- Caractéristiques et propriétés
- Structure
- Polarité
- Basicité
- Réactivité
- Nomenclature
- Applications
- Exemples de nitriles
- Caoutchoucs nitrile
- Ciamémazine
- Citalopram
- Amygdaline
- Références
Les nitriles sont ces composés organiques qui ont le groupe fonctionnel CN, auquel il est également appelé groupe cyano, ou cyanure en ce qui concerne la chimie inorganique. Les nitriles aliphatiques sont représentés par la formule générale RCN, tandis que les nitriles aromatiques par la formule ArCN.
Bien que le cyanure d'hydrogène, le HCN et les sels de cyanure métallique soient des composés hautement toxiques, ce n'est pas exactement la même chose avec les nitriles. Le groupe CN dans un squelette carboné de tout type (ramifié, linéaire, aromatique, etc.), se comporte diagonalement différemment d'un anion cyanure, CN -.
Formule générale d'un nitrile aliphatique. Source: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
Les nitriles sont largement répandus dans le monde des plastiques, car plusieurs d'entre eux sont dérivés de l'acrylonitrile, CH 2 CHCN, un nitrile avec lequel sont synthétisés des polymères tels que les caoutchoucs nitrile, utilisés pour fabriquer des gants chirurgicaux ou de laboratoire. En outre, les nitriles sont présents dans de nombreux produits naturels et pharmaceutiques.
En revanche, les nitriles sont des précurseurs d'acides carboxyliques, car leur hydrolyse représente une méthode de synthèse alternative pour obtenir ces derniers.
Caractéristiques et propriétés
Structure
Les structures moléculaires des nitriles varient en fonction de l'identité de R ou Ar dans les composés RCN ou ArCN, respectivement.
Cependant, la géométrie du groupe CN est linéaire en raison de sa triple liaison, C≡N, qui est le produit de l'hybridation sp. Ainsi, les atomes CC≡N sont situés sur la même ligne. Au-delà de ces atomes, il peut y avoir tout type de structure.
Polarité
Les nitriles sont des composés polaires, car l'azote du groupe CN est très électronégatif et attire les électrons vers lui-même. Par conséquent, ils ont des points de fusion ou d'ébullition plus élevés que leurs homologues alcanes.
Par exemple, l'acétonitrile, CH 3 CN, est un liquide qui bout à 82 ° C; tandis que l'éthane, CH 3 CH 3, est un gaz qui bout à -89 ºC. Notez donc le grand effet du groupe CN sur les interactions intermoléculaires.
Le même raisonnement s'applique aux composés plus gros: s'ils ont un ou plusieurs groupes CN dans leur structure, il est fort probable que leur polarité augmente et ils s'apparentent davantage à des surfaces polaires ou à des liquides.
Basicité
On pourrait penser qu'en raison de la polarité élevée des nitriles, ce sont des bases relativement fortes par rapport aux amines. Cependant, il faut tenir compte des liaisons covalentes C≡N et du fait que le carbone et l'hydrogène ont une hybridation sp.
La basicité du RCN: il est représenté par l'acceptation d'un proton qui provient généralement de l'eau:
RCN: + H 2 O ⇌ RCNH + + OH -
Pour que RCN protone: la paire d'électrons libres sur l'azote doit former une liaison avec l'ion H +. Mais il y a un inconvénient: l'hybridation sp de l'azote le rend trop électronégatif, à tel point qu'il attire très fortement ce couple d'électrons et ne lui permet même pas de former une liaison.
Par conséquent, on dit que la paire d'électrons de l'azote sp n'est pas disponible, et que la basicité des nitriles est très faible. Les nitriles sont en fait des millions de fois moins basiques que les amines.
Réactivité
Parmi les réactions les plus représentatives des nitriles, nous avons leur hydrolyse et leur réduction. Ces hydrolyse sont médiées par l'acidité ou la basicité du milieu aqueux, provoquant respectivement un acide carboxylique ou un sel carboxylate:
RCN + 2H 2 O + HCl → RCOOH + NH 4 Cl
RCN + H 2 O + NaOH → RCOONa + NH 3
Dans le processus, un amide est également formé.
Les nitriles sont réduits en amines à l'aide d'hydrogène et de catalyseurs métalliques:
RCN → RCH 2 NH 2
Nomenclature
Selon la nomenclature IUPAC, les nitriles sont nommés en ajoutant le suffixe -nitrile au nom de la chaîne alcane dont il est dérivé, y compris également le carbone du groupe cyano. Ainsi, CH 3 CN est appelé éthanonitrile et CH 3 CH 2 CH 2 CN butanonitrile.
De même, ils peuvent être nommés à partir du nom de l'acide carboxylique, dont le mot «acide» est éliminé, et les suffixes -ico ou -oic sont remplacés par le suffixe -onitrile. Par exemple, pour CH 3 CN, il s'agirait d'acétonitrile (provenant d'acide acétique); pour C 6 H 5 CN, ce serait le benzonitrile (issu de l'acide benzoïque); et pour (CH 3) 2 CHCN, le 2-méthylpropanenitrile.
En variante, si les noms des substituants alkyles sont considérés, les nitriles peuvent être mentionnés en utilisant le mot «cyanure». Par exemple, CH 3 CN serait alors appelé cyanure de méthyle, et (CH 3) 2 CHCN, cyanure d'isopropyle.
Applications
Les nitriles font partie des produits naturels, se trouvant dans les amandes amères, dans les os de divers fruits, chez les animaux marins, les plantes et les bactéries.
Ses groupes CN constituent les structures des lipides et glycosides cyanogéniques, des biomolécules qui, lorsqu'elles sont dégradées, libèrent du cyanure d'hydrogène, HCN, un gaz hautement toxique. Par conséquent, ils ont une utilisation biologique imminente pour certaines créatures.
Il a été précédemment dit que les groupes CN confèrent une grande polarité aux molécules, et en fait ne passent pas inaperçus lorsqu'ils sont présents dans des composés à activité pharmacologique. Ces médicaments à base de nitrile ont été utilisés pour combattre l'hyperglycémie, le cancer du sein, le diabète, la psychose, la dépression et d'autres troubles.
En plus d'avoir un rôle en biologie et en médecine, ils constituent industriellement une poignée de plastiques nitriles, avec lesquels sont fabriqués des gants chirurgicaux et de laboratoire, des joints de pièces automobiles, des tuyaux et des joints en raison de leur résistance à la corrosion et aux graisses, matériaux tels que tupperware, instruments de musique ou blocs Lego.
Exemples de nitriles
Ensuite, et enfin, quelques exemples de nitriles seront listés.
Caoutchoucs nitrile
Structure moléculaire du copolymère acrylonitrile-butadiène. Source: Klever via Wikipedia.
Le caoutchouc nitrile, à partir duquel sont fabriqués les gants susmentionnés et les matériaux résistant aux graisses, est un copolymère composé d'acrylonitrile et de butadiène (ci-dessus). Notez à quel point le groupe CN semble linéaire.
Ciamémazine
Structure moléculaire de la ciamémazine. Source: Epop / Domaine public
La ciamémazine est un exemple de nitrile utilisé en pharmacie comme antipsychotique, en particulier pour traiter les troubles anxieux et la schizophrénie. Encore une fois, notez la linéarité du groupe CN.
Citalopram
Un autre médicament nitrile est le citalopram, utilisé comme antidépresseur
Amygdaline
Structure moléculaire de l'amygdaline. Source: Wesalius / Domaine public
L'amygdaline est un exemple de glycoside cyanogène. On le trouve dans les amandes amères, les prunes, les abricots et les pêches. Notez à quel point le groupe CN semble petit par rapport au reste de la structure; même ainsi, sa simple présence suffit à donner à ce glucide une identité chimique unique.
Références
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organique. (10 e édition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Chimie organique. (Sixième édition). Mc Graw Hill.
- Morrison et Boyd. (1987). Chimie organique. (Cinquième édition). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipédia. (2020). Nitrile. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Chimie LibreTexts. (05 juin 2019). Chimie des nitriles. Récupéré de: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2016). Hydrolyse des nitriles. Récupéré de: chemguide.co.uk
- Ivy Rose Holistic. (2020). Nommer les nitriles. Récupéré de: ivyroses.com
- Germán Fernández. (sf). Nomenclature Nitrile: Règles IUPAC. Récupéré de: quimicaorganica.org