Нитрилы

Нитрилы (цианиды) – химический класс органических соединений, содержащие одну или несколько цианистых групп (-С≡N). Общая формула таких соединений R–C≡N.

Физические и химические свойства

Нитрилы – цианистые производные различных углеводородных соединений. Характерным отличием является наличие в структурной формуле нитрильной (цианистой) группы (-С≡N)[2].

Часто нитрилы рассматривают как производные карбоновых кислот (R – COOH), где кислород и гидроксо- группа замещены на нитрильную группу[6].

Названия нитрилов образуют из тривиальных названий ацильных остатков карбоновых кислот или систематических названий карбоновых кислот с аналогичным числом атомов углерода, при этом включая атом углерода группы, к которому добавляют суффикс –нитрил. Например, СН3–С≡N – это ацетонитрил или этанонитрил, а С6Н5–СН2–С≡N – фенил ацетонитрил или фенилэтанонитрил[6].

Реакционная способность нитрилов объясняется присутствием в их структуре нитрильной (цианистой группы, цианогруппы) -С≡N. Она имеет линейное строение. Атомы углерода и азота образуют между собой тройную полярную связь, электронная плотность которой смещена к атому азота. Имеет место отрицательный индуктивный эффект – смещение электронной плотности к цианогруппе от углеводородного радикала. Это увеличивает подвижность атомов водорода при α-углеродном атоме (CH- кислотность)[6].

По месту разрыва тройной связи нитрилы активно вступают в реакции нуклеофильного присоединения. За счет α-углеродных атомов для них характерны реакции конденсации[6].

Гидролиз нитрилов происходит при нагревании с водными растворами кислот и щелочей. Реакция идет в две стадии. В начале по месту разрыва кратной связи присоединяется молекула воды и образуются амиды, которые можно выделить в индивидуальном состоянии. На втором этапе образуются карбоновые кислоты с тем же числом атомов, что и предшествующий нитрил[6].

Восстановление нитрилов лития алюмогидридом LiAlH4 или водородом в присутствии катализатора приводит к образованию первичных аминов[6].

Конденсация нитрилов идет в присутствии основания, в частности алоксидов или амидов металлов (C2H5ONa, NaNH2 и др.). В результате идет образование β-иминонитрилов.Реакция аналогична альдольной конденсации. Происходит присоединение к α-атому углерода одной молекулы нитрила к атому углерода группы другой молекулы[6].

Нитрилы хорошо растворимы в органических растворителях. Низшие – растворимы в воде, но с увеличением молярной массы растворимость снижается[2].

Характерная реакция нитрилов – гидролиз в присутствии щелочи до карбоновых кислот с выделением аммиака[6].

Действие на организмы

Нитрилы – обширный химический класс с разнообразными свойствами, в числе которых не мало соединений с различной биологической активностью[3].

Нитрилы обладают инсектицидными свойствами, однако активность изученных соединений не так велика и в сфере защиты растений применения они пока не нашли[3].

Хлороталонил – проявляет фунгицидную активность[3]. (Подробнее в статье «Хлороталонид»)

Нитрилы арилгликолевых кислот обладают нематоцидными свойствами[3].

Нитрилы дигалогенпроизводных 4-гидроксибензойной кислоты проявляют гербицидную активность, в частности 4-Гидрокси-3,5-дииодбензонитрил (иоксинил) (фото 1 соединение 1) и 3,5-Дибром-4-гидроксибензонитрил (бромоксинил) (фото1 соединение 2)[3].

Нитрилы пиперидинкарбоновых кислот проявляют гербицидную активность[3].

Механизм действия нитрилов с гербицидной активностью – ингибибирование синтеза клеточных стенок (целлюлозы)[4]

Нитрилы
действующие вещества

Применение

Нитрилы используются в различных областях промышленности:

  • ацетонитрил (СН3–С≡N) применяется в качестве растворителя для выделения жирных
  • кислот из растительных и животных масел, в производстве витамина B1;
  • акрилонитрил (H2C=CH–С≡N) – в производстве синтетического волокна (нитрон), бутадиен-нитрильного каучука, в органическом синтезе;
  • малонодинитрил (N≡C–CH2–С≡N) – применяется в органическом синтезе для получения гетероциклических соединений, используют в производстве витаминов B1 и B6, пестицидов, красителей[6].

В сфере защиты растений нитрилы используются как действующие вещества пестицидов. В настоящее время на территории России разрешены препараты с действующими вещетвами хлороталонил, бромоксинил и динитрил щавелевой кислоты[1]. (подробнее в статьях «Цианистые соединения», «Бромоксинил», «Динитрил щавелевой кислоты»).

Токсикологические свойства и характеристики

Нитрилы – ядовитые вещества. Этим свойством они обладают и-за присутствия иона цианида[:С≡N:]-. При попадании в организм он ингибирует ферменты, отвечающие за дыхание и вызывают остановку дыхания на клеточном уровне. Степень токсичности вещества зависит от концентрации ионов цианида[5].

 

Оставьте свой отзыв:

Отзывы:

Комментарии для сайта Cackle

Составитель:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 24.07.23 13:32

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:
1.

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2022 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

2.

Кнюнянц И.Л., главный редактор. Химическая энциклопедия в 5-ти томах. Т. 5, ТРИ –ЯТР, Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», Москва ,1998 – 785 с.

3.
Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. - М.: Химия, 1987. 712 с.
4.

Методические указания по регистрационным испытаниям гербицидов, в сельском хозяйстве 2013 г. СПб (утверждены Минсельхозом России). УПДК 632.96, СПб. 2013. 280 с. 

5.

Цитович И.К. Химия с сельскохозяйственным анализом, Учебник для сельхоз. техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1974. – 528 с

6.

Черных В. П., Зименковский Б. С., Гриценко И. С. Органическая химия: Учебник для студ. вузов / Под общ. ред. В. П. Ч ерных.— 2-е изд., испр. и доп.— Х .: Изд-во НФ аУ; Оригинал, 2007.— 776 с.

Свернуть Список всех источников