- Egenskaber og egenskaber
- Struktur
- polaritet
- basiciteten
- Reaktivitet
- nomenklatur
- Applikationer
- Eksempler på nitriler
- Nitrilgummi
- Ciamemazine
- Citalopram
- amygdalin
- Referencer
De nitriler er de organiske forbindelser, som har CN funktionel gruppe, hvortil den også kaldes som cyanogruppe eller cyanid i forhold til uorganisk kemi. Alifatiske nitriler er repræsenteret ved den generelle formel RCN, mens aromatiske nitriler med formlen ArCN.
Selvom hydrogencyanid-, HCN- og metalcyanidsalte er meget giftige forbindelser, er dette ikke nøjagtigt det samme med nitriler. CN-gruppen i et kulstofskelet af enhver type (forgrenet, lineær, aromatisk osv.) Opfører sig diagonalt forskellig fra en cyanidanion, CN -.
Generel formel for en alifatisk nitril. Kilde: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
Nitriler er vidt udbredt i verden af plast, da flere af dem er afledt af acrylonitril, CH 2 CHCN, et nitril med hvilke polymerer, såsom nitrilgummier, der anvendes til at gøre kirurgisk eller laboratoriehandsker, syntetiseres. Der findes også nitriler i mange naturlige og farmaceutiske produkter.
På den anden side er nitriler forløbere for carboxylsyrer, da deres hydrolyse repræsenterer en alternativ syntesemetode til opnåelse af sidstnævnte.
Egenskaber og egenskaber
Struktur
De molekylære strukturer af nitriler varierer som en funktion af identiteten af R eller Ar i henholdsvis RCN- eller ArCN-forbindelserne.
Geometrien for CN-gruppen er imidlertid lineær på grund af dens tredobbeltbinding, CN, som er produktet fra sp-hybridisering. CC≡N-atomerne er således placeret på samme linje. Ud over disse atomer kan der være enhver form for struktur.
polaritet
Nitriler er polære forbindelser, da nitrogenet i CN-gruppen er meget elektronegativt og tiltrækker elektroner mod sig selv. Derfor har de højere smelte- eller kogepunkter end deres alkane-modstykker.
Fx acetonitril, CH 3 CN, er en væske, der koger ved 82 ° C; mens ethan, CH 3 CH 3, er en gas, der koger ved -89 ºC. Bemærk derfor den store effekt, som CN-gruppen har på intermolekylære interaktioner.
Den samme ræsonnement gælder for større forbindelser: hvis de har en eller flere CN-grupper i deres struktur, er det meget sandsynligt, at deres polaritet øges, og de ligner mere polære overflader eller væsker.
basiciteten
Man kunne tro, at de på grund af den høje polaritet af nitriler er relativt stærke baser sammenlignet med aminer. Imidlertid må man overveje C≡N-kovalente bindinger, og det faktum, at både kulstof og brint har sp-hybridisering.
Grundlæggende ved RCN: det er repræsenteret ved accept af en proton, der normalt kommer fra vand:
RCN: + H 2 O ⇌ RCNH + + OH -
For at RCN skal protonere: det frie par elektroner på nitrogen skal danne en binding med H + -ionen. Men der er en ulempe: Sp-hybridiseringen af nitrogen gør det for elektronegativt, så meget, at det tiltrækker dette elektronparret meget stærkt og ikke engang tillader det at danne en binding.
Derfor siges det, at elektronparret af nitrogen sp ikke er tilgængeligt, og at basiliteten af nitriler er meget lav. Nitriler er faktisk millioner gange mindre basale end aminer.
Reaktivitet
Blandt de mest repræsentative reaktioner af nitriler har vi deres hydrolyse og reduktion. Disse hydrolyse medieres af surheden eller basaliteten af det vandige medium, hvilket forårsager henholdsvis en carboxylsyre eller et carboxylatsalt:
RCN + 2H 2 O + HCI → RCOOH + NH 4 Cl
RCN + H 2 O + NaOH → RCOONa + NH 3
I processen dannes der også et amid.
Nitriler reduceres til aminer under anvendelse af brint og metalkatalysatorer:
RCN → RCH 2 NH 2
nomenklatur
I henhold til IUPAC-nomenklaturen benævnes nitriler ved at tilføje suffikset-nitril til navnet på den alkankæde, hvorfra den er afledt, også indbefattende carbon i cyangruppen. Således, CH 3 er CN kaldes ethanonitrile, og CH 3 CH 2 CH 2 CN, butanonitrile.
På samme måde kan de navngives med udgangspunkt i navnet på carboxylsyren, hvorfra ordet 'syre' er fjernet, og suffikset -ico eller -oic erstattes af efterhovedet -onitril. For eksempel til CH 3 CN det ville være acetonitril (fra eddikesyre); for C 6 H 5 CN, ville det være benzonitril (fra benzoesyre); og for (CH 3) 2 CHCN, 2-methylpropannitril.
Alternativt, hvis navnene på alkylsubstituenterne tages i betragtning, kan nitrilerne nævnes under anvendelse af ordet 'cyanid'. For eksempel CH 3 ville CN derefter blive kaldt methylcyanid, og (CH 3) 2 CHCN, isopropyl cyanid.
Applikationer
Nitriler er en del af naturlige produkter, der findes i bitre mandler, i knoglerne af forskellige frugter, i havdyr, planter og bakterier.
Dets CN-grupper udgør strukturer af cyanogene lipider og glycosider, biomolekyler, der, når de nedbrydes, frigiver brintcyanid, HCN, en meget giftig gas. Derfor har de en nært forestående biologisk anvendelse til visse skabninger.
Det blev tidligere sagt, at CN-grupper overfører en masse polaritet til molekyler, og faktisk ikke går upåværet hen, når de er til stede i forbindelser med farmakologisk aktivitet. Sådanne nitrilmedicin er blevet brugt til at bekæmpe hyperglykæmi, brystkræft, diabetes, psykose, depression og andre lidelser.
Ud over at have spillet en rolle inden for biologi og medicin, udgør de industrielt en håndfuld nitrilplast, som kirurgiske handsker og laboratoriehandsker, autodele-pakninger, slanger og pakninger fremstilles på grund af deres modstand mod korrosion og fedt, materialer såsom tupperware, musikinstrumenter eller Lego-blokke.
Eksempler på nitriler
Dernæst og til sidst vil nogle eksempler på nitriler blive vist.
Nitrilgummi
Molekylstruktur af acrylonitril-butadien-copolymeren. Kilde: Klever via Wikipedia.
Nitrilgummi, hvorfra ovennævnte handsker og fedtbestandige materialer er fremstillet, er en copolymer, der består af acrylonitril og butadien (ovenfor). Bemærk, hvordan lineær CN-gruppen ser ud.
Ciamemazine
Molekylær struktur af ciamemazin. Kilde: Epop / Public domain
Ciamemazine er et eksempel på en nitril i apoteksområdet, der bruges som antipsykotikum, specifikt til behandling af angstlidelser og skizofreni. Bemærk igen lineariteten af CN-gruppen.
Citalopram
Et andet nitrillægemiddel er citalopram, der bruges som et antidepressivt middel
amygdalin
Amygdalins molekylstruktur. Kilde: Wesalius / Public domain
Amygdalin er et eksempel på et cyanogent glycosid. Det findes i bitre mandler, blommer, abrikoser og ferskner. Bemærk, hvor lille CN-gruppen ser ud sammenlignet med resten af strukturen; alligevel er dens blotte tilstedeværelse nok til at give dette kulhydrat en unik kemisk identitet.
Referencer
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
- Morrison og Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte udgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Nitril. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Kemi LibreTexts. (05. juni 2019). Kemi af nitriler. Gendannes fra: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2016). Hydrolysering af nitriler. Gendannes fra: chemguide.co.uk
- Ivy Rose Holistic. (2020). Navngivende nitriler. Gendannes fra: ivyroses.com
- Germán Fernández. (Sf). Nitrilnomenklatur: IUPAC-regler. Gendannes fra: quimicaorganica.org