NITRILY: VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVIE, POUŽITIA, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto nitrily sú organické zlúčeniny, ktoré majú funkčnú skupinu CN, na ktorý je tiež nazývaný ako kyanoskupinu, alebo kyanidu vzhľadom na anorganickej chémie. Alifatické nitrily sú predstavované všeobecným vzorcom RCN, zatiaľ čo aromatické nitrily majú vzorec ArCN.

Aj keď kyanovodík, HCN a kyanid kovu sú vysoko toxické zlúčeniny, nie je to isté s nitrilmi. Skupina CN v uhlíkovej kostre akéhokoľvek typu (rozvetvené, lineárne, aromatické, atď.), Se chová diagonálne odlišné od kyanidovým aniónom, CN ^- .

Všeobecný vzorec pre alifatický nitril. Zdroj: Benjah-bmm27 prostredníctvom Wikipédie.

Nitrily sú široko rozšírené v celom svete plastov, ako niektoré z nich sú odvodené z akrylonitrilu, CH ₂ CHCN, nitril, s ktorým polyméry, ako sú nitrilové kaučuky, ktoré sa používajú, aby sa chirurgické alebo laboratórne rukavice, sú syntetizované. Nitrily sú tiež prítomné v mnohých prírodných a farmaceutických výrobkoch.

Na druhej strane sú nitrily prekurzormi karboxylových kyselín, pretože ich hydrolýza predstavuje alternatívny spôsob syntézy na ich získanie.

Vlastnosti a vlastnosti

štruktúra

Molekulové štruktúry nitrilov sa líšia v závislosti od identity R alebo Ar v zlúčeninách RCN alebo ArCN.

Geometria skupiny CN je však lineárna vďaka svojej trojitej väzbe C = N, ktorá je produktom hybridizácie sp. Atómy CC16N sú teda umiestnené na tej istej línii. Okrem týchto atómov môže existovať akákoľvek štruktúra.

polarita

Nitrily sú polárne zlúčeniny, pretože dusík v skupine CN je veľmi elektronegatívny a priťahuje elektróny k sebe. Preto majú vyššie teploty topenia alebo varu ako alkénové náprotivky.

Napríklad, acetonitril, CH ₃ CN, je kvapalina, ktorá vrie pri 82ºC; zatiaľ čo etán, CH ₃ CH ₃ , je plyn, ktorý vrie pri -89 ° C. Všimnite si preto veľký vplyv, ktorý má skupina CN na intermolekulárne interakcie.

Rovnaké zdôvodnenie platí pre väčšie zlúčeniny: ak majú vo svojej štruktúre jednu alebo viac skupín CN, je celkom pravdepodobné, že sa ich polarita zvyšuje a sú skôr podobné polárnym povrchom alebo tekutinám.

zásaditosť

Dalo by sa predpokladať, že v dôsledku vysokej polarity nitrilov sú relatívne silnými bázami v porovnaní s amínmi. Treba však zvážiť kovalentné väzby C≡N a skutočnosť, že uhlík aj vodík majú hybridizáciu sp.

Základnosť RCN: predstavuje to prijatie protónu, ktorý zvyčajne pochádza z vody:

RCN: + H ₂ O ⇌ RCNH ⁺ + OH ^-

Aby RCN protonoval: voľný pár elektrónov na dusíku musí vytvoriť väzbu s iónom H ⁺ . Nevýhodou je však to, že vďaka sp hybridizácii dusíka je príliš elektronegatívna, a to natoľko, že tento pár elektrónov priťahuje veľmi silno a neumožňuje ani vytvoriť väzbu.

Preto sa hovorí, že elektrónový pár dusíka sp nie je k dispozícii a že zásaditosť nitrilov je veľmi nízka. Nitrily sú v skutočnosti milióny krát menej zásadité ako amíny.

reaktivita

Medzi najreprezentatívnejšie reakcie nitrilov patrí ich hydrolýza a redukcia. Tieto hydrolýzy sú sprostredkované kyslosťou alebo zásaditosťou vodného média, čo spôsobuje karboxylovú kyselinu alebo karboxylátovú soľ:

RCN + 2H ₂ O + HCl → RCOOH + NH ₄ Cl

RCN + H ₂ O + NaOH → RCOONa + NH ₃

Pri tomto postupe sa tiež vytvorí amid.

Nitrily sa redukujú na amíny pomocou vodíka a kovových katalyzátorov:

RCN → RCH ₂ NH ₂

názvoslovie

Podľa nomenklatúry IUPAC sú nitrily pomenované pridaním prípony -nitrilu k názvu alkánového reťazca, z ktorého je odvodený, a tiež vrátane uhlíka kyanoskupiny. Tak, CH ₃ CN sa nazýva ethanonitrile, a CH ₃ CH ₂ CH ₂ CN, butanonitrile.

Podobne sa dajú pomenovať od názvu karboxylovej kyseliny, z ktorej sa slovo „kyselina“ vylučuje, a prípony -ico alebo -oic sa nahradia príponou -onitril. Napríklad pre CH ₃ CN, že by bolo acetonitril (z kyseliny octovej); pre C ₆ H ₅ CN, bolo by benzonitrilu (z kyseliny benzoovej); a (CH ₃ ) ₂ CHCN, 2-methylpropannitrilu.

Ak sa uvažujú aj názvy alkylových substituentov, môžu sa nitrily uviesť pomocou slova „kyanid“. Napríklad, CH ₃ CN by potom bol nazývaný metyl kyanid, a (CH ₃ ) ₂ CHCN, izopropyl kyanid.

aplikácia

Nitrily sú súčasťou prírodných produktov, ktoré sa nachádzajú v horkých mandliach, v kostiach rôznych druhov ovocia, v morských živočíchoch, rastlinách a baktériách.

Jeho skupiny CN tvoria štruktúry kyanogénnych lipidov a glykozidov, biomolekúl, ktoré pri degradácii uvoľňujú kyanovodík, HCN, vysoko jedovatý plyn. Preto majú bezprostredné biologické využitie pre určité zvieratá.

Už skôr bolo povedané, že skupiny CN prepožičiavajú molekulám veľa polarity a v skutočnosti zostávajú nepovšimnuté, keď sú prítomné v zlúčeninách s farmakologickou aktivitou. Takéto nitrilové lieky sa používajú na boj proti hyperglykémii, rakovine prsníka, cukrovke, psychóze, depresii a iným poruchám.

Okrem toho, že zohrávajú úlohu v biológii a medicíne, priemyselne vytvárajú hrsť nitrilových plastov, pomocou ktorých sa vyrábajú chirurgické a laboratórne rukavice, tesnenia automobilových častí, hadice a tesnenia z dôvodu ich odolnosti proti korózii a masteniu, materiály ako tupperware, hudobné nástroje alebo Lego bloky.

Príklady nitrilov

Ďalej a nakoniec uvedieme niektoré príklady nitrilov.

Nitrilové kaučuky

Molekulárna štruktúra kopolyméru akrylonitril-butadién. Zdroj: Klever prostredníctvom Wikipedia.

Nitrilkaučuk, z ktorého sa vyrábajú vyššie uvedené rukavice a materiály odolné voči mastnotám, je kopolymér vyrobený z akrylonitrilu a butadiénu (vyššie). Všimnite si, ako lineárne vyzerá skupina CN.

Ciamemazine

Molekulárna štruktúra ciamemazínu. Zdroj: Epop / public domain

Ciamemazín je príkladom nitrilu v oblasti farmácie, ktorý sa používa ako antipsychotikum, najmä na liečenie úzkostných porúch a schizofrénie. Opäť si všimnite linearitu skupiny CN.

citalopram

Ďalším nitrilovým liekom je citalopram, ktorý sa používa ako antidepresívum

amygdalin

Molekulárna štruktúra amygdalínu. Zdroj: Wesalius / verejné vlastníctvo

Amygdalín je príkladom kyanogénneho glykozidu. Nachádza sa v horkých mandliach, slivkách, marhuľách a broskyniach. Všimnite si, ako malá skupina CN vyzerá v porovnaní so zvyškom štruktúry; napriek tomu jej samotná prítomnosť postačuje na to, aby tomuto uhľohydrátu poskytla jedinečnú chemickú identitu.

Referencie

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organická chémia. (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
3. Morrison a Boyd. (1987). Organická chémia. (Piate vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Nitril. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Chémia LibreTexts. (5. júna 2019). Chémia nitrilov. Obnovené z: chem.libretexts.org
6. Jim Clark. (2016). Hydrolyzovanie nitrilov. Získané z: chemguide.co.uk
7. Ivy Rose Holistic. (2020). Pomenovanie nitrilov. Obnovené z: ivyroses.com
8. Germán Fernández. (SF). Nitrilná nomenklatúra: pravidlá IUPAC. Získané z: quimicaorganica.org