Nitril

Strukturen af en nitrilgruppe

En nitril er en organisk forbindelse, der har en -C≡N funktionel gruppe. Den -C≡N funktionelle gruppe kaldes en nitrilgruppe. I -CN-gruppen er kulstof- og nitrogenatomerne forbundet med hinanden ved det, der kaldes en “tredobbelt” kovalent binding. For at angive tilstedeværelsen af en nitrilgruppe i et molekyle bruger kemikere præfikset cyano, når de navngiver molekylet.

Den funktionelle nitrilgruppe skal adskilles fra cyanidionen. Sidstnævnte er en negativ ion med formlen CN-. Alligevel omtales nitrilgruppen undertiden som en cyanidgruppe eller cyanogruppe, og forbindelser, der indeholder denne gruppe, omtales undertiden som cyanider. Under visse betingelser kan nitriler frigive den meget giftige cyanid-ion (CN-).

Varierende nitriler tjener vigtige funktioner. Benzonitril er f.eks. nyttigt som opløsningsmiddel og er en forløber for syntese af andre materialer. En anden almindelig nitril, der hedder acrylonitril, kan omdannes til den polymer, der er kendt som polyacrylonitril, som udgør akrylfibre. Acrylonitril anvendes også til syntese af visse nyloner og til industriel fremstilling af akrylamid og akrylsyre.

Historie

Hydrogencyanid blev første gang syntetiseret i 1782 af Carl Wilhelm Scheele, som blev dræbt i et forsøg på at få fat i den vandfri forbindelse. Joseph Louis Gay-Lussac var den første til at fremstille den rene syre i 1811, og Friedrich Wöhler og Justus von Liebig var de første til at fremstille nitrilerne benzoylcyanid og benzonitril i 1832. Théophile-Jules Pelouze syntetiserede propionitril i 1834.

Syntese af nitriler

Nitriler kan fremstilles ved en af følgende metoder i den organiske kemi:

• Reaktion (nukleofil alifatisk substitution) af et alkylhalogenid med et metalcyanid.
• Dehydreringsreaktion af et primært amid. Der findes mange reagenser. For eksempel kan benzamid omdannes til benzonitril:

To mellemprodukter i denne reaktion er amidtautomer A og dets fosfataddukt B.

• Dehydrering af sekundære amider (von Braun amidnedbrydning).
• Dehydrering af aldoxim. (Mulige reagenser er triethylamin/svovldioxid, zeolitter eller sulfurylchlorid.)
• En-pot-syntese fra en aldehyd, med hydroxylamin og natriumsulfat.

I en undersøgelse reageres en aromatisk eller alifatisk aldehyd med hydroxylamin og vandfrit natriumsulfat i en tørre mediereaktion i en meget kort tid under mikrobølgebestråling gennem et mellemprodukt aldoxim.

• Reaktion af et metalcyanid med en aldehyd i cyanohydrinreaktionen.
• Derivation fra arylcarboxylsyrer (Letts nitrilsyntese).
• Aromatiske nitriler fra diazoniumforbindelser i Sandmeyerreaktionen.

Reaktioner af nitriler

Nitril-grupper i organiske forbindelser kan undergå forskellige reaktioner, når de udsættes for visse reaktanter eller betingelser. En nitrilgruppe kan hydrolyseres, reduceres eller udstødes fra et molekyle som en cyanidion.

• Ved hydrolyse reageres nitrilen med en syre og vand ved høj temperatur eller med en base og vand. Ved syrehydrolysen dannes en carboxylsyre, ved alkalihydrolysen dannes en carboxylat.
• I organisk reduktion reduceres nitrilen ved at lade den reagere med hydrogen med en nikkelkatalysator; ved denne reaktion dannes en amin. Reduktion til imin efterfulgt af hydrolyse til aldehyd finder sted i Stephen aldehydsyntesen
• En nitril er elektrofil på kulstofatomet i en nukleofil additionsreaktion:
  • med en organozinkforbindelse i Blaise-reaktionen
  • og med alkoholer i Pinner-reaktionen.
  • reaktion af aminen sarcosin med cyanamid giver kreatin.
• I “reduktiv decyanering” erstattes nitrilgruppen med en proton. En effektiv decyanering er ved en opløsende metalreduktion med HMPA og kaliummetal i tert-butylalkohol. α-Amino-nitriler kan decyaneres med lithiumaluminiumhydrid.
• Nitriler selvreagerer i tilstedeværelse af en base i Thorpe-reaktionen (en nukleofil addition).
• I den metallorganiske kemi er det kendt, at nitriler adderer til alkyner i en reaktion kendt som carbocyanering:

Anvendelser af nogle nitriler

• Benzonitril: Benzonitril er et nyttigt opløsningsmiddel og en alsidig forløber for mange derivater.

• Acrylonitril: Acrylonitril er en værdifuld monomer til fremstilling af den polymer, der er kendt som polyacrylonitril, som udgør akrylfibre. Dimerisering af acrylonitril giver adiponitril, der anvendes til syntesen af visse nyloner. Små mængder acrylonitril anvendes som gasningsmiddel. Acrylonitril er også en forløber i den industrielle fremstilling af akrylamid og akrylsyre.

Se også

• Cyanid
• Hydrogencyanid

Notes

• Daley, Richard F., og Daley, Sally J. 2005. Organisk kemi. OChem4Free.com. Hentet den 12. april 2007.

• McMurry, John. 2004. Organic Chemistry. 6th ed. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.

• Morrison, Robert T., og Boyd, Robert N. 1992. Organic Chemistry. 6th ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.

• Solomons, T. W. Graham, og Fryhle, Craig B. 2004. Organic Chemistry. 8th ed. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.

Funktionelle grupper

Kemisk klasse: Alkohol – Aldehyd – Alkan – Alken – Alkyn – Amid – Amin – Azoforbindelse – Benzenderivat – Carboxylsyre – Cyanat – Ester – Ether – Haloalkan – Imin – Isocyanid – Isocyanat – Keton – Nitril – Nitroforbindelse – Nitrosforbindelse – Nitrosforbindelse – Peroxid – Phosphorsyre syre – Pyridinderivat – Sulfon – Sulfonsyre – Sulfoxid – Thioether – Thiol – Toluenderivat