Nitrilo

La estructura de un grupo nitrilo

Un nitrilo es cualquier compuesto orgánico que tiene un grupo funcional -C≡N. El grupo funcional -C≡N se denomina grupo nitrilo. En el grupo -CN, los átomos de carbono y nitrógeno están unidos entre sí por lo que se denomina un enlace covalente «triple». Para indicar la presencia de un grupo nitrilo en una molécula, los químicos utilizan el prefijo ciano al nombrar la molécula.

El grupo funcional nitrilo debe distinguirse del ion cianuro. Este último es un ion negativo con la fórmula CN-. Sin embargo, el grupo nitrilo se denomina a veces grupo cianuro o grupo ciano, y los compuestos que lo contienen se denominan a veces cianuros. En algunas condiciones, los nitrilos pueden liberar el ion cianuro (CN-), que es muy tóxico.

Varios nitrilos cumplen funciones importantes. Por ejemplo, el benzonitrilo es útil como disolvente y es un precursor para la síntesis de otros materiales. Otro nitrilo común, llamado acrilonitrilo, puede convertirse en el polímero conocido como poliacrilonitrilo, que constituye las fibras acrílicas. El acrilonitrilo también se utiliza en la síntesis de ciertos nilones y para la fabricación industrial de acrilamida y ácido acrílico.

Historia

El cianuro de hidrógeno fue sintetizado por primera vez en 1782 por Carl Wilhelm Scheele, que murió en un intento de conseguir el compuesto anhidro. Joseph Louis Gay-Lussac fue el primero en preparar el ácido puro en 1811, y Friedrich Wöhler y Justus von Liebig fueron los primeros en preparar los nitrilos cianuro de benzoilo y benzonitrilo en 1832. Théophile-Jules Pelouze sintetizó el propionitrilo en 1834.

Síntesis de nitrilos

Los nitrilos pueden prepararse por cualquiera de los siguientes métodos de la química orgánica:

• Reacción (sustitución alifática nucleofílica) de un haluro de alquilo con un cianuro metálico.
• Reacción de deshidratación de una amida primaria. Hay muchos reactivos disponibles. Por ejemplo, la benzamida puede convertirse en benzonitrilo:

Dos intermedios en esta reacción son el tautómero A de la amida y su aducto B del fosfato.

• Deshidratación de amidas secundarias (degradación de amidas de von Braun).
• Deshidratación de aldoximas. (Los posibles reactivos son trietilamina/dióxido de azufre, zeolitas o cloruro de sulfuro.)
• Síntesis en una olla a partir de un aldehído, con hidroxilamina y sulfato de sodio.

En un estudio, un aldehído aromático o alifático se hace reaccionar con hidroxilamina y sulfato de sodio anhidro en una reacción en medio seco durante una cantidad muy pequeña de tiempo bajo irradiación de microondas a través de una aldoxima intermedia.

• Reacción de un cianuro metálico con un aldehído en la reacción de cianohidrina.
• Derivación a partir de ácidos arilcarboxílicos (síntesis de nitrilos de Letts).
• Nitrilos aromáticos a partir de compuestos de diazonio en la reacción de Sandmeyer.

Reacciones de los nitrilos

Los grupos nitrilos de los compuestos orgánicos pueden sufrir diversas reacciones cuando se someten a determinados reactivos o condiciones. Un grupo nitrilo puede ser hidrolizado, reducido o expulsado de una molécula como un ion cianuro.

• En la hidrólisis, el nitrilo reacciona con un ácido y agua a alta temperatura, o con una base y agua. La hidrólisis ácida forma un ácido carboxílico, la hidrólisis alcalina forma un carboxilato.
• En la reducción orgánica el nitrilo se reduce haciéndolo reaccionar con hidrógeno con un catalizador de níquel; en esta reacción se forma una amina. La reducción a la imina seguida de hidrólisis al aldehído tiene lugar en la síntesis aldehídica de Stephen
• Un nitrilo es un electrófilo en el átomo de carbono en reacciones de adición nucleófila:
  • con un compuesto organozinc en la reacción de Blaise
  • y con alcoholes en la reacción de Pinner.
  • La reacción de la amina sarcosina con cianamida produce creatina.
• En la «descianización reductora», el grupo nitrilo se sustituye por un protón. Una descianización eficaz es mediante una reducción de metal disolvente con HMPA y metal potásico en alcohol tert-butílico. Los α-amino-nitrilos pueden descianizarse con hidruro de litio y aluminio.
• Los nitrilos autorreaccionan en presencia de una base en la reacción de Thorpe (una adición nucleofílica).
• En la química organometálica, se sabe que los nitrilos se añaden a los alquinos en una reacción conocida como carbocianación:

Usos de algunos nitrilos

• Benzonitrilo: El benzonitrilo es un disolvente útil y un precursor versátil de muchos derivados.

• Acrilonitrilo: El acrilonitrilo es un valioso monómero para la fabricación del polímero conocido como poliacrilonitrilo, que constituye las fibras acrílicas. La dimerización del acrilonitrilo produce el adiponitrilo, utilizado en la síntesis de ciertos nylons. Pequeñas cantidades de acrilonitrilo se utilizan como fumigante. El acrilonitrilo es también un precursor en la fabricación industrial de acrilamida y ácido acrílico.

Véase también

• Cianuro
• Cianuro de hidrógeno

Notas

• Daley, Richard F., y Daley, Sally J. 2005. Organic Chemistry. OChem4Free.com. Recuperado el 12 de abril de 2007.

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

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

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

Grupos funcionales

Clase química: Ácido carboxílico – Aldehído – Alcano – Alqueno – Alquino – Amida – Amina – Compuesto azoico – Derivado del benceno – Cianato – Ester – Éter – Haloalcano – Imina – Isocianuro – Isocianato – Cetona – Nitrilo – Compuesto nitro – Compuesto nitroso – Peróxido – Derivado fosfórico Ácido sulfónico – Sulfona – Ácido sulfónico – Sulfóxido – Tioéter – Tiol – Derivado del tolueno