Nitrile - Nitoriru (English spelling) nitryl

Japanese: ニトリル - にとりる（英語表記）nitryl

A common name for a chemical substance. In inorganic chemistry, there is a substance called nitryl, and in organic chemistry, there is a substance called nitrile. As you can see from the different English names, they are completely different substances, and when translated into Japanese, they end up with the same name. If the organic chemistry substance nitrile is called carbonitrile, there is no confusion between the two.

[Mr. Hirota March 19, 2015]

Inorganic Chemistry

In inorganic chemistry, the _NO2 atomic group is called a nitrile. Therefore, the monovalent cation represented by _NO2 ⁺ was previously called a nitrile ion. Currently, in the IUPAC nomenclature, it is considered inappropriate to call this cation a "nitrile ion," and it is named a "dioxide nitrogen ion." However, the name "nitrile" remains in the names of free radicals and substituents.

Nitrile halides _NO2X (X is fluorine F, chlorine Cl, or bromine Br) are colorless gases with covalent bonds, with the boiling points of nitrile fluoride and nitrile chloride being -72.4°C and -15°C, respectively, and at 100°C they decompose into nitrogen dioxide and chlorine. Other known forms include ( _NO2 ) _ClO4 , ( _NO2 ) _BF4 , and ₍ _NO2 ) _PF6 , which are ionic crystals. Nitrogen pentoxide _N2O5 is also known to be ( _NO2 ) ⁺ ( _NO3 ) ^- . Nitric acid is generally produced by hydrolysis.

( _NO2 ) _ClO4 + _H2O
-> _HNO3 + _HClO4
[Kaji Aritsugu and Hirota Masaru, March 19, 2015]

Organic Chemistry

In organic chemistry, _NO2 ⁺ is called nitronium ion, and is not usually called nitrile ion. A compound in which a cyano group -C≡N is bonded to a carbon skeleton R, RC≡N, is called a nitrile or carbonitrile. Nitriles are broadly classified into aromatic nitriles ( Table 1-1 , Table 1-2 ) and aliphatic nitriles ( Table 2-1 , Table 2-2 ).

[Kaji Aritsugu and Hirota Masaru, March 19, 2015]

Nomenclature

The main naming conventions are as follows:

(1) Since hydrolysis of nitriles RC≡N produces carboxylic acids, nitriles are considered derivatives of carboxylic acids and are named by adding the suffix -onitrile instead of -oic acid, which is the suffix of the common name for carboxylic acids with the same number of carbon atoms. The suffix "o" is pronounced with the previous consonant. For example, the nitrile of acetic acid (CH ₃ COOH) is called acetonitrile (CH ₃ C≡N), and the nitrile of acrylic acid is called acrylonitrile.

The _IUPAC names for nitriles are formed by adding -nitrile to the name of _the hydrocarbon with the same number of carbon atoms. For example, the name for _CH3CH2CH2CN is obtained by adding -nitrile to the name of _the _hydrocarbon with the same number of carbon atoms, _CH3CH2CH2CH3 , _{butanenitrile} (one word in English).

(2) When the name of a cyclic carboxylic acid ends with -carboxylic acid, it is named by replacing it with -carbonitrile. For example, the nitrile corresponding to cyclohexanecarboxylic acid is cyclohexanecarbonitrile.

(3) Nitriles can be considered as cyanides of hydrocarbon residues, so the word "cyanide" is added before the name of the hydrocarbon group. For example, acetonitrile is also called methyl cyanide, and acrylonitrile is also called vinyl cyanide.

(4) The α-hydroxynitriles obtained by the addition of hydrogen cyanide to ketones or aldehydes, and the β-hydroxynitriles obtained by the addition of alkene oxides and hydrogen cyanide, are called cyanohydrins. The α-hydroxynitriles obtained by the addition of hydrogen cyanide to ketones or aldehydes ...alkene oxides are called acetone cyanohydrin, and the β-hydroxynitriles obtained by the addition of hydrogen cyanide to ethylene oxide are called ethylene cyanohydrin.

[Kaji Aritsugu and Hirota Masaru, March 19, 2015]

nature

Nitriles R-CN and isonitriles R-NC are isomers, but their properties and reactivities are completely different. When hydrolyzed with acid, nitriles react relatively slowly to form amides and then carboxylic acids, whereas isonitriles decompose quickly to form formamides and then primary amines. Nitriles are stable compounds with a weak odor and are not very toxic, whereas isonitriles are toxic compounds with a distinctive foul odor, so the two can be easily distinguished. However, conjugated unsaturated nitriles such as acrylonitrile are highly reactive with respiratory enzymes and are toxic.

Aromatic nitriles can be obtained by diazotizing primary amines followed by the action of copper(I) cyanide.

C ₆ H ₅ NH ₂ +HNO ₂ ―→C ₆ H ₅ N ₂ ⁺
C ₆ H ₅ N ₂ ⁺ +CuCN―→C ₆ H ₅ CN
Aliphatic nitriles (alkyl cyanides) can be obtained by heating alkyl iodides and potassium cyanide in aqueous ethanol (ethyl alcohol) or dimethylformamide, or generally by heating organic acid amides with phosphorus pentoxide.

Industrially, it is produced by reacting alkenes, ammonia, and oxygen at high temperatures.

The nitriles can be reacted with sodium in ethanol to give the amines, and with dry hydrogen chloride to give the imidoyl chlorides, which are useful intermediates in organic synthesis.

[Kaji Aritsugu and Hirota Masaru, March 19, 2015]

[Reference] | Isonitrile | Carboxylic Acid | Cyanohydrin

Aromatic nitriles [Table 1-1]
©Shogakukan ">

Aromatic nitriles [Table 1-1]

Aromatic nitriles (heteroaromatic nitriles) [Table 1-2]
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Aromatic nitriles (heteroaromatic nitriles) […

Aliphatic nitriles [Table 2-1]
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Aliphatic nitriles [Table 2-1]

Aliphatic dinitriles [Table 2-2]
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Aliphatic dinitriles [Table 2-2]

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

化学物質の一般名。無機化学でニトリル（nitryl）とよばれているものと、有機化学でニトリル（nitrile）とよばれているものがあるが、これらは英語名が異なることからわかるように、まったくの別物で、日本語に訳したときに同じ訳名になってしまったものである。有機化学のニトリルをカルボニトリル（carbonitrile）とよべば両者を混同することはない。

［廣田　穰　2015年3月19日］

無機化学

無機化学の分野では、NO₂の原子団をニトリルとよんでいる。したがって以前はNO₂⁺で表される1価陽イオンはニトリルイオンとよばれていた。現在、IUPAC命名法ではこの陽イオンを「ニトリルイオン」とよぶのは不適当とされ、「ジオキシド窒素イオン」と命名されている。しかし、フリーラジカルや置換基の名前としては「ニトリル」が残っている。

　ハロゲン化ニトリルNO₂X（Xはフッ素F、塩素Cl、臭素Br）は共有結合性の無色の気体で、フッ化ニトリルは沸点零下72.4℃、塩化ニトリルは沸点零下15℃であり、100℃では二酸化窒素と塩素とに分解する。そのほか(NO₂)ClO₄、(NO₂)BF₄、(NO₂)PF₆などが知られており、これらはイオン性の結晶である。また、五酸化二窒素N₂O₅も同様に(NO₂)⁺(NO₃)^-であることが知られている。一般に加水分解によって硝酸を生ずる。

　　(NO₂)ClO₄＋H₂O
　　　―→HNO₃＋HClO₄
［加治有恒・廣田　穰　2015年3月19日］

有機化学

有機化学ではNO₂⁺をニトロニウムイオンといい、通常はニトリルイオンとはいわない。炭素骨格Rにシアノ基-C≡Nが結合した化合物R-C≡Nをニトリルnitrileまたはカルボニトリルcarbonitrileとよぶ。芳香族ニトリル（表1-1、表1-2）と脂肪族ニトリル（表2-1、表2-2）に大別される。

［加治有恒・廣田　穰　2015年3月19日］

命名法

おもな命名法に次のようなものがある。

(1)ニトリルR-C≡Nを加水分解するとカルボン酸を生ずるので、ニトリルをカルボン酸の誘導体とみなして、炭素数が等しいカルボン酸の慣用名の語尾-oic acidのかわりにオニトリル-onitrileをつけて命名する。オは前の子音字と続けて読む。たとえば、酢酸acetic acid（CH₃COOH）のニトリルはアセトニトリルacetonitrile（CH₃C≡N）であり、アクリル酸acrylic acidのニトリルはアクリロニトリルacrylonitrileとよばれる。

　ニトリルのIUPAC名は、同数の炭素原子をもつ炭化水素名の語尾にニトリル（-nitrile）をつけるとできる。たとえば、CH₃CH₂CH₂CNの名前は、同数の炭素原子をもつ炭化水素CH₃CH₂CH₂CH₃の名前「ブタンbutane」の語尾に「ニトリルnitrile」をつけて、ブタンニトリルbutanenitrile（英語では1語）になる。

(2)環状カルボン酸などで命名の基礎となるカルボン酸名の語尾が‐カルボン酸-carboxylic acidで終わっているときには、これを‐カルボニトリル-carbonitrileとかえて命名する。たとえば、シクロヘキサンカルボン酸に対応するニトリルはシクロヘキサンカルボニトリルである。

(3)ニトリルは炭化水素残基のシアン化物ともみなせるので、炭化水素基名の前にシアン化をつける。たとえば、アセトニトリルはシアン化メチル、アクリロニトリルはシアン化ビニルともよばれる。

(4)ケトンやアルデヒドにシアン化水素を付加させると得られるα(アルファ)-ヒドロキシニトリルおよびアルケンオキシドとシアン化水素の付加物であるβ(ベータ)-ヒドロキシニトリルは、シアノヒドリン（シアンヒドリン）とよばれる。アセトンのそれはアセトンシアノヒドリン、エチレンオキシドのそれはエチレンシアノヒドリンとよばれる。

［加治有恒・廣田　穰　2015年3月19日］

性質

ニトリルR-CNは、イソニトリルR-NCと異性体の関係にあるが、性質や反応性はまったく異なる。酸により加水分解すると、ニトリルは比較的遅く反応して、アミドを経てカルボン酸になるが、イソニトリルは速やかに分解して、ホルムアミドを経て第一アミンになる。ニトリルは弱い臭気をもつ安定な化合物でそれほど強い毒性はないが、イソニトリルは特異の悪臭をもつ有毒な化合物であるので、両者は容易に区別できる。ただし、アクリロニトリルのような共役不飽和ニトリルは呼吸酵素との反応性が高く有毒である。

　芳香族ニトリルは、第一アミンをジアゾ化した後、シアン化銅(Ⅰ)を作用させると得られる。

　　C₆H₅NH₂＋HNO₂―→C₆H₅N₂⁺
　　C₆H₅N₂⁺＋CuCN―→C₆H₅CN
　脂肪族ニトリル（シアン化アルキル）は、ヨウ化アルキルとシアン化カリウムをエタノール（エチルアルコール）水溶液またはジメチルホルムアミド中で加熱すると得られる。また、一般に有機酸アミドと五酸化二リンとを加熱すると得られる。