- Características e propriedades
- Estrutura
- Polaridade
- Basicidade
- Reatividade
- Nomenclatura
- Formulários
- Exemplos de nitrilos
- Borrachas de nitrilo
- Ciamemazina
- Citalopram
- Amygdalin
- Referências
Os nitrilos são aqueles compostos orgânicos que possuem o grupo funcional CN, ao qual 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, 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 -.
Fórmula geral para uma nitrila alifática. Fonte: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
Os nitrilos são amplamente distribuídos no mundo dos plásticos, já que vários deles são derivados da acrilonitrila, CH 2 CHCN, uma nitrila com a qual polímeros como as borrachas de nitrila, usadas 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 CC≡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, CH 3 CN, é um líquido que ferve a 82ºC; enquanto o etano, CH 3 CH 3, 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: + H 2 O ⇌ RCNH + + OH -
Para o 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, causando um ácido carboxílico ou um sal carboxilato, respectivamente:
RCN + 2H 2 O + HCl → RCOOH + NH 4 Cl
RCN + H 2 O + NaOH → RCOONa + NH 3
No processo, uma amida também é formada.
Os nitrilos são reduzidos a aminas usando hidrogênio e catalisadores de metal:
RCN → RCH 2 NH 2
Nomenclatura
De acordo com a nomenclatura IUPAC, os nitrilos são nomeados adicionando-se o sufixo -nitrila ao nome da cadeia de alcano da qual é derivado, incluindo também o carbono do grupo ciano. Assim, CH 3 CN é denominado etanonitrilo e CH 3 CH 2 CH 2 CN, butanonitrilo.
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 CH 3 CN seria acetonitrilo (a partir de ácido acético); para C 6 H 5 CN, seria benzonitrilo (do ácido benzóico); e para (CH 3) 2 CHCN, 2-metilpropanonitrilo.
Alternativamente, se os nomes dos substituintes alquil são considerados, os nitrilos podem ser mencionados usando a palavra 'cianeto'. Por exemplo, CH 3 CN seria então denominado cianeto de metilo e (CH 3) 2 CHCN, 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 lipídeos e glicosídeos cianogênicos, biomoléculas que, quando degradadas, liberam cianeto de hidrogênio, HCN, um gás altamente tóxico. Portanto, eles têm um uso biológico iminente para certas criaturas.
Foi afirmado anteriormente 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, fabricam industrialmente 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 finalmente, alguns exemplos de nitrilos serão listados.
Borrachas de nitrilo
Estrutura molecular do copolímero de acrilonitrila-butadieno. Fonte: Klever via Wikipedia.
A borracha de nitrila, a partir da qual as luvas acima mencionadas e os materiais resistentes à graxa são feitos, é um copolímero composto de acrilonitrila e butadieno (acima). Observe como o grupo CN parece linear.
Ciamemazina
Estrutura molecular da ciamemazina. Fonte: Epop / domínio público
A ciamemazina é um exemplo de nitrila na área farmacêutica que é usada como antipsicótico, especificamente para tratar transtornos de ansiedade e esquizofrenia. Novamente, observe a linearidade do grupo CN.
Citalopram
Outro medicamento nitrílico é o citalopram, usado como antidepressivo
Amygdalin
Estrutura molecular da amigdalina. Fonte: Wesalius / domínio público
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
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. (10 th Edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
- Morrison e Boyd. (1987). Quimica Organica. (Quinta edição). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Nitrilo. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Chemistry LibreTexts. (5 de junho de 2019). Química dos nitrilos. Recuperado de: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2016). Hidrolisando nitrilos. Recuperado de: chemguide.co.uk
- Ivy Rose Holistic. (2020). Nomeando nitrilos. Recuperado de: ivyroses.com
- Germán Fernández. (sf). Nomenclatura de nitrilo: Regras IUPAC. Recuperado de: quimicaorganica.org