Nitril

Strukturen hos en nitrilgrupp

En nitril är en organisk förening som har en funktionell grupp -C≡N. Den funktionella gruppen -C≡N kallas för en nitrilgrupp. I -CN-gruppen är kol- och kväveatomerna kopplade till varandra genom vad som kallas en ”trippel” kovalent bindning. För att ange närvaron av en nitrilgrupp i en molekyl använder kemister prefixet cyano när de namnger molekylen.

Den funktionella nitrilgruppen måste särskiljas från cyanidjonen. Den senare är en negativ jon med formeln CN-. Ändå kallas nitrilgruppen ibland för cyanidgrupp eller cyanogrupp, och föreningar som innehåller denna grupp kallas ibland för cyanider. Under vissa förhållanden kan nitriler frigöra den mycket giftiga cyanidjonen (CN-).

Vissa nitriler fyller viktiga funktioner. Bensonitril är till exempel användbar som lösningsmedel och är en prekursor för syntes av andra material. En annan vanlig nitril, kallad akrylonitril, kan omvandlas till den polymer som kallas polyakrylonitril och som utgör akrylfibrer. Akrylonitril används också vid syntesen av vissa nyloner och vid den industriella tillverkningen av akrylamid och akrylsyra.

Historia

Vätecyanid syntetiserades för första gången 1782 av Carl Wilhelm Scheele, som dödades i ett försök att få fram den vattenfria föreningen. Joseph Louis Gay-Lussac var den förste som framställde den rena syran 1811, och Friedrich Wöhler och Justus von Liebig var de första som framställde nitrilerna bensoylcyanid och bensonitril 1832. Théophile-Jules Pelouze syntetiserade propionitril 1834.

Syntes av nitriler

Nitriler kan framställas genom någon av följande metoder inom organisk kemi:

• Reaktion (nukleofil alifatisk substitution) av en alkylhalogenid med en metallcyanid.
• Dehydreringsreaktion av en primär amid. Många reagenser finns tillgängliga. Exempelvis kan bensamid omvandlas till bensonitril:

Två intermediärer i denna reaktion är amidtautomer A och dess fosfataddukt B.

• Dehydratisering av sekundära amider (von Braun-amiddegradering).
• Dehydratisering av aldoximer. (Möjliga reagenser är trietylamin/svaveldioxid, zeoliter eller sulfurylklorid.)
• Enpotssyntes från en aldehyd med hydroxylamin och natriumsulfat.

I en studie reageras en aromatisk eller alifatisk aldehyd med hydroxylamin och vattenfritt natriumsulfat i en torrmediereaktion under mycket kort tid under mikrovågsstrålning genom en mellanliggande aldoxim.

• Reaktion av en metallcyanid med en aldehyd i cyanohydrinreaktionen.
• Avledning från arylkarboxylsyror (Letts nitrilsyntes).
• Aromatiska nitriler från diazoniumföreningar i Sandmeyerreaktionen.

Reaktioner av nitriler

Nitril-grupper i organiska föreningar kan genomgå olika reaktioner när de utsätts för vissa reaktanter eller förhållanden. En nitrilgrupp kan hydrolyseras, reduceras eller kastas ut från en molekyl som en cyanidjon.

• Vid hydrolys reageras nitrilen med en syra och vatten vid hög temperatur, eller med en bas och vatten. Vid syrahydrolys bildas en karboxylsyra, vid alkalihydrolys bildas en karboxylat.
• Vid organisk reduktion reduceras nitrilen genom att den reagerar med väte med en nickelkatalysator; vid denna reaktion bildas en amin. Reduktion till imin följt av hydrolys till aldehyd sker i Stephen aldehydsyntes
• En nitril är elektrofil vid kolatomen i nukleofila additionsreaktioner:
  • med en organisk zinkförening i Blaise-reaktionen
  • och med alkoholer i Pinner-reaktionen.
  • reaktion av aminet sarkosin med cyanamid ger kreatin.
• Vid ”reduktiv decyanering” ersätts nitrilgruppen med en proton. En effektiv decyanering sker genom en upplösande metallreduktion med HMPA och kaliummetall i tert-butylalkohol. α-Amino-nitriler kan decyaneras med litiumaluminiumhydrid.
• Nitriler självreagerar i närvaro av en bas i Thorpe-reaktionen (en nukleofil addition).
• I metallorganisk kemi är det känt att nitriler adderar till alkyner i en reaktion som kallas karbocyanering:

Användningsområden för vissa nitriler

• Bensonitril: Bensonitril är ett användbart lösningsmedel och en mångsidig föregångare till många derivat.

• Acrylonitril: Acrylonitril är en värdefull monomer för tillverkning av den polymer som kallas polyakrylonitril och som utgör akrylfibrer. Dimerisering av akrylnitril ger adiponitril, som används vid syntesen av vissa nyloner. Små mängder akrylnitril används som rökmedel. Akrylnitril är också en prekursor vid industriell tillverkning av akrylamid och akrylsyra.

Se även

• Cyanid
• Vätecyanid

Anteckningar

• Daley, Richard F., och Daley, Sally J. 2005. Organic Chemistry. OChem4Free.com. Hämtad den 12 april 2007.

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

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

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

Funktionella grupper

Kemisk klass: Alkohol – Aldehyd – Alkan – Alken – Alkyn – Amid – Amin – Azoförening – Bensenderivat – Karboxylsyra – Cyanat – Ester – Eter – Haloalkan – Imin – Isocyanid – Isocyanat – Keton – Nitril – Nitroförening – Nitrosoförening – Peroxid – Fosfor. syra – Pyridinderivat – Sulfon – Sulfonsyra – Sulfoxid – Thioeter – Thiol – Toluenderivat