Articles

Nitriili

On 19 tammikuun, 2022 by

Nitriiliryhmän rakenne

Nitriili on mikä tahansa orgaaninen yhdiste, jossa on -C≡N-funktionaalinen ryhmä. -C≡N-funktionaalista ryhmää kutsutaan nitriiliryhmäksi. -CN-ryhmässä hiili- ja typpiatomit liittyvät toisiinsa niin sanotulla ”kolmoissidoksella” kovalenttisesti. Osoittaakseen nitriiliryhmän läsnäolon molekyylissä, kemistit käyttävät etuliitettä cyano nimetessään molekyyliä.

Nitriilifunktionaalinen ryhmä on erotettava syanidi-ionista. Jälkimmäinen on negatiivinen ioni, jonka kaava on CN-. Silti nitriiliryhmää kutsutaan joskus syanidiryhmäksi tai syanoryhmäksi, ja tätä ryhmää sisältäviä yhdisteitä kutsutaan joskus syanideiksi. Joissakin olosuhteissa nitriileistä voi vapautua erittäin myrkyllinen syanidi-ioni (CN-).

Erilaisilla nitriileillä on tärkeitä tehtäviä. Esimerkiksi bentsonitriili on käyttökelpoinen liuottimena ja muiden materiaalien synteesin esiasteena. Toinen yleinen nitriili, nimeltään akryylinitriili, voidaan muuntaa polymeeriksi, joka tunnetaan nimellä polyakryylinitriili ja josta akryylikuidut koostuvat. Akryylinitriiliä käytetään myös tiettyjen nailonien synteesissä sekä akryyliamidin ja akryylihapon teollisessa valmistuksessa.

Historia

Vetysyanidia syntetisoi ensimmäisen kerran vuonna 1782 Carl Wilhelm Scheele, joka sai surmansa yrittäessään saada vedetöntä yhdistettä. Joseph Louis Gay-Lussac valmisti ensimmäisenä puhtaan hapon vuonna 1811, ja Friedrich Wöhler ja Justus von Liebig valmistivat ensimmäisenä nitriilit bentsoyylisyanidi ja bentsonitriili vuonna 1832. Théophile-Jules Pelouze syntetisoi propionitriilin vuonna 1834.

Nitriilien synteesi

Nitriilejä voidaan valmistaa millä tahansa seuraavista orgaanisen kemian menetelmistä:

  • Alkyylihalogenidin ja metallisyanidin välinen reaktio (nukleofiilinen alifaattinen substituutio).
  • Primäärisen amidin dehydraatioreaktio. Saatavilla on monia reagensseja. Esimerkiksi bentsamidi voidaan muuntaa bentsonitriiliksi:

Tässä reaktiossa kaksi välituotetta ovat amiditautomeeri A ja sen fosfaattiaddukti B.

  • Sekundaaristen amidien dehydraatio (von Braunin amidihajoaminen).
  • Aldoksiimien dehydraatio. (Mahdollisia reagensseja ovat trietyyliamiini/ rikkidioksidi, zeoliitit tai sulfuryylikloridi.)
  • One-pot-synteesi aldehydistä hydroksyyliamiinin ja natriumsulfaatin avulla.

Eräässä tutkimuksessa aromaattinen tai alifaattinen aldehydi reagoi hydroksyyliamiinin ja vedettömän natriumsulfaatin kanssa kuivassa väliaineen reaktiossa hyvin pienen ajan mikroaaltosäteilytyksen alaisena aldoksiimin välituotteen kautta.

  • Metallisyanidin reagoiminen aldehydin kanssa syanohydriinireaktiossa.
  • Poistaminen aryylikarboksyylihapoista (Lettsin nitriilisynteesi).
  • Aromaattiset nitriilit diatsoniumyhdisteistä Sandmeyerin reaktiossa.

Nitriilien reaktiot

Organisten yhdisteiden nitriiliryhmät voivat käydä läpi erilaisia reaktioita, kun niihin kohdistetaan tiettyjä reaktioaineita tai olosuhteita. Nitriiliryhmä voi hydrolysoitua, pelkistyä tai poistua molekyylistä syanidi-ionina.

  • Hydrolyysissä nitriili reagoi hapon ja veden kanssa korkeassa lämpötilassa tai emäksen ja veden kanssa. Happohydrolyysissä muodostuu karboksyylihappo, emäshydrolyysissä karboksylaatti.
  • Organisessa pelkistyksessä nitriili pelkistetään reagoimalla se vedyn kanssa nikkelikatalyytillä; tässä reaktiossa muodostuu amiini. Pelkistyminen imiiniksi, jota seuraa hydrolyysi aldehydiksi, tapahtuu Stephenin aldehydisynteesissä
  • Nitriili on elektrofiili hiiliatomin kohdalla nukleofiilisissä additioreaktioissa:
    • orgaanisen sinkkiyhdisteen kanssa Blaisen reaktiossa
    • ja alkoholien kanssa Pinnerin reaktiossa.
    • Amiinisarkosiinin reaktiossa syanamidin kanssa saadaan kreatiinia.
  • ”Reduktiivisessa decyanaatiossa” nitriiliryhmä korvataan protonilla. Tehokas descyanointi on liuotusmetallireduktio HMPA:lla ja kaliummetallilla tert-butyylialkoholissa. α-Amino-nitriilit voidaan descyanoida litiumalumiinihydridillä.
  • Nitriilit reagoivat itsestään emäksen läsnä ollessa Thorpen reaktiossa (nukleofiilinen additio).
  • Metalliorgaanisessa kemiassa nitriilien tiedetään addoivan alkyyneihin reaktiossa, joka tunnetaan nimellä karbosyanaatio:

Joidenkin nitriilien käyttökohteet

  • Bentsonitriili: Bentsonitriili on käyttökelpoinen liuotinaine ja monipuolinen esiaste monille johdannaisille.
  • Akryylinitriili: Akryylinitriili on arvokas monomeeri polyakryylinitriiliksi kutsutun polymeerin valmistuksessa, josta akryylikuidut koostuvat. Akryylinitriilin dimerisaatio tuottaa adiponitriiliä, jota käytetään tiettyjen nailonien synteesissä. Pieniä määriä akryylinitriiliä käytetään kaasutusaineena. Akryylinitriili on myös esiaste akryyliamidin ja akryylihapon teollisessa valmistuksessa.

Katso myös

  • Syanidi
  • Vetysyanidi

Huomautuksia

  1. David T. Mowry, ”The Preparation of Nitriles,” Chem. Rev. 42(2) (1948): 189-283; DOI:10.1021/cr60132a001. Haettu 19. elokuuta 2007.
  2. Chun-Wei Kuo, Jia-Liang Zhu, Jen-Dar Wu, Cheng-Ming Chu, Ching-Fa Yao ja Kak-Shan Shia, ”A Convenient New Procedure for Converting Primary Amides into Nitriles,” Chem. Commun. (2007): 301-303; DOI:10.1039/b614061k. Haettu 19. elokuuta 2007.
  3. Sharwan K. Dewan, Ravinder Singh ja Anil Kumar, ”One Pot Synthesis of Nitriles from Aldehydes and Hydroxylamine Hydrochloride Using Sodium Sulphate (anhyd) and Sodium Bicarbonate in Dry Media under Microwave Irradiation,” Arkivoc (2006), (ii) 41-44; Verkkoartikkeli. Haettu 19. elokuuta 2007.
  4. Andri L. Smith ja Paula Tan, ”Kreatiinisynteesi: An Undergraduate Organic Chemistry Laboratory Experiment,” J. Chem. Educ. 83 (2006): 1654; Tiivistelmä. Haettu 19. elokuuta 2007.
  5. Jean-Marc Mattalia, Caroline Marchi-Delapierre, Hassan Hazimeh ja Michel Chanon, ”The Reductive Decyanation Reaction: Chemical Methods and Synthetic Applications,” Arkivoc (AL-1755FR) (2006): 90-118; Artikkeli. Haettu 19. elokuuta 2007.
  6. Yoshiaki Nakao, Akira Yada, Shiro Ebata ja Tamejiro Hiyama, ”A Dramatic Effect of Lewis-Acid Catalysts on Nickel-Catalyzed Carbocyanation of Alkynes,” J. Am. Chem. Soc. 129(9) (2007): 2428-2429. (Communication) DOI:10.1021/ja067364x. Haettu 19. elokuuta 2007.
  • Daley, Richard F., ja Daley, Sally J. 2005. Orgaaninen kemia. OChem4Free.com. Haettu 12. huhtikuuta 2007.
  • McMurry, John. 2004. Orgaaninen kemia. 6. painos. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
  • Morrison, Robert T., ja Boyd, Robert N. 1992. Orgaaninen kemia. 6th ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
  • Solomons, T. W. Graham, ja Fryhle, Craig B. 2004. Orgaaninen kemia. 8th ed. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.

Funktionaaliset ryhmät

Kemiallinen luokka: Alkoholi – Aldehydi – Alkaani – Alkeeni – Alkyni – Amidi – Amiini – Atsoyhdiste – Bentseenijohdannainen – Karboksyylihappo – Karboksyylihappo – Karboksyylihappo – Syanaatti – Esteri – Eetteri – Eetteri – Haloalkaani – Imeeni – Isosyanidi – Isosyanaatti – Ketoni – Nitriili – Nitroyhdiste – Nitrosoyhdiste – Nitrosoyhdiste – Peroksidi – Peroksidi – Fosforihappo. happo – Pyridiinijohdannainen – Sulfoni – Sulfonihappo – Sulfoksidi – Tioeetteri – Tioli – Tolueenijohdannainen

Krediitit

New World Encyclopedian kirjoittajat ja toimittajat kirjoittivat ja täydensivät Wikipedian artikkelin uudelleen ja täydensivät sitä New World Encyclopedian standardien mukaisesti. Tämä artikkeli noudattaa Creative Commons CC-by-sa 3.0 -lisenssin (CC-by-sa) ehtoja, joita saa käyttää ja levittää asianmukaisin maininnoin. Tämän lisenssin ehtojen mukaisesti voidaan viitata sekä New World Encyclopedian kirjoittajiin että Wikimedia Foundationin epäitsekkäisiin vapaaehtoisiin kirjoittajiin. Jos haluat viitata tähän artikkeliin, klikkaa tästä saadaksesi luettelon hyväksyttävistä viittausmuodoista.Aikaisempien wikipedioitsijoiden kontribuutioiden historia on tutkijoiden saatavilla täällä:

  • Nitriilihistoria
  • Akryylinitriilihistoria

Tämän artikkelin historia siitä lähtien, kun se tuotiin Uuteen maailmansyklopediaan:

  • Historiaa ”Nitriilistä”

Huomioitavaa: Joitakin rajoitteita saatetaan kohdistaa yksittäisten erillislisensoitujen kuvien käyttämiseen.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.