Αιθανονιτρίλιο

Το αιθανονιτρίλιο ή ακετονιτρίλιο ή μεθυλοκυανίδιο ή κυανομεθάνιο ή 1-αζαπροπίνιο είναι το απλούστερο νιτρίλιο, με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CN. Είναι ένα άχρωμο υγρό. Παράγεται κυρίως ως παραπροϊόν της παραγωγής προπενονιτρίλιου (CH₂=CHCN). Χρησιμοποιείται κυρίως ως ένας πολικός απρωτικός διαλύτης στον καθαρισμό του βουταδιένιου-1,3. Στα εργαστήρια χρησιμοποιείται σαν ένας μέτριας πολικότητας διαλύτης, αναμίξιμος με το νερό και βολική θερμική κλίμακα στην οποία βρίσκεται στην υγρή κατάσταση. Διαλύει μια μεγάλη γκάμα ιονικών και μη πολικών ενώσεων και είναι χρήσιμο στην κινητή φάση της HPLC και της LCMS. Με βάση τον χημικό τύπο, C₂H₃N, έχει τα ακόλουθα πέντε (5) ισομερή θέσης (όχι όλα σταθερά):

1. Αιθιναμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο HC ≡ CNH₂.
2. Αιθενιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο CH₂=C=NH.
3. Αιθανισονιτρίλιο με σύντομο συντακτικό τύπο CH₃N=C.
4. 1,1,2-επαζαιθάνιο ή αζιρίνη-1 με σύντομο συντακτικό τύπο
5. 1,2-επαζαιθένιο ή αζιρίνη-2 με σύντομο συντακτικό τύπο

Δομή

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
C-H	σ	2sp3-1s	109 pm	3% C- H+
C ≡ Ν	σ	2sp-2sp	118 pm	6% C+ N-
	π	2py-2py
	π	2pz-2pz
C-C	σ	2sp3-2sp	147 pm
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
N	-0,18
C#2	-0,09
Η (H-C)	+0,03
C#1	+0,18

Παραγωγή

Με αμινοξείδωση αιθανίου

Βιομηχανικά παράγεται συνήθως ως παραπροϊόν της παραγωγής προπενονιτρίλιου. Στην περίπτωση του αιθανονιτριλίου αυτό γίνεται με καταλυτική αμινοξείδωση αιθανίου:

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Με κυάνωση μεθυλαλογονιδίου

Με επίδραση κυανιούχου καλίου σε μεθυλαλογονίδιο (CH₃X), παράγεται αιθανονιτρίλιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{N}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{K}\mathrm{X}$

Με αφυδάτωση αιθαναμιδίου

Με επίδραση αφυδατικών μέσων, όπως πεντοξείδιο του φωσφόρου (P₂O₅) ή πενταχλωριούχο φωσφόρο (PCl₅) ή θειονυλοχλωρίδιο (SOCl₂), σε αιθαναμίδιο παράγεται αιθανονιτρίλιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{P_2{O}_5\acute{\eta }PC{l}_5\acute{\eta }SOC{l}_2}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Με αφυδάτωση αιθανυδροξυλιμίνης

Με επίδραση αφυδατικών μέσων, όπως πεντοξείδιο του φωσφόρου (P₂O₅) ή αιθανικού ανυδρίτη [(CH₃CO)₂O] σε αιθανυδροξυλιμίνη (CH₃CH=NOH), παράγεται αιθανονιτρίλιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{=}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{P_2{O}_5\acute{\eta }(C{H}_{3}CO{)}_{2}O}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Με επίδραση μεθυλομαγνησιαλογονιδίου σε χλωροκυάνιο

Με επίδραση μεθυλομαγνησιαλογονίδιου σε χλωροκυάνιο (ClCN) παράγεται αιθανονιτρίλιο:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{N}$
$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{X}\mathrm{+}\mathrm{M}\mathrm{g}\stackrel{|E{t}_{2}O|}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}\stackrel{+ClCN}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\downarrow }$

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Υδρόλυση

1. Με μερική υδρόλυση αιθανονιτριλίου, παράγεται αιθαναμίδιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

2. Με πλήρη υδρόλυση αιθανονιτριλίου, παράγεται αιθανικό οξύ:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

Υδροχλωρίωση

Με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) παράγεται χλωριούχο 1-χλωρααιθανιμμώνιο:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{)}\mathrm{=}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Αμμωνίωση

Με επίδραση αμμωνίας παράγεται 1-ιμινοαιθαναμίνη:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{=}\mathrm{N}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Παραγωγή μεθυλοκετόνης

Με επίδραση οργανομαγνησιακής ένωσης (RMgX) και έπειτα υδρόλυση, παράγεται μεθυλοκετόνη

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}\stackrel{}{\to }\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{(}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{)}\mathrm{=}\mathrm{N}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}\stackrel{+2H_{2}O}{\to }\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{)}\mathrm{X}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

Υδρογόνωση

1. Με καταλυτική υδρογόνωση παράγεται αιθαναμίνη:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{Ni}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

2. Με επίδραση λιθιοαργιλιοϋδρίδιου παράγεται αιθαναμίνη:

$\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\mathrm{+}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{Ni}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Παραγωγή ενώσεων συναρμογής

Παράγει εύκολα διάφορες ενώσεις συναρμογής. Π.χ. με επίδραση χλωριούχου παλλάδιου παράγεται δι(μεθυλοκυανο)διχλωροπαλλάδιο:

$\mathrm{P}\mathrm{d}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}\stackrel{}{\to }\mathrm{[}\mathrm{P}\mathrm{d}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{(}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{N}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{]}$

Εφαρμογές

Το αιθανονιτρίλιο χρησιμοποιήθηκε κυρίως ως ένας διαλύτης καθαρισμού του βουταδιένιου-1,3 σε διυλιστήρια. Χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα σε εφαρμογές μπαταριών εξαιτίας της σχετικά μεγάλης διηλεκτρικής σταθεράς του και την ικανότητά του να διαλύει ηλεκτρολύτες. Για παρόμοιους λόγους είναι δημοφιλής διαλύτης στην κυκλική βολταμετρία. Το χαμηλό του ιξώδες και η σχετικά χαμηλή χημική του δραστικότητα το έκαναν επίσης δημοφιλή επιλογή για την υγρή χρωματογραφία. Παίζει ακόμη σημαντικό ρόλο ως κύριος διαλύτης στην παραγωγή ολιγονουκλεοτιδίων DNA από μονομερή. Βιομηχανικά χρησιμοποιήθηκε ως διαλύτης για την παραγωγή φαρμακευτικών και φωτογραφικών φιλμ. Χρησιμοποιείται ακόμη για τη σύνθεση διαφόρων οργανικών ενώσεων, καθώς και ενώσεων συναρμογής.

Έλλειψη αιθανονιτριλίου το χρονικό διάστημα 2008-2009

Αρχίζοντας από τον Οκτώβριο του 2008 η παγκόσμια διαθεσιμότητα του αιθανονιτριλίου έπεσε σε χαμηλά επίπεδα, γιατί η κινεζική παραγωγή αιθανονιτριλίου σταμάτησε εξαιτίας της οργάνωσης των Ολυμπιακών Αγώνων. Επιπλέον, συνέπεσε ένα μεγάλο εργοστάσιο παραγωγής αιθανονιτριλίου στο Τέξας των ΗΠΑ να πάθει βλάβη εξαιτίας του κυκλώνα Ike. Ακόμη περισσότερο η παραγωγή του αιθανονιτριλίου αυτήν τη χρονιά μειώθηκε κι άλλο και εξαιτίας της οικονομικής ύφεσης. Για όλους τους παραπάνω λόγους μειώθηκε και κάθε παραγωγή που βασίζονταν στο αιθανονιτρίλιο, όπως είναι η παραγωγή ακρυλικών υφασμάτων και ελαστικών που περιέχουν αιθανονιτρίλιο, βουταδιένιο-1,3 και στυρόλιο (ABS). Επειδή το αιθαονιτρίλιο βιομηχανικά είναι παραπροϊόν της παραγωγής προπενονιτρίλιου, μειώθηκε ανάλογα και η παραγωγή αυτής της ένωσης και των παραγώγων της. Η μεγάλη αυτή παγκόσμια έλλειψη αυτών των δύο χημικών και των παραγώγων τους συνεχίστηκε ως τις αρχές του 2009, οπότε και καλύφθηκε.

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου: Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, Χημεία Οργανικών Ενώσεων, παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ν.Α. Πετάση: Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας, 1982
• Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.

Πρότυπο:Νιτρίλια Πρότυπο:Authority control