ethanonitrile, a CH ₃ CH ₂ CH ₂ CN, butanonitrile.

Stejně tak mohou být pojmenovány počínaje názvem karboxylové kyseliny, ze které je slovo „kyselina“ odstraněno, a přípony -ico nebo -oic jsou nahrazeny příponou -onitril. Například pro CH ₃ CN, že by bylo acetonitril (z kyseliny octové); pro C ₆ H ₅ CN, bylo by benzonitrilu (z kyseliny benzoové); a (CH ₃) ₂ CHCN, 2-methylpropannitrilu.

Alternativně, pokud se berou v úvahu názvy alkylových substituentů, lze nitrily uvést pomocí slova „kyanid“. Například, CH ₃ CN by pak byl nazýván methyl kyanid, a (CH ₃) ₂ CHCN, isopropyl kyanid.

Aplikace

Nitrily jsou součástí přírodních produktů, které se nacházejí v hořkých mandlích, v kostech různých plodů, u mořských živočichů, rostlin a bakterií.

Její skupiny CN tvoří struktury kyanogenních lipidů a glykosidů, biomolekul, které při degradaci uvolňují kyanovodík, HCN, vysoce jedovatý plyn. Proto mají u určitých tvorů bezprostřední biologické využití.

Dříve bylo řečeno, že skupiny CN udělují molekulám velkou polaritu a ve skutečnosti zůstávají nepovšimnuty, pokud jsou přítomny ve sloučeninách s farmakologickou aktivitou. Takové nitrilové léky se používají k boji proti hyperglykémii, rakovině prsu, cukrovce, psychóze, depresi a dalším poruchám.

Kromě toho, že hrají roli v biologii a medicíně, průmyslově vytvářejí hrstku z nitrilových plastů, díky níž jsou díky své odolnosti proti korozi a mastnotě vyráběny chirurgické a laboratorní rukavice, těsnění automobilových dílů, hadice a těsnění, materiály jako tupperware, hudební nástroje nebo Lego bloky.

Příklady nitrilů

Dále budou uvedeny některé příklady nitrilů.

Nitrilové kaučuky

Molekulární struktura kopolymeru akrylonitrilu a butadienu. Zdroj: Klever prostřednictvím Wikipedie.

Nitrilkaučuk, ze kterého jsou vyrobeny výše uvedené rukavice a materiály odolné vůči mastnotě, je kopolymer vyrobený z akrylonitrilu a butadienu (výše). Všimněte si, jak lineární CN skupina vypadá.

Ciamemazine

Molekulární struktura ciamemazinu. Zdroj: Epop / public domain

Ciamemazin je příkladem nitrilu v oblasti farmace, který se používá jako antipsychotikum, konkrétně k léčbě úzkostných poruch a schizofrenie. Znovu si všimněte linearity skupiny CN.

Citalopram

Dalším nitrilovým lékem je citalopram, používaný jako antidepresivum

Amygdalin

Molekulární struktura amygdalinu. Zdroj: Wesalius / public domain

Amygdalin je příkladem kyanogenního glykosidu. Nachází se v hořkých mandlích, švestkách, meruňkách a broskvích. Všimněte si, jak malá skupina CN vypadá ve srovnání se zbytkem struktury; i tak je jeho pouhá přítomnost dostatečná k tomu, aby poskytla tomuto uhlohydrátu jedinečnou chemickou identitu.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chemie. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organická chemie. (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
3. Morrison a Boyd. (1987). Organická chemie. (Páté vydání). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Nitril. Obnoveno z: en.wikipedia.org
5. Chemie LibreTexts. (5. června 2019). Chemie nitrilů. Obnoveno z: chem.libretexts.org
6. Jim Clark. (2016). Hydrolyzující nitrily. Obnoveno z: chemguide.co.uk
7. Ivy Rose Holistic. (2020). Pojmenování nitrilů. Obnoveno z: ivyroses.com
8. Germán Fernández. (sf). Nitrilská nomenklatura: pravidla IUPAC. Obnoveno z: quimicaorganica.org