Nitrilos: propriedades, nomenclatura, usos, exemplos - Ciência - 2023

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o nitrilos Eles são todos aqueles compostos orgânicos que possuem o grupo funcional CN, que também é chamado de grupo ciano, ou cianeto no que diz respeito à química inorgânica. Os nitrilos alifáticos são representados pela fórmula geral RCN, enquanto os nitrilos aromáticos pela fórmula ArCN.

Embora o cianeto de hidrogênio, o HCN e os sais de cianeto de metal sejam compostos altamente tóxicos, isso não é exatamente o mesmo com os nitrilos. O grupo CN em um esqueleto de carbono de qualquer tipo (ramificado, linear, aromático, etc.), se comporta diagonalmente diferente de um ânion cianeto, CN–.

Os nitrilos são amplamente distribuídos no mundo dos plásticos, uma vez que vários deles são derivados da acrilonitrila, CH2CHCN, um nitrilo com o qual polímeros, como borrachas nitrílicas, usados ​​para fazer luvas cirúrgicas ou de laboratório são sintetizados. Além disso, os nitrilos estão presentes em muitos produtos naturais e farmacêuticos.


Por outro lado, as nitrilas são precursoras dos ácidos carboxílicos, pois sua hidrólise representa um método de síntese alternativo para a obtenção destes.

Características e propriedades

Estrutura

As estruturas moleculares das nitrilas variam em função da identidade de R ou Ar nos compostos RCN ou ArCN, respectivamente.

No entanto, a geometria do grupo CN é linear devido à sua ligação tripla, C≡N, que é o produto da hibridização sp. Assim, os átomos C-C≡N estão localizados na mesma linha. Além desses átomos, pode haver qualquer tipo de estrutura.

Polaridade

Os nitrilos são compostos polares, visto que o nitrogênio do grupo CN é muito eletronegativo e atrai elétrons para si. Portanto, eles têm pontos de fusão ou ebulição mais altos do que seus equivalentes alcanos.

Por exemplo, acetonitrila, CH3CN, é um líquido que ferve a 82 ºC; enquanto etano, CH3CH3, é um gás que ferve a -89 ºC. Observe, portanto, o grande efeito que o grupo CN tem nas interações intermoleculares.


O mesmo raciocínio se aplica a compostos maiores: se eles têm um ou mais grupos CN em sua estrutura, é bem provável que sua polaridade aumente e eles sejam mais parecidos com superfícies polares ou líquidos.

Basicidade

Pode-se pensar que, devido à alta polaridade dos nitrilos, eles são bases relativamente fortes em comparação com as aminas. No entanto, deve-se considerar as ligações covalentes C≡N e o fato de que tanto o carbono quanto o hidrogênio possuem hibridização sp.

A basicidade do RCN: é representada pela aceitação de um próton que geralmente vem da água:

RCN: + H2O ⇌ RCNH+ + OH–

Para RCN protonar: o par livre de elétrons no nitrogênio deve formar uma ligação com o íon H+. Mas há uma desvantagem: a hibridização sp do nitrogênio o torna muito eletronegativo, tanto que atrai esse par de elétrons com muita força e nem mesmo permite que ele forme uma ligação.


Portanto, diz-se que o par de elétrons do nitrogênio sp não está disponível e que a basicidade das nitrilas é muito baixa. Os nitrilos são, na verdade, milhões de vezes menos básicos do que as aminas.

Reatividade

Dentre as reações mais representativas das nitrilas temos sua hidrólise e redução. Estas hidrólises são mediadas pela acidez ou basicidade do meio aquoso, originando um ácido carboxílico ou um sal carboxilato, respectivamente:

RCN + 2H2O + HCl → RCOOH + NH4Cl

RCN + H2O + NaOH → RCOONa + NH3

No processo, uma amida também é formada.

Os nitrilos são reduzidos a aminas usando hidrogênio e catalisadores de metal:

RCN → RCH2NH2

Nomenclatura

De acordo com a nomenclatura IUPAC, os nitrilos são nomeados adicionando-se o sufixo -nitrilo ao nome da cadeia alcânica da qual é derivado, incluindo também o carbono do grupo ciano. Assim, o ch3CN é chamado de etanonitrila, e CH3CH2CH2CN, butanonitrila.

Da mesma forma, eles podem ser nomeados a partir do nome do ácido carboxílico, do qual a palavra "ácido" é eliminada e os sufixos -ico ou -oic são substituídos pelo sufixo -onitrila. Por exemplo, para o CH3CN seria acetonitrila (de ácido acético); para o C6H5CN, seria benzonitrila (do ácido benzóico); e para o (CH3)2CHCN, 2-metilpropanonitrilo.

Alternativamente, se os nomes dos substituintes alquil são considerados, os nitrilos podem ser mencionados usando a palavra 'cianeto'. Por exemplo, o CH3CN seria então chamado de cianeto de metila, e (CH3)2CHCN, cianeto de isopropilo.

Formulários

Os nitrilos fazem parte dos produtos naturais, sendo encontrados nas amêndoas amargas, nos ossos de várias frutas, em animais marinhos, plantas e bactérias.

Seus grupos CN compõem as estruturas de lipídios e glicosídeos cianogênicos, biomoléculas que, ao se degradarem, liberam o cianeto de hidrogênio, HCN, um gás altamente tóxico. Portanto, eles têm um uso biológico iminente para certas criaturas.

Já foi dito que os grupos CN conferem muita polaridade às moléculas, e de fato não passam despercebidos quando presentes em compostos com atividade farmacológica. Esses medicamentos nitrílicos têm sido usados ​​para combater a hiperglicemia, câncer de mama, diabetes, psicose, depressão e outros distúrbios.

Além de atuarem na biologia e na medicina, industrialmente compõem um punhado de plásticos nitrílicos, com os quais se confeccionam luvas cirúrgicas e de laboratório, lacres de peças automotivas, mangueiras e gaxetas por sua resistência à corrosão e graxas, materiais como tupperware, instrumentos musicais ou blocos de Lego.

Exemplos de nitrilos

A seguir e para finalizar alguns exemplos de nitrilos serão listados.

Borrachas de nitrilo

A borracha de nitrila, a partir da qual as luvas mencionadas e os materiais resistentes à graxa são feitos, é um copolímero feito de acrilonitrila e butadieno (acima). Observe como o grupo CN parece linear.

Ciamemazina

A ciamemazina é um exemplo de nitrila na área de farmácia que é usada como antipsicótico, especificamente para tratar transtornos de ansiedade e esquizofrenia. Novamente, observe a linearidade do grupo CN.

Citalopram

Amygdalin

Amygdalin é um exemplo de um glicosídeo cianogênico. Pode ser encontrada em amêndoas amargas, ameixas, damascos e pêssegos. Observe como o grupo CN parece pequeno em comparação com o resto da estrutura; mesmo assim, sua mera presença é suficiente para dar a esse carboidrato uma identidade química única.

Referências

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. (10º edição.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
  3. Morrison e Boyd. (1987). Quimica Organica. (Quinta edição). Addison-Wesley Iberoamericana.
  4. Wikipedia. (2020). Nitrilo. Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Chemistry LibreTexts. (5 de junho de 2019). Química dos nitrilos. Recuperado de: chem.libretexts.org
  6. Jim Clark. (2016). Hidrolisando nitrilos. Recuperado de: chemguide.co.uk
  7. Ivy Rose Holistic. (2020). Nomeando nitrilos. Recuperado de: ivyroses.com
  8. Germán Fernández. (s.f.). Nomenclatura do nitrilo: Regras IUPAC. Recuperado de: quimicaorganica.org