ニトリルは、シアニド基 (-CN) がアルキル基に結合した有機化合物です。それらは無色で、特定のにおいがあります。それらは固相または液相で存在することができます。ニトリルは、カルボン酸をアンモニアおよび触媒とともに加熱するさまざまなプロセスで製造できます。ニトリルは、何らかの触媒の存在下で水素化リチウム アルミニウムの存在下で還元を受け、第一級または第三級アミンのいずれかを形成します。ニトリルは、ニトリル手袋の製造など、さまざまな用途に使用され、糖尿病治療薬としても使用できます。また、自動車システム、航空機システムなどにも役立ちます。
ニトリルとその性質
- ニトリルは無色の固体または液体で、特有の臭いがあります。
- 沸点は82～118℃です。
- 強い双極子運動を示します。
- また、ニトリルの分子間にファン デル ワールス分散力があります。
- ニトリルは電気陰性度が高く、高い極性を示します。
- 水への溶解度は高いですが、鎖長が長くなるにつれて溶解度が低下します。
- ニトリルでは、C-N 結合は炭素原子の sp ハイブリダイゼーションを伴う線形構造を示します。
- C-N 結合は 1.16 Å で、三重結合です。
- ニトリルは、加水分解、アルキル化、還元などのさまざまな化学反応に関与します。
- 酸または塩基の存在下でのニトリル加水分解により、カルボキサミドおよびカルボン酸が形成されます。
- ニトリルのアルキル化により、ニトリル アニオンが形成されます。
- ニトリルの還元により、第一級アミンと第二級アミンが形成されます。
ニトリル還元
ニトリル基は、触媒の助けを借りて、3 つの異なるメカニズムによってアルデヒドまたはアミンに還元されます。
- 水素化 - ニトリルの水素化は、第一級アミンの形成につながり、第一級アミンの生産のための最も経済的な方法です。第 10 族元素のニッケル、パラジウムなどは、このような反応の触媒として機能します。商業生産では、このプロセスはナイロン 66 前駆体であるヘキサメチレンジアミンとアジポニトリルの製造に使用されます。特定の反応条件下で、中間体として形成されるイミンは、アミン反応の生成物によって攻撃されて、第三級および第一級アミンを形成する可能性があります。一般に、これらの反応には中間体のエナミンがあります。触媒の選択は、第一級アミンの形成において非常に重要な役割を果たします。
- アルデヒドへの還元 - このプロセスでは、水素化アルミニウムリチウム、ジボランなどの還元剤が使用されます。ニトリルは、ステファンアルデヒド合成法によってアルデヒドに還元できます。この反応には、塩化スズ(II)とHClが使用されます。アルデヒドは、水素供与体とそれに続くイミンの in-situ 加水分解を使用して形成できます。ギ酸または金属水素化物は非常に有用な試薬です。
- 水素化ホウ素リチウムを含むジイソプロピルアミノボランは、脂肪族および芳香族ニトリルを還元するために使用されます。
- ニトリルは、電気化学的方法でも還元できます。
- 脂肪族および芳香族ニトリルは、還元的脱アミノ化によりアルコールに還元できます。この反応は、パラホルムアルデヒド、水性溶媒、および触媒の存在下で行われます。
ニトリルの第一級アミンへの還元
- これは、水素化物イオンが最初に求核付加を受けてイミン塩を形成する求核付加反応です。
- このイミン塩は、AlH3 の助けを借りて再び求核付加を受け、反応性の高いアミン誘導体を形成します。
- この反応性アミンは水と反応して第一級アミンを形成します。
- ニトリルを還元するために、この反応で LiAlH2 を使用することもできます。
ニトリルのアルデヒドへの還元
- DIBAL は、ニトリルをアルデヒドに還元できる穏やかな還元剤です。
- 最初のステップは、C-N 間の三重結合へのヒドリド付加であり、イミニウム アニオンの形成につながります。
- 次に、イミニウム アニオンが加水分解されてアルデヒドが形成されます。
- 芳香族ニトリルは、次亜リン酸カルシウムとニッケル(II)錯体塩基および水エタノール混合物を利用してアルデヒドに還元されます。
結論
ニトリルは有機化合物で、シアニド基 CN がアルキル基に結合しています。ニトリルは、カルボン酸をアンモニアおよび触媒とともに加熱するさまざまなプロセスで製造できます。ニトリルは、さまざまな触媒の助けを借りて還元を受け、第一級および第二級アミン、アルデヒド、およびアルコールを形成します。ニトリルは無色の固体または液体で、特有の臭いがあります。沸点は82～118℃です。ニトリルは電気陰性度が高く、高い極性を示します。水への溶解度は高いですが、鎖長が長くなるにつれて溶解度が低下します。ニトリルでは、N-C-C 結合は、炭素原子の sp ハイブリダイゼーションを伴う線形構造を示します。 C-N 結合は 1.16 Å で、三重結合です。ニトリルは、加水分解、アルキル化、還元などのさまざまな化学反応に関与しています。酸または塩基の存在下でのニトリル加水分解により、カルボキサミドおよびカルボン酸が形成されます。ニトリルは、ニトリル手袋の製造など、さまざまな用途に使用されます。自動車システムや航空機システムなどで、糖尿病薬としても使用できます。
