НІТРИЛИ: ВЛАСТИВОСТІ, НОМЕНКЛАТУРА, ВИКОРИСТАННЯ, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

У НІТРИЛИ є тими органічними сполуками , які мають функціональну групу , CN, до якої він також називають як ціаногрупи, або ціанід по відношенню до неорганічної хімії. Аліфатичні нітрили представлені загальною формулою RCN, а ароматичні нітрили формулою ArCN.

Хоча ціанідні водневі, HCN і ціанідні солі металів є високотоксичними сполуками, це не зовсім те саме з нітрилами. Група CN у карбоновому скелеті будь-якого типу (гілляста, лінійна, ароматична тощо) поводиться по діагоналі відмінним від аніона ціаніду, CN ^- .

Загальна формула аліфатичного нітрилу. Джерело: Benjah-bmm27 через Wikipedia.

Нітрили широко поширені у світі пластмас, оскільки декілька з них отримують з акрилонітрилу, CH ₂ CHCN, нітрилу, з яким синтезуються такі полімери, як нітрилові каучуки, які використовуються для виготовлення хірургічних або лабораторних рукавичок. Також нітрили присутні у багатьох натуральних та фармацевтичних продуктах.

З іншого боку, нітрили є попередниками карбонових кислот, оскільки їх гідроліз являє собою альтернативний метод синтезу для отримання останньої.

Характеристика та властивості

Будова

Молекулярні структури нітрилів змінюються залежно від ідентичності R або Ar у сполуках RCN або ArCN відповідно.

Однак геометрія групи CN лінійна завдяки своєму потрійному зв'язку C≡N, що є продуктом sp-гібридизації. Таким чином, атоми CC≡N розташовані на одній лінії. Поза цими атомами може бути будь-яка структура.

Полярність

Нітрили є полярними сполуками, оскільки азот групи CN дуже електронегативний і притягує до себе електрони. Тому вони мають більш високі температури плавлення або кипіння, ніж їхні алканові аналоги.

Наприклад, ацетонітрил CH ₃ CN - це рідина, яка кипить при 82ºC; в той час як етан, CH ₃ CH ₃ , - це газ, який кипить при температурі -89 ° C. Отже, зауважте, великий ефект, який має група CN на міжмолекулярні взаємодії.

Це ж міркування стосується більш великих сполук: якщо вони мають одну чи кілька груп CN у своїй структурі, цілком ймовірно, що їх полярність збільшується і вони більше схожі на полярні поверхні або рідини.

Основність

Можна подумати, що через високу полярність нітрилів вони є порівняно сильними основами порівняно з амінами. Однак слід враховувати ковалентні зв'язки C≡N та факт, що і вуглець, і водень мають sp-гібридизацію.

Основність RCN: він представлений прийняттям протона, який зазвичай надходить з води:

RCN: + H ₂ O ⇌ RCNH ⁺ + OH ^-

Щоб RCN протонірував: вільна пара електронів на азоті повинна утворювати зв’язок з іоном Н ⁺ . Але є і недолік: sp-гібридизація азоту робить його занадто електронегативним, настільки, що він притягує цю пару електронів дуже сильно і навіть не дозволяє їй утворювати зв’язок.

Тому кажуть, що електронна пара азоту sp недоступна, а основність нітрилів дуже низька. Нітрили насправді в мільйони разів менше основних, ніж аміни.

Реактивність

Серед найбільш репрезентативних реакцій нітрилів ми маємо їх гідроліз та відновлення. Ці гідролізи опосередковуються кислотністю або основністю водного середовища, викликаючи карбонову кислоту або карбоксилатну сіль відповідно:

RCN + 2H ₂ O + HCl → RCOOH + NH ₄ Cl

RCN + H ₂ O + NaOH → RCOONa + NH ₃

У процесі також утворюється амід.

Нітрили зводяться до амінів з використанням водного та металевого каталізаторів:

RCN → RCH ₂ NH ₂

Номенклатура

Відповідно до номенклатури IUPAC, нітрили називають додаванням суфікса -нітрилу до назви алканової ланцюга, з якого він походить, включаючи вуглець ціаногрупи. Таким чином, CH ₃ CN називають етанонітрилом, а CH ₃ CH ₂ CH ₂ CN - бутанонітрилом.

Так само їх можна назвати, починаючи від назви карбонової кислоти, з якої виключається слово 'кислота', а суфікси -ico або -oic замінюються суфіксом -onitrile. Наприклад, для CH ₃ CN це був би ацетонітрил (з оцтової кислоти); для C ₆ H ₅ CN це буде бензонітрил (з бензойної кислоти); і для (CH ₃ ) ₂ CHCN, 2-метилпропаненітрилу.

Альтернативно, якщо розглядати назви алкільних заступників, нітрили можна згадати, використовуючи слово "ціанід". Наприклад, CH ₃ CN потім буде називатися метилцианідом, а (CH ₃ ) ₂ CHCN ізопропілцианідом.

Програми

Нітрили входять до складу природних продуктів, знаходяться в гіркому мигдалі, в кістках різних фруктів, у морських тварин, рослин і бактерій.

Його групи CN складають структури цианогенних ліпідів та глікозидів, біомолекул, які при руйнуванні виділяють ціанід водню, HCN, високоотруйний газ. Тому вони мають неминуче біологічне використання для певних істот.

Раніше було сказано, що групи CN надають велику полярність молекулам, і насправді не залишаються непоміченими, коли вони присутні у сполуках з фармакологічною активністю. Такі нітрилові препарати використовувались для боротьби з гіперглікемією, раком молочної залози, діабетом, психозом, депресією та іншими порушеннями.

Крім того, що вони мають роль в біології та медицині, вони промислово складають кілька нітрилових пластиків, з яких виготовляються хірургічні та лабораторні рукавички, пломби автомобільних деталей, шланги та прокладки завдяки їх стійкості до корозії та змащення, такі матеріали, як посуд, музичні інструменти або блоки Lego.

Приклади нітрилів

Далі, і нарешті, будуть наведені деякі приклади нітрилів.

Нітрилові каучуки

Молекулярна структура сополімеру акрилонітрил-бутадієну. Джерело: Клевер через Вікіпедію.

Нітрилова гума, з якої виготовлені вищезазначені рукавички та жиростійкі матеріали, - це сополімер, що складається з акрилонітрилу та бутадієну (вище). Зверніть увагу, як виглядає лінійна група CN.

Ціамазін

Молекулярна структура циамамазину. Джерело: Epop / Public domain

Ціамазин - приклад нітрилу в аптечній області, який використовується як антипсихотичний засіб, зокрема для лікування тривожних розладів та шизофренії. Ще раз зауважте лінійність групи CN.

Циталопрам

Ще один препарат нітрилу - циталопрам, який використовується як антидепресант

Амігдалін

Молекулярна структура амігдаліну. Джерело: Wesalius / Public domain

Амігдалін - приклад ціаногенного глікозиду. Він міститься в гіркому мигдалі, сливах, абрикосах, персиках. Зауважте, як мало виглядає група CN порівняно з рештою структури; Тим не менш, його самого присутності достатньо, щоб надати цьому вуглеводу унікальну хімічну ідентичність.

Список літератури

1. Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. (10- ^е видання.) Wiley Plus.
2. Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
3. Моррісон і Бойд. (1987). Органічна хімія. (П’яте видання). Аддісон-Уеслі Ібероамерикана.
4. Вікіпедія. (2020). Нітрил. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Хімія LibreTexts. (05 червня 2019 р.). Хімія нітрилів. Відновлено з: chem.libretexts.org
6. Джим Кларк. (2016). Гідролізуючі нітрили. Відновлено з: chemguide.co.uk
7. Ivy Rose Holistic. (2020). Названня нітрилів. Відновлено з: ivyroses.com
8. Герман Фернандес. (sf). Нітрильна номенклатура: Правила IUPAC. Відновлено з сайту: quimicaorganica.org