Nitril

Struktura nitrilové skupiny

Nitril je každá organická sloučenina, která má funkční skupinu -C≡N. Funkční skupina -C≡N se nazývá nitrilová skupina. Ve skupině -CN jsou atomy uhlíku a dusíku navzájem spojeny tzv. trojnou kovalentní vazbou. K označení přítomnosti nitrilové skupiny v molekule používají chemici při jejím pojmenování předponu kyano.

Nitrilovou funkční skupinu je třeba odlišit od kyanidového iontu. Ten je záporný ion se vzorcem CN-. Přesto se nitrilová skupina někdy označuje jako kyanidová skupina nebo kyano skupina a sloučeniny obsahující tuto skupinu se někdy označují jako kyanidy. Za určitých podmínek mohou nitrily uvolňovat vysoce toxický kyanidový (CN-) ion.

Různé nitrily plní důležité funkce. Například benzonitril je užitečný jako rozpouštědlo a je prekurzorem pro syntézu jiných materiálů. Jiný běžný nitril, pojmenovaný akrylonitril, lze přeměnit na polymer známý jako polyakrylonitril, který tvoří akrylová vlákna. Akrylonitril se také používá při syntéze některých nylonů a pro průmyslovou výrobu akrylamidu a kyseliny akrylové.

Historie

Kyanid vodíku byl poprvé syntetizován v roce 1782 Carlem Wilhelmem Scheelem, který byl při pokusu získat bezvodou sloučeninu zabit. Jako první připravil čistou kyselinu Joseph Louis Gay-Lussac v roce 1811 a Friedrich Wöhler a Justus von Liebig jako první připravili nitrily benzoylkyanid a benzonitril v roce 1832. Théophile-Jules Pelouze syntetizoval propionitril v roce 1834.

Syntéza nitrilů

Nitrily lze připravit některou z následujících metod organické chemie:

• Reakce (nukleofilní alifatická substituce) alkylhalogenidu s kyanidem kovu.
• Dehydratační reakce primárního amidu. K dispozici je mnoho činidel. Například benzamid lze převést na benzonitril:

Dva meziprodukty této reakce jsou amidový tautomer A a jeho fosfátový adukt B.

• Dehydratace sekundárních amidů (von Braunova amidová degradace).
• Dehydratace aldoximů. (Možnými činidly jsou triethylamin/oxid siřičitý, zeolity nebo sulfurylchlorid.)
• Syntéza z jednoho hrnce z aldehydu pomocí hydroxylaminu a síranu sodného.

V jedné studii reaguje aromatický nebo alifatický aldehyd s hydroxylaminem a bezvodým síranem sodným v reakci v suchém prostředí po velmi malou dobu pod mikrovlnným zářením přes meziprodukt aldoxim.

• Reakce kyanidu kovu s aldehydem v kyanohydrinové reakci.
• Derivace z arylkarboxylových kyselin (Lettsova nitrilová syntéza).
• Aromatické nitrily z diazoniových sloučenin v Sandmeyerově reakci.

Reakce nitrilů

Nitrilové skupiny v organických sloučeninách mohou při působení určitých reaktantů nebo podmínek podléhat různým reakcím. Nitrilová skupina může být hydrolyzována, redukována nebo vyloučena z molekuly jako kyanidový ion.

• Při hydrolýze nitril reaguje s kyselinou a vodou při vysoké teplotě nebo se zásadou a vodou. Při kyselé hydrolýze vzniká karboxylová kyselina, při zásadité hydrolýze vzniká karboxylát.
• Při organické redukci se nitril redukuje reakcí s vodíkem s niklovým katalyzátorem; při této reakci vzniká amin. Redukce na imin s následnou hydrolýzou na aldehyd probíhá při Stephenově aldehydové syntéze
• Nitril je elektrofilem na atomu uhlíku v reakcích nukleofilní adice:
  • s organozinečnatou sloučeninou v Blaiseově reakci
  • a s alkoholy v Pinnerově reakci.
  • reakcí aminosarkosinu s kyanamidem vzniká kreatin.
• Při „reduktivní decianaci“ je nitrilová skupina nahrazena protonem. Účinná je decianace redukcí rozpouštěcím kovem s HMPA a kovem draselným v terc-butylalkoholu. α-Aminonitrily lze decianovat hydridem lithia a hliníku.
• Nitrily samovolně reagují v přítomnosti báze v Thorpeho reakci (nukleofilní adice).
• V organokovové chemii jsou nitrily známy jako adice na alkyny v reakci známé jako karbokyanizace:

Použití některých nitrilů

• Benzonitril: Benzonitril je užitečné rozpouštědlo a univerzální prekurzor mnoha derivátů.

• Akrylonitril: Akrylonitril je cenný monomer pro výrobu polymeru známého jako polyakrylonitril, který tvoří akrylová vlákna. Dimerizací akrylonitrilu vzniká adiponitril, který se používá při syntéze některých nylonů. Malá množství akrylonitrilu se používají jako fumigant. Akrylonitril je také prekurzorem při průmyslové výrobě akrylamidu a kyseliny akrylové.

Viz také

• Kyanid
• Kyanid vodíku

Poznámky

• Daley, Richard F., and Daley, Sally J. 2005. Organická chemie. OChem4Free.com. Získáno 12. dubna 2007.

• McMurry, John. 2004. Organická chemie. Chemická chemie. 6. vyd. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.

• Morrison, Robert T., and Boyd, Robert N. 1992. Organická chemie. 6th ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.

• Solomons, T. W. Graham, and Fryhle, Craig B. 2004. Organická chemie. 8th ed. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.

Funkční skupiny

Chemická třída: Alkohol – Aldehyd – Alkan – Alken – Alkyn – Amid – Amin – Azosloučenina – Derivát benzenu – Karboxylová kyselina – Kyanát – Ester – Éter – Haloalkan – Imín – Izokyanid – Izokyanát – Keton – Nitril – Nitrosloučenina – Nitrosloučenina – Peroxid – Fosforitá látka kyselina – derivát pyridinu – sulfon – kyselina sulfonová – sulfoxid – thioether – thiol – derivát toluenu