NITRYLE: WŁAŚCIWOŚCI, NAZEWNICTWO, ZASTOSOWANIA, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

W nitryli są związki organiczne, które mają funkcyjną grupę CN, do której jest również nazywany jako grupę cyjanową lub cyjanek względem chemii nieorganicznej. Nitryle alifatyczne są przedstawiane wzorem ogólnym RCN, a nitryle aromatyczne wzorem ArCN.

Chociaż cyjanowodór, HCN i sole cyjanku metali są związkami silnie toksycznymi, nie jest to dokładnie to samo w przypadku nitryli. Grupa CN w szkielecie węglowym dowolnego typu (rozgałęziona, liniowa, aromatyczna itp.) Zachowuje się po przekątnej inaczej niż anion cyjankowy, CN ^- .

Ogólny wzór dla alifatycznego nitrylu. Źródło: Benjah-bmm27 za pośrednictwem Wikipedii.

Nitryle są szeroko rozpowszechnione w świecie tworzyw sztucznych, ponieważ kilka z nich pochodzi z akrylonitrylu, CH ₂ CHCN, nitrylu, z którym syntetyzuje się polimery, takie jak kauczuki nitrylowe, używane do produkcji rękawic chirurgicznych lub laboratoryjnych. Nitryle są również obecne w wielu produktach naturalnych i farmaceutycznych.

Z drugiej strony nitryle są prekursorami kwasów karboksylowych, ponieważ ich hydroliza stanowi alternatywną metodę syntezy w celu uzyskania tego ostatniego.

Charakterystyka i właściwości

Struktura

Struktury molekularne nitryli zmieniają się w zależności od tożsamości R lub Ar odpowiednio w związkach RCN lub ArCN.

Jednak geometria grupy CN jest liniowa ze względu na jej potrójne wiązanie C≡N, które jest produktem hybrydyzacji sp. Zatem atomy CC≡N znajdują się na tej samej linii. Poza tymi atomami może istnieć dowolna struktura.

Biegunowość

Nitryle są związkami polarnymi, ponieważ azot grupy CN jest bardzo elektroujemny i przyciąga do siebie elektrony. Dlatego mają wyższą temperaturę topnienia lub wrzenia niż ich odpowiedniki alkanowe.

Na przykład acetonitryl, CH ₃ CN, jest cieczą wrzącą w temperaturze 82 ° C; podczas gdy etan, CH ₃ CH ₃ , jest gazem wrzącym w temperaturze -89 ºC. Należy zatem zwrócić uwagę na wielki wpływ, jaki grupa CN wywiera na interakcje międzycząsteczkowe.

To samo rozumowanie odnosi się do większych związków: jeśli mają jedną lub więcej grup CN w swojej strukturze, jest całkiem prawdopodobne, że ich polarność wzrasta i są bardziej zbliżone do polarnych powierzchni lub cieczy.

Zasadowość

Można by pomyśleć, że ze względu na wysoką polarność nitryli są one stosunkowo silnymi zasadami w porównaniu z aminami. Należy jednak wziąć pod uwagę wiązania kowalencyjne C≡N oraz fakt, że zarówno węgiel, jak i wodór mają hybrydyzację sp.

Podstawowość RCN: jest reprezentowana przez akceptację protonu, który zwykle pochodzi z wody:

RCN: + H ₂ O ⇌ RCNH ⁺ + OH ^-

Aby RCN mógł się protonować: wolna para elektronów na azocie musi tworzyć wiązanie z jonem H ⁺ . Ale jest wada: hybrydyzacja sp azotu sprawia, że ​​jest on zbyt elektroujemny, do tego stopnia, że ​​bardzo silnie przyciąga tę parę elektronów i nie pozwala nawet na utworzenie wiązania.

Dlatego mówi się, że para elektronów azotu sp nie jest dostępna, a zasadowość nitryli jest bardzo niska. Nitryle są w rzeczywistości miliony razy mniej zasadowe niż aminy.

Reaktywność

Do najbardziej reprezentatywnych reakcji nitryli należy ich hydroliza i redukcja. W tej hydrolizie pośredniczy kwasowość lub zasadowość środowiska wodnego, powodując odpowiednio kwas karboksylowy lub sól karboksylanową:

RCN + 2H ₂ O + HCl → RCOOH + NH ₄ Cl

RCN + H ₂ O + NaOH → RCOONa + NH ₃

W tym procesie powstaje również amid.

Nitryle są redukowane do amin przy użyciu wodoru i katalizatorów metalicznych:

RCN → RCH ₂ NH ₂

Nomenklatura

Zgodnie z nomenklaturą IUPAC nitryle są nazywane poprzez dodanie przyrostka -nitryl do nazwy łańcucha alkanowego, z którego pochodzi, łącznie z węglem z grupy cyjanowej. Zatem CH ₃ CN nazywany jest etanonitrylem, a CH ₃ CH ₂ CH ₂ CN, butanonitrylem.

Podobnie można je nazwać zaczynając od nazwy kwasu karboksylowego, z którego usunięto słowo „kwas”, a przyrostki -ico lub -oic zastępuje się przyrostkiem -onitryl. Na przykład, dla CH ₃ CN byłoby acetonitryl (z kwasu octowego), dla C ₆ H ₅ CN byłby to benzonitryl (z kwasu benzoesowego); i (CH ₃ ) _2, CHCN, 2-metylopropanonitryl.

Alternatywnie, jeśli bierze się pod uwagę nazwy podstawników alkilowych, nitryle można wymienić, używając słowa „cyjanek”. Na przykład, CH ₃ CN byłby wtedy nazywany cyjankiem metylu, a (CH ₃ ) ₂ CHCN, cyjankiem izopropylu.

Aplikacje

Nitryle są częścią produktów naturalnych, które znajdują się w gorzkich migdałach, kościach różnych owoców, zwierzętach morskich, roślinach i bakteriach.

Jego grupy CN tworzą struktury cyjanogennych lipidów i glikozydów, biocząsteczek, które po degradacji uwalniają cyjanowodór, HCN, wysoce trujący gaz. Dlatego mają bliskie zastosowanie biologiczne dla niektórych stworzeń.

Wcześniej mówiono, że grupy CN nadają cząsteczkom dużą polarność i w rzeczywistości nie pozostają niezauważone, gdy są obecne w związkach o aktywności farmakologicznej. Takie leki nitrylowe są stosowane do zwalczania hiperglikemii, raka piersi, cukrzycy, psychozy, depresji i innych zaburzeń.

Oprócz pełnienia roli w biologii i medycynie, przemysłowo tworzą garść tworzyw nitrylowych, z których wykonane są rękawice chirurgiczne i laboratoryjne, uszczelki części samochodowych, węże i uszczelki ze względu na ich odporność na korozję i smary, materiały takie jak tupperware, instrumenty muzyczne czy klocki Lego.

Przykłady nitryli

Na końcu zostaną wymienione przykłady nitryli.

Kauczuki nitrylowe

Struktura molekularna kopolimeru akrylonitryl-butadien. Źródło: Klever za pośrednictwem Wikipedii.

Kauczuk nitrylowy, z którego wykonane są wyżej wymienione rękawice oraz materiały odporne na tłuszcz, jest kopolimerem złożonym z akrylonitrylu i butadienu (powyżej). Zwróć uwagę, jak liniowo wygląda grupa CN.

Ciamemazine

Struktura molekularna ciamemazyny. Źródło: Epop / domena publiczna

Ciamemazyna jest przykładem nitrylu stosowanego w farmacji, który jest stosowany jako środek przeciwpsychotyczny, szczególnie w leczeniu zaburzeń lękowych i schizofrenii. Ponownie zwróć uwagę na liniowość grupy CN.

Citalopram

Innym lekiem nitrylowym jest citalopram, stosowany jako lek przeciwdepresyjny

Amygdalin

Struktura molekularna amigdaliny. Źródło: Wesalius / domena publiczna

Amygdalina jest przykładem glikozydu cyjanogennego. Występuje w gorzkich migdałach, śliwkach, morelach i brzoskwiniach. Zwróć uwagę, jak mała wygląda grupa CN w porównaniu z resztą struktury; mimo to sama jego obecność wystarczy, aby nadać temu węglowodanowi wyjątkową tożsamość chemiczną.

Bibliografia

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. (10 ^th Edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Chemia organiczna. (Wydanie szóste). Mc Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Chemia organiczna. (Piąta edycja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Nitryl. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Chemistry LibreTexts. (05 czerwca 2019). Chemia nitryli. Odzyskane z: chem.libretexts.org
6. Jim Clark. (2016). Hydrolizujące nitryle. Źródło: chemguide.co.uk
7. Ivy Rose Holistic. (2020). Nazewnictwo nitryli. Odzyskany z: ivyroses.com
8. Germán Fernández. (sf). Nomenklatura nitrylu: zasady IUPAC. Odzyskane z: quimicaorganica.org