Všeobecný vzorec nitrilov; R je alkyl alebo aryl

Nitrily sú skupina organických zlúčenín, ktoré obsahujú funkčnú skupinu -CN.[1] Nitrily sú priemyselne významné zlúčeniny a používajú sa napríklad na výrobu nitrilovej gumy, z ktorej sa často vyrábajú nitrilové rukavice. Ďalšími priemyselne významnými nitrilmi sú kyanoakryláty, ako napríklad metylkyanoakrylát a etylkyanoakrylát. Obe tieto zlúčeniny sa používajú ako sekundové lepidlá.

Existujú aj anorganické zlúčeniny s -CN skupinou, tieto sa však nenazývajú nitrily, ale kyanidy.[2] Vo všeobecnosti nie sú nitrily v porovnaní s kyanidmi až tak jedovaté.

Štruktúra a vlastnostiUpraviť

Medzi atómom uhlíku a dusíku v -CN skupine je trojitá väzba, čomu zodpovedá aj krátka vzdialenosť medzi týmito atómami 1,16 Å.[3] Nitrily sú taktiež kvôli svojim vysokým dipólovým momentom polárne.

NázvoslovieUpraviť

Názvy nitrilov sa tvoria spojením názvu uhľovodíku s príponou nitril. Pokiaľ nie je -CN skupina hlavnou funkčnou skupinou používa sa namiesto prípony nitril predpona kyano, napríklad kyselina 4-kyanobenzénkarboxylová, kde je hlavnou funkčnou skupinou karboxylová skupina (-COOH).

Uhlík v nitrilovej skupine patrí k hlavnému uhlíkovému reťazcu.

Najjednoduchším nitrilom je acetonitril (etánnitril). Aj keď by sme technicky za najjednoduchší nitril mohli považovať kyanovodík (odvodený od metánu), ten je však anorganická zlúčenina a keďže nitrily sú výhradne organické zlúčeniny za nitril ho považovať nemožno.

VýrobaUpraviť

Čiastočná oxidácia za prítomnosti amoniakuUpraviť

Pri tomto spôsobe výroby sa uhľovodík čiastočne oxiduje za prítomnosti amoniaku. Táto metóda sa používa najmä pri výrobe akrylonitrilu[4], kedy prebieha nasledovná reakcia:

CH3-CH=CH2 + ​3⁄2 O2 + NH3 → NC-CH=CH2 + 3 H2O

Pri výrobe akrylonitrilu týmto spôsobom vzniká aj acetonitril ako vedľajší produkt. Okrem toho sa táto metóda používa aj na výrobu izobutylnitrilu a taktiež niektorých derivátov benzonitrilu. Ako katalyzátory sa používajú oxidy kovov.

Pomocou kyanovodíkuUpraviť

Pri tomto spôsobe výroby sa k alkénu zavádza kyanovodík. Využívajú sa tu homogénne katalyzátory. Príklad je výroba adiponitrilu z 1,3-butadiénu, kedy reakcia prebieha podľa nasledovnej reakcie:

CH2=CH−CH=CH2 + 2 HCN → NC-(CH2)4-CN

Príprava z halogénderivátov a kyanidovUpraviť

Jedná sa vlastne o podvojnú zámenu medzi halogénom naviazaným na uhľovodíku a katiónom anorganického kyanidu. Využíva sa pri príprave malého množstva nitrilov, ako napríklad v laboratóriu.

Odvodnením amidovUpraviť

Nitrily takisto možno pripraviť odvodnením primárnych amidov. Príkladom môže byť v tomto prípade výroba benzonitrilu z benzamidu za prítomnosti katalytického etyldichlórfosfátu a diazabicykloundekánu.[5] Okrem toho sa pri sa pri odvodňovaní ako katalyzátory taktiež často používajú oxid fosforečný a chlorid tionylu.

Sandmeyerovov reakciouUpraviť

Aromatické nitrily sa dajú pripraviť z diazóniových solí pomocou tzv. Sandmeyerovej reakcie, kedy diazóniová soľ reaguje s kyanidom prechodného kovu a vzniká tak nitril.

ReakcieUpraviť

Nitrilové skupiny v zlúčeninách môžu reagovať rôznymi spôsobmi, ktoré závisia od ostatných reaktantov a fyzikálnochemických podmienok za akých reakcia prebieha. Nitrilová skupina sa dá hydrolyzovať, zredukovať alebo odštiepiť z molekuly vo forme kyanidového iónu.

RedukciaUpraviť

Nitrily sa dajú redukovať hydrogenáciou za prítomnosti kovových katalyzátorov. Pri takejto reakcii môžu vznikať buď primárne alebo terciárne amíny. Či bude vznikať primárny alebo terciárny amín závisí od podmienok reakcie.[6]

Okrem redukcie hydrogenáciou sa na redukciu používajú aj redukovadlá ako hydrid lítno-hlinitý (LiAlH4), hydrid lítno-boritý (LiBH4) a diborán (B2H6)[7], kedy vzniká amín. Okrem toho sa dajú redukovať aj na aldehydy pomocou roztoku chloridu cínatého v kyseline chlorovodíkovej, pričom najprv z nitrilu vzniká imín, ktorý je následne hydrolyzovaný na aldehyd.

Nitrily sa taktiež dajú redukovať elektrochemicky.[8]

AlkyláciaUpraviť

Po odštiepení vodíku z uhlíku za nitrilovou skupinou vzniká tzv. nitrilový anión, ktorým sa dajú alkylovať mnohé elektrofilné zlúčeniny.[9]

Reakcia s nukleofilnými činidlamiUpraviť

Kvôli svojej štruktúre je uhlík v nitrilovej skupine elektrofilný a preto na ňom môžu prebiehať nukleofilné adície.

Komplexotvorné reakcieUpraviť

Z nitrilov môžu vzniknúť rôzne nitrilové komplexy prechodných kovov, tie sa používajú ako reaktanty a aj katalyzátory. Príkladom takýchto komplexov sú napríklad [Cu(CH3CN)4]+ alebo PdCl2(C6H5CN)2.[10]

Ostatné rôzne reakcieUpraviť

GalériaUpraviť

Galéria niektorých významných zlúčenín, ktoré obsahujú nitrilovú skupinu.

ReferencieUpraviť

  1. nitriles IUPAC Gold Book (po anglicky)
  2. Nitriles National Center for Biotechnology Information (po angliky)
  3. Molecular Structures of Hydrogen Cyanide and Acetonitrile as Studied by Gas Electron Diffraction Bulletin of the Chemical Society of Japan (po anglicky)
  4. Nitriles
  5. Jen-Dar Wu. A convenient new procedure for converting primary amides into nitriles. Chemical Communications, október 2006. Dostupné online [cit. 2019-03-29]. ISSN 1364-548X. (po anglicky)
  6. Synthesis of fatty amines. Selectivity control in presence of multifunctional catalysts
  7. 2-tert-BUTYL-1,3-DIAMINOPROPANE Organic syntheses (po anglicky)
  8. The electroreduction of benzyl cyanide on iron and cobalt cathodes
  9. Organic Reactions, Volume 9
  10. RACH, Silvana F.; KÜHN, Fritz E.. Nitrile Ligated Transition Metal Complexes with Weakly Coordinating Counteranions and Their Catalytic Applications [online]. Chemical Reviews, 27. marca 2009, [cit. 2019-03-29]. Dostupné online. (po anglicky)

Iné projektyUpraviť

  •   Commons ponúka multimediálne súbory na tému Nitril