Unnitrilo é uncomposto orgánico que ten ungrupo funcional −C≡N.[1] O prefixociano- e o termo nitrilo utilízanse de maneira indistinta na literatura industrial. Os grupos nitrilo encóntranse en moitos comopostos útiles, como ometil cianoacrilato, usado nassupercolas e nagoma de nitrilo, unpolímero que contén nitrilo usado en laboratorios libres delátex e enluvas médicas. A goma de nitrilo utilízase moito tamén na industria da automoción para facer mangueiras e selados, xa que é resistente a aceites e combustibles. Os compostos orgánicos que conteñen múltiples grupos nitrilo coñécense comocianocarburos.
Oscompostos inorgánicos que conteñen o grupo −C≡N non se denominan nitrilos senóncianuros.[2] Aínda que tanto os nitrilos coma os cianuros poden derivarse a partir de sales de cianuro, a maioría dos nitrilos son moito menos tóxicos.
A xeometría do N−C−C é linear nos nitrilos, reflectindo a hibridación sp do carbono conenlace triplo. A distancia C−N é curta, de 1,16 Å, o que concorda cun triplo enlace.[3] Os nitrilos son polares, como indican os seus elevadosmomentos diplolares. Como líquidos teñen altaspermitividades relativas, a miúdo con valores da orde de 30.
O primeiro composto homólogo aos nitrilos, o nitrilo doácido fórmico, chamadocianuro de hidróxeno, foi sintetizado porCarl Wilhelm Scheele en 1782.[4][5] En 1811J. L. Gay-Lussac conseguiu preparar o ácido puro, moi tóxico e volátil.[6] Arredor de 1832Friedrich Wöhler eJustus von Liebig prepararon obenzonitrilo, o nitrilo doácido benzoico, pero debido ao rendemento mínimo da síntese non determinaron as súas propiedades físicas nin químicas nin suxeriron unha estrutura. En 1834Théophile-Jules Pelouze sintetizou opropionitrilo, suxerindo que era unéter do alcohol propiónico e o ácido hidrociánico.[7]A síntese de benzonitrilo feita porHermann Fehling en 1844 ao quentar benzoato amónico foi o primeiro método de obter unha cantidade de substancia suficiente para a investigación química. Fehling determinou a estrutura comparando os seus resultados coa a síntese xa coñecida de cianuro de hidróxeno quentandoformiato amónico. Foi el quen acuñou o nome "nitrilo" (benzonitrilo) para a nova substancia, que se convertería no nome de todo este grupo de compostos.[8]
Industrialmente, os principais métodos de producir nitrilos son aamoxidación e ahidrocianación. Ambas as rutas son de "quimica verde" porque non xeran cantidades estequiométricas de sales.
Naamoxidación, unhidrocarburo é parcialmente oxidado en presenza deamoníaco. Esta conversión é realizada a grande escala para oacrilonitrilo:[9]
Na produción de acrilonitrilo, un produto secundario é oacetonitrilo. A escala industrial prepáranse por amoxidación varios derivados dobenzonitrilo,ftalonitrilo eisobutironitrilo. O proceso é cataliado poróxidos metálicos e considérase que se produce por medio daimina.
Ahidrocianación é un método industrial para producir nitrilos a partir de cianuro de hidróxeno ealquenos. O proceso requirecatalizadores homoxéneos. Un exemplo de hidrocianación é a produción deadiponitrilo, un precursor donailon-6,6 a partir de1,3-butadieno:
Dúasreaccións de metátese de sales son comúns como reaccións a escala de laboratorio. Nasíntese de nitrilo de Kolbe, oshaluros de alquilo sofren unhasubstitución alifática nucleofílica con cianuros de metal alcalino. Os nitrilos dearilo prepáranse polasíntese de Rosenmund-von Braun.
Ascianohidrinas son un tipo especial de nitrilos. Clasicamente son o resultado da adición de cianuros demetal alcalino aaldehidos nareacción da cianohidrina. Debido á polaridade docarbonilo orgánico, esta reacción non necesita catalizador, a diferenza da hidrocianación de alquenos. As O-silil cianohidrinas xéranse pola adición decianuro de trimetilsililo en presenza dun catalizador (sililcianación). As cianohidrinas tamén se preparan por reaccións de transcianohidrina que empezan, por exemplo, concianohidrina de acetona como fonte de HCN.[10]
Os nitrilos poden prepararse pordeshidración deamidas primarias. En presenza deetil diclorofosfato eDBU abenzamida convértese enbenzonitrilo:[11] Outros reactivos usados comunmente para este propósito son o P4O10 e o SOCl2.
Nunha deshidratación relacionada, as amidas secundarias dan nitrilos poladegradación de amidas de von Braun. Neste caso rompe un enlace C-N.A deshidratación dealdoximas (RCH=NOH) tamén proporciona nitrilos. Reactivos típicos para esta transformación son atrietilamina/dióxido de xofre, asceolitas ou ocloruro de sulfurilo. Aprovéitase esta estratexia nasínteseone pot (nun só reactor) de nitrilos a partir dealdehidos conhidroxilamina en presenza desulfato de sodio.[12]
Os nitrilos aromáticos prepáranse con frecuencia no laboratorio a partir daanilina por medio decompostos de diazonio. Esta é areacción de Sandmeyer, para a cal cómpren cianuros demetal de transición.[13]
Os grupos nitrilo en compostos orgánicos poden sufrir diversas reaccións dependendo dos reactivos ou condicións. Un grupo nitrilo pode ser hidrolizado, reducido ou retirado da molécula como un ión cianuro.
Ahidrólise de nitrilos RCN prodúcense nas súas distintas etapas baixo tratamento ácido ou báscio para dar primeiramentecarboxamidas RC(=O)NH2 e despoisácidos carboxílicos RCOOH. A hidrólise de nitrilos a áidos carboxílicos é eficaz. En ácidos ou bases, as ecuacións de equilibrio son as seguintes:
Nótese que falando estritramente, estas reaccións están mediadas (e noncatalizadas) por acidos ou bases, xa que se consome un equivalente do ácido ou base para formar o sal de amonio ou carboxilato, respectivamente.
Os estudos cinéticos mostran que a constante de velocidade de segunda orde para a hidrólise catalizada por ión hidróxido doacetonitrilo aacetamida é de 1,6 × 10−6 M−1 s−1, a cal é máis lenta que a hidrólise da amida a carboxilato (7,4 × 10−5 M−1 s−1). Así, a ruta de hidrólise básica proporcionará carboxilato (ou a amida contaminada con carboxilato). Por outra parte, as reaccións catalizadas por ácido requiren un coidadoso control da temperatura e da proporción de reactivos para evitar a formación de polímeros, o cal é promovido polo carácter exotérmico da hidrólise.[25] O procedemento clásico para converter un nitrilo na correspondente amida primaria esixe engadir o nitrilo a ácido sulfúrico concentrado frío.[26] A subseguinte conversión a ácido carboxílico está desfavorecida pola baixa temperatura e a baixa concentración de auga.
A hidrólise de nitrilos é catalizada por dúas familias deenzimas. Asnitrilases hidrolizan os nitrilos a ácidos carboxílicos:
Asnitrilo hidratases sonmetaloenzimas que hidrolizan os nitrilos a amidas.
Estes enzimas utilízanse comercialmente para produciracrilamida.
Hai varios tipos deredución de nitrilos. Os nitrilos son susceptibles áhidroxenación sobre diversos catalizadores metálicos. A reacción pode producir aamina primaria (RCH2NH2) ou a amina terciaria ((RCH2)3N), dependendo das condicións.[27] Nasreducións orgánicas convencionais, os nitrilos redúcense por tratamento conhidruro de litio aluminio á amina. A redución áimina seguida da hidrólise ao aldehido ten lugar nasíntese de aldehidos de Stephen, que utilizacloruro estanoso en ácido.
Os alquil nitrilos son dbondo ácidos como para formaranións nitrilo, que alquilan unha ampla variedade deelectrófilos.[28] A pequena demanda estérica da unidade CN combinada coa súa estabilización indutiva son claves para a excepcionalnucleofilidade observada. Estas características fan que os nitrilos sexan ideais para crear novos enlaces carbono-carbono en ambientes con máis esixencia estérica para usalos nas sínteses químicas farmacolóxicas. Recentes desenvolvementos mostraron que a natureza do contraión metálico causa unha diferente coordinación tanto ao nitróxeno do nitrilo coma ao carbono nucleofílico adxacente, a miúdo con profundas diferenzas en reactividade e estereoquímica.[29]
O centro de carbono dun nitrilo éelectrófilo, polo que é susceptible a reaccións deadición nucleofílica:
Os nitrilos son precursores decomplexos de nitrilo de metal de transición, que son reactivos e catalizadores. Exemplos son o[Cu(MeCN)4]+ e oPdCl2(PhCN)2).[34]
2.jpg)
Ascianamidas son compostosN-ciano coa estrutura xeral R1R2N−CN e relacionados coa cianamida parental inorgánica, como se observa, por exemplo, nareacción de von Braun.
Os óxidos de nitrilo teñen a estrutura xeral R−CNO.
Os nitrilos aparecen de forma natural nun conxunto moi diverso de plantas e animais. Illáronse uns 120 nitrilos naturais de fontes mariñas e terrestres. Os nitrilos encóntranse habitualmente en caguñas de certos froitos e especialmente enaméndoas e durante a cocción de verduras do xéneroBrassica, comoverzas,coles de Bruxelas ecoliflor, que liberan nitrilos por hidrólise. Omandelonitrilo, unhacianohidrina producida ao inxerir améndoas e froitos con caguña, liberan cianuro de hidróxeno e a ela se debe a toxicidade dosglicósidos cianoxénicos.[35]
Actualmente comercialízanse uns 30 medicamentos que conteñen nitrilos cunha gran variedade de indicacións medicinais e hai máis de 20 compostos adicionais que conteñen nitrilos que están en desenvolvemento clínico. O grupo nitrilo é bastante robusto e difícil de metabolizar. Os tipos de fármacos que conteñen nitrilos son diversos, desde avildagliptina, un fármaco antidiabético, aoanastrozol, que é o estándar no tratamento docancro de mama. En moitos casos o nitrilo imita a funcionalidade presente nossubstratos de encimas, mentres que noutros casos o nitrilo incrementa a solubilidade na auga ou diminúe a susceptibilidade aometabolismo oxidativo nofígado.[36] Velaquí algúns exemplos de fármacos que conteñen ogrupo funcional nitrilo:
|format= require|url= (Axuda)129 (9): 2428–2429.PMID 17295484.doi:10.1021/ja067364x. 