Нитрилами называют органические соединения, содержащие одну или несколько цианогрупп -С≡N, связанных с углеводородным радикалом.
От других функциональных производных карбоновых кислот нитрилы отличаются отсутствием карбонильной группы.
Общая формула нитрилов - R-С≡N
Номенклатура
Ациклические соединения R-CN называют по названию углеводорода с соответствующим количеством углеродных атомов, включая углеродный атом группы -С≡N, к которому добавляют суффикс – нитрил. А также от названий ацильных остатков карбоновых кислот, к которым добавляется суффикс -нитрил:
Названия нитрилов также можно образовывать из названий карбоновых кислот заменой окончания –карбоновая кислота на –карбонитрил:
Способы получения
1. Дегидратация амидов
Нитрилы получают дегидратацией амидов при нагревании с сильными водоотнимающими средствами — оксидом фосфора (V) P2O5 или трихлороксидом фосфора POCl3:
2. Взаимодействие галогеналканов с цианидами щелочных металлов
Нитрилы можно получить при взаимодействии галогеналканов с солями циановодородной кислоты:
Характеристика реакционной способности
Реакционная способность нитрилов обусловлена наличием в их структуре цианогруппы -С≡N. Цианогруппа имеет линейное строение, атомы углерода и азота находятся в sp-гибридизации и образуют между собой полярную тройную связь, электронная плотность которой смещена к атому азота.
Проявляя отрицательный индуктивный эффект (-I-эффект), цианогруппа смещает на себя электронную плотность с углеводородного радикала и тем самым увеличивает подвижность атомов водорода при α— углеродном атоме (СН-кислотность).
По месту разрыва тройной связи нитрилы вступают в реакции нуклеофильного присоединения, за счет α-углеродных атомов для них характерны реакции конденсации.
Химические свойства
1. Гидролиз нитрилов
При нагревании с водными растворами щелочей или кислот нитрилы гид-ролизуются с образованием карбоновых кислот.
Гидролиз идет в две стадии. Вначале по месту разрыва кратной связи присоединяется одна молекула воды, в результате чего образуются амиды, которые могут быть выделены в индивидуальном состоянии. Дальнейший гидролиз амидов приводит к карбоновым кислотам:
2. Восстановление нитрилов
При восстановлении нитрилов алюмогидридом лития (LiAlH4) или водородом в присутствии катализатора образуются первичные амины:
Отдельные представители
Ацетонитрил используется для растворения масел, жиров, лаков, эфиров целлюлозы, различных синтетических полимеров и неорганических солей, используется в производстве витамина B1.
Токсичен, всасывается через неповрежденную кожу, опасен при попадании в глаза.
Используют в производстве синтетического волокна (нитрон), бутадиен-нитрильного каучука, широко применяется в органическом синтезе.
Акрилонитрил необратимо связывается с белками, РНК и ДНК различных тканей. Опасен при вдыхании, ядовит при приёме внутрь — вплоть до летального исхода. Пары вызывают раздражение слизистых оболочек и кожи. Действует через неповреждённую кожу. При горении образуются ядовитые газы.
Малононитрил обладает высокой реакционной способностью, широко применяется в органическом синтезе для получения гетероциклических соединений. Используют в производстве витаминов B1 и B6, пестицидов, красителей. Его используют также как сшивающий агент для полимеров, добавку к смазочным маслам, стабилизирующую их вязкость, и комплексообразователь при извлечении золота.
Причиняет вред головному мозгу и сердцу, связанный с недостатком клеточного кислорода.