NITRILI: PROPRIETÀ, NOMENCLATURA, USI, ESEMPI - CHIMICA - 2026

I nitrili sono quei composti organici che hanno il gruppo funzionale CN, a cui è anche chiamato come gruppo ciano, o cianuro rispetto alla chimica inorganica. I nitrili alifatici sono rappresentati dalla formula generale RCN, mentre i nitrili aromatici dalla formula ArCN.

Sebbene i sali di cianuro di idrogeno, HCN e cianuro di metallo siano composti altamente tossici, questo non è esattamente lo stesso con i nitrili. Il gruppo CN in uno scheletro di carbonio di qualsiasi tipo (ramificato, lineare, aromatico, ecc.), Si comporta diagonalmente in modo diverso da un anione cianuro, CN ^- .

Formula generale per un nitrile alifatico. Fonte: Benjah-bmm27 tramite Wikipedia.

I nitrili sono ampiamente distribuiti nel mondo della plastica, in quanto molti di essi derivano dall'acrilonitrile, CH ₂ CHCN, un nitrile con cui vengono sintetizzati polimeri come le gomme nitriliche, utilizzate per realizzare guanti chirurgici o da laboratorio. Inoltre, i nitrili sono presenti in molti prodotti naturali e farmaceutici.

D'altra parte, i nitrili sono precursori degli acidi carbossilici, poiché la loro idrolisi rappresenta un metodo di sintesi alternativo per ottenere questi ultimi.

Caratteristiche e proprietà

Struttura

Le strutture molecolari dei nitrili variano in funzione dell'identità di R o Ar nei composti RCN o ArCN, rispettivamente.

Tuttavia, la geometria del gruppo CN è lineare a causa del suo triplo legame, C≡N, che è il prodotto dell'ibridazione sp. Pertanto, gli atomi CC≡N si trovano sulla stessa linea. Al di là di questi atomi, può esserci qualsiasi tipo di struttura.

Polarità

I nitrili sono composti polari, poiché l'azoto del gruppo CN è molto elettronegativo e attrae gli elettroni verso se stesso. Pertanto, hanno punti di fusione o di ebollizione più elevati rispetto alle loro controparti alcano.

Ad esempio, acetonitrile, CH ₃ CN, è un liquido che bolle a 82ºC; mentre l'etano, CH ₃ CH ₃ , è un gas che bolle a -89 ºC. Si noti quindi il grande effetto che il gruppo CN ha sulle interazioni intermolecolari.

Lo stesso ragionamento si applica ai composti più grandi: se hanno uno o più gruppi CN nella loro struttura, è molto probabile che la loro polarità aumenti e siano più simili a superfici polari o liquidi.

basicità

Si potrebbe pensare che a causa dell'elevata polarità dei nitrili, siano basi relativamente forti rispetto alle ammine. Tuttavia, si devono considerare i legami covalenti C≡N e il fatto che sia il carbonio che l'idrogeno hanno ibridazione sp.

La basicità di RCN: è rappresentata dall'accettazione di un protone che solitamente proviene dall'acqua:

RCN: + H ₂ O ⇌ RCNH ⁺ + OH ^-

Perché RCN protoni: la coppia libera di elettroni sull'azoto deve formare un legame con lo ione H ⁺ . Ma c'è un inconveniente: l'ibridazione sp dell'azoto lo rende troppo elettronegativo, tanto che attrae questa coppia di elettroni molto fortemente e non le permette nemmeno di formare un legame.

Pertanto, si dice che la coppia di elettroni dell'azoto sp non è disponibile e che la basicità dei nitrili è molto bassa. I nitrili sono infatti milioni di volte meno basici delle ammine.

Reattività

Tra le reazioni più rappresentative dei nitrili abbiamo la loro idrolisi e riduzione. Queste idrolisi sono mediate dall'acidità o basicità del mezzo acquoso, provocando rispettivamente un acido carbossilico o un sale carbossilato:

RCN + 2H ₂ O + HCl → RCOOH + NH ₄ Cl

RCN + H ₂ O + NaOH → RCOONa + NH ₃

Nel processo si forma anche un'ammide.

I nitrili vengono ridotti ad ammine utilizzando idrogeno e catalizzatori metallici:

RCN → RCH ₂ NH ₂

Nomenclatura

Secondo la nomenclatura IUPAC, i nitrili sono denominati aggiungendo il suffisso -nitrile al nome della catena alcano da cui deriva, includendo anche il carbonio del gruppo ciano. Pertanto, CH ₃ CN è chiamato etanonitrile e CH ₃ CH ₂ CH ₂ CN, butanonitrile.

Allo stesso modo, possono essere denominati a partire dal nome dell'acido carbossilico, da cui viene eliminata la parola 'acido', ed i suffissi -ico o -oic sono sostituiti dal suffisso -onitrile. Ad esempio, per CH ₃ CN sarebbe acetonitrile (da acido acetico); per C ₆ H ₅ CN, sarebbe benzonitrile (da acido benzoico); e per (CH ₃ ) ₂ CHCN, 2-metilpropanenitrile.

In alternativa, se si considerano i nomi dei sostituenti alchilici, i nitrili possono essere menzionati utilizzando la parola "cianuro". Ad esempio, CH ₃ CN sarebbe quindi chiamato metil cianuro e (CH ₃ ) ₂ CHCN isopropil cianuro.

applicazioni

I nitrili fanno parte di prodotti naturali, si trovano nelle mandorle amare, nelle ossa di vari frutti, negli animali marini, nelle piante e nei batteri.

I suoi gruppi CN costituiscono le strutture dei lipidi cianogeni e dei glicosidi, biomolecole che, quando si degradano, rilasciano acido cianidrico, HCN, un gas altamente velenoso. Pertanto, hanno un imminente uso biologico per alcune creature.

Si è detto in precedenza che i gruppi CN conferiscono molta polarità alle molecole, e infatti non passano inosservati quando presenti in composti ad attività farmacologica. Tali farmaci a base di nitrile sono stati usati per combattere l'iperglicemia, il cancro al seno, il diabete, la psicosi, la depressione e altri disturbi.

Oltre ad avere un ruolo in biologia e medicina, industrialmente costituiscono una manciata di plastiche nitriliche, con le quali vengono realizzati guanti chirurgici e da laboratorio, guarnizioni di parti di automobili, tubi e guarnizioni per la loro resistenza alla corrosione e ai grassi, materiali come tupperware, strumenti musicali o blocchi Lego.

Esempi di nitrili

Successivamente, e infine, verranno elencati alcuni esempi di nitrili.

Gomme nitriliche

Struttura molecolare del copolimero acrilonitrile-butadiene. Fonte: Klever tramite Wikipedia.

La gomma nitrilica, da cui sono realizzati i suddetti guanti e materiali resistenti al grasso, è un copolimero costituito da acrilonitrile e butadiene (sopra). Nota quanto appare lineare il gruppo CN.

Ciamemazine

Struttura molecolare della ciamemazina. Fonte: Epop / Dominio pubblico

La Ciamemazina è un esempio di nitrile in farmacia che viene utilizzato come antipsicotico, nello specifico per trattare i disturbi d'ansia e la schizofrenia. Ancora una volta, nota la linearità del gruppo CN.

Citalopram

Un altro farmaco a base di nitrile è il citalopram, usato come antidepressivo

Amigdalina

Struttura molecolare dell'amigdalina. Fonte: Wesalius / Dominio pubblico

L'amigdalina è un esempio di glicoside cianogeno. Si trova nelle mandorle amare, nelle prugne, nelle albicocche e nelle pesche. Notare quanto sia piccolo il gruppo CN rispetto al resto della struttura; anche così, la sua semplice presenza è sufficiente per dare a questo carboidrato un'identità chimica unica.

Riferimenti

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimica organica. ( ^10a edizione.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Chimica organica. (Sesta edizione). Mc Graw Hill.
3. Morrison e Boyd. (1987). Chimica organica. (Quinta edizione). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Nitrile. Estratto da: en.wikipedia.org
5. Chemistry LibreTexts. (05 giugno 2019). Chimica dei nitrili. Recupero da: chem.libretexts.org
6. Jim Clark. (2016). Nitrili idrolizzanti. Estratto da: chemguide.co.uk
7. Ivy Rose Holistic. (2020). Denominazione dei nitrili. Estratto da: ivyroses.com
8. Germán Fernández. (Sf). Nomenclatura dei nitrili: regole IUPAC. Estratto da: quimicaorganica.org