- Característiques i propietats
- estructura
- polaritat
- basicitat
- reactivitat
- Nomenclatura
- usos
- Exemples de nitrils
- Cautxús de nitril
- Ciamemazina
- citalopram
- amigdalina
- referències
Els nitrils són tots aquells compostos orgànics que posseeixen el grup funcional CN, a el qual se li denomina també com a grup ciano, o cianur pel que fa a la química inorgànica. Els nitrils alifàtics es representen amb la fórmula general RCN, mentre els nitrils aromàtics amb la fórmula ARCN.
Tot i que el cianur d'hidrogen, HCN, i així com les sals metàl·liques de cianur són compostos altament tòxics, no succeeix exactament el mateix amb els nitrils. El grup CN en un esquelet carbonat de qualsevol tipus (ramificat, lineal, aromàtic, etc.), es comporta diagonalment diferent a un anió cianur, CN -.
Fórmula general per a un nitril alifàtic. Font: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
Els nitrils es troben molt disseminats en el món dels plàstics, ja que diversos d'ells deriven de l'acrilonitril, CH 2 CHCN, 1 nitril amb el qual es sintetitzen polímers com els cautxús de nitril, usats per fabricar guants de cirurgia o de laboratori. Així mateix, els nitrils són presents en molts productes naturals i farmacèutics.
D'altra banda, els nitrils són precursors dels àcids carboxílics, ja que els seus hidròlisi representen un mètode alternatiu de síntesi per obtenir a aquests últims.
Característiques i propietats
estructura
Les estructures moleculars dels nitrils varien en funció de la identitat de R o Ar en els compostos RCN o ARCN, respectivament.
No obstant això, la geometria de el grup CN és lineal a causa de la seva triple enllaç, C≡N, el qual és producte de la hibridació sp. Així, els àtoms CC≡N se situen en una mateixa línia. Més enllà d'aquests àtoms, pot haver-hi qualsevol tipus d'estructura.
polaritat
Els nitrils són compostos polars, ja que el nitrogen de el grup CN és molt electronegatiu i atreu els electrons cap a si. Per tant, tenen punts de fusió o ebullició més alts que els seus homòlegs alcans.
Per exemple, el acetonitril, CH 3 CN, és un líquid que bull a 82 ° C; mentre que el età, CH 3 CH 3, és un gas que bull a -89 ºC. Cal notar ja que el gran efecte que té el grup CN sobre les interaccions intermoleculars.
El mateix raonament s'aplica per compostos de més envergadura: si tenen un o més grups CN en la seva estructura, és bastant probable que la seva polaritat s'incrementi i siguin més afí a superfícies o líquids polars.
basicitat
Es podria pensar que a causa de l'alta polaritat dels nitrils, aquests siguin bases relativament forts enfront de les amines. No obstant això, cal considerar els enllaços covalents C≡N, i el fet que tant el carboni com l'hidrogen tenen hibridació sp.
La basicitat de l'RCN: es representa mitjançant l'acceptació d'un protó provinent, d'ordinari, de l'aigua:
RCN: + H 2 O ⇌ RCNH + + OH -
Perquè es protone al RCN: el parell lliure d'electrons sobre el nitrogen ha de formar un enllaç amb l'ió H +. Però hi ha un inconvenient: la hibridació sp de l'nitrogen el torna massa electronegatiu, tant que atrau molt fortament aquest parell d'electrons i ni tan sols permet que aconsegueixi formar un enllaç.
Per tant, es diu que el parell d'electrons de l'nitrogen sp no està disponible, i que la basicitat dels nitrils és molt baixa. Els nitrils de fet són milions de vegades menys bàsics que les amines.
reactivitat
Entre les reaccions més representatives dels nitrils tenim el seu hidròlisi i reducció. Aquestes hidròlisi són intervingudes per l'acidesa o basicitat de l'medi aquós, originant un àcid carboxílic o una sal d'carboxilat, respectivament:
RCN + 2H 2 O + HCl → RCOOH + NH 4 Cl
RCN + H 2 O + NaOH → RCOONa + NH 3
En el procés es forma a més una amida.
Els nitrils es redueixen a amines utilitzant hidrogen i catalitzadors metàl·lics:
RCN → RCH 2 NH 2
Nomenclatura
D'acord a la nomenclatura IUPAC, els nitrils es nomenen afegint el sufix -nitrilo a el nom de la cadena de l'alcà de el qual deriva, incloent també el carboni de el grup ciano. Així, el CH 3 CN es diu etanonitrilo, i el CH 3 CH 2 CH 2 CN, butanonitrilo.
Així mateix, poden nomenar partint del nom de l'àcid carboxílic, a el qual se li elimina la paraula 'àcid', i se substitueixen els sufixos -ic o -oico pel sufix -onitrilo. Per exemple, per al CH 3 CN seria acetonitril (d'àcid acètic); pel C 6 H 5 CN, seria benzonitrilo (d'àcid benzoic); i per al (CH 3) 2 CHCN, 2-metilpropanonitrilo.
Alternativament, si es consideren els noms dels substituents alquílics, els nitrils es poden esmentar utilitzant la paraula 'cianur'. Per exemple, el CH 3 CN s'anomenaria llavors cianur de metil, i el (CH 3) 2 CHCN, cianur d'isopropil.
usos
Els nitrils formen part dels productes naturals, trobant-se en les ametlles amargues, en els ossos de diverses fruites, en animals marins, plantes i bacteris.
Els seus grups CN componen les estructures de lípids i glucòsids cianogènics, biomolècules que a l'degradar alliberen cianur d'hidrogen, HCN, un gas altament verinós. Per tant, tenen un imminent ús biològic per a determinades criatures.
Es va dir anteriorment que els grups CN confereixen molta polaritat a les molècules, i de fet no passen desapercebuts quan són presents en compostos amb activitat farmacològica. Tals medicaments de nitril s'han fet servir per combatre la hiperglicèmia, el càncer de pits, la diabetis, la psicosi, la depressió i altres trastorns.
A més de tenir un paper en la biologia i medicina, industrialment conformen un grapat de plàstics de nitrils, amb els quals s'elaboren guants quirúrgics i de laboratori, segells de peces automotrius, mànegues i juntes causa de la seva resistència contra la corrosió i els greixos, materials com els tupperware, instruments musicals o blocs de Legos.
Exemples de nitrils
A continuació i per finalitzar s'enlistaran alguns exemples de nitrils.
Cautxús de nitril
Estructura molecular de l'copolímer acrilonitril-butadiè. Font: Klever via Wikipedia.
El cautxú de nitril, amb el qual es fabriquen els guants ja esmentats i materials resistents als greixos, és un copolímer format per acrilonitril i butadiè (a dalt). Cal notar el lineal que llueix el grup CN.
Ciamemazina
Estructura molecular de la ciamemazina. Font: Epop / Public domain
La ciamemazina és un exemple d'un nitril en l'àrea de la farmàcia que s'utilitza com antipsicòtic, específicament per tractar els trastorns de l'ansietat i l'esquizofrènia. Novament, cal notar la linealitat de el grup CN.
citalopram
Un altre fàrmac de nitril és el citalopram, utilitzat com antidepressiu
amigdalina
Estructura molecular de la amigdalina. Font: Wesalius / Public domain
La amigdalina és un exemple d'un glucòsid cianogénico. Es troba en ametlles amargues, prunes, albercocs i préssecs. Cal notar el petit que llueix el grup CN respecte a la resta de l'estructura; tot i així, la seva sola presència és suficient per dotar d'una identitat química única a aquest carbohidrat.
referències
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Química Orgànica. (Sisena edició). Mc Graw Hill.
- Morrison i Boyd. (1987). Química orgànica. (Cinquena edició). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Nitrile. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Chemistry LibreTexts. (5 juny 2019). Chemistry of Nitriles. Recuperat de: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2016). Hydrolysing nitriles. Recuperat de: chemguide.co.uk
- Ivy Rose Holistic. (2020). Naming nitriles. Recuperat de: ivyroses.com
- Germán Fernández. (Sf). Nomenclatura de Nitrils: Regles IUPAC. Recuperat de: quimicaorganica.org