Кіріспе

Изоцианид (изонитрил немесе карбиламин деп те аталады) – изоцианид тобын (N+≡C) қамтитын органикалық қосылыс. Ол туысқан нитрилдің (–C≡N) изомеры, сондықтан префиксі – изоциано. Органикалық фрагмент көміртек емес, азот атомы арқылы изоцианид тобына байланысқан. Олар басқа қосылыстарды синтездеу үшін құрылыс блогы ретінде қолданылады.

Құрылымы мен жабысуы

Изоцианидтердегі СN арақашықтығы метил изоцианидінде 115,8 пм-ге тең. C N C бұрыштары 180°-қа жуық. Көміртек моноксиді сияқты, изоцианидтер екі резонанстық құрылым арқылы сипатталады: біреуі азот пен көміртек арасында үш байланыспен, ал екіншісі қос байланыспен. Азоттың π жұптасқан электроны құрылымды тұрақтандырады және изоцианидтердің сызықты болуына жауап береді, бірақ изоцианидтердің реакциялық қабілеті кем дегенде формальды түрде кейбір карбен сипаттарын көрсетеді. Сондықтан, екі резонанстық құрылым да қолданысқа жарайтын бейнелеу болып табылады.

Спектроскопия

Изоцианидтер ИЖ спектрінде 2165–2110 см−1 диапазонында күшті сіңіруге ие.

Иісі

Изоцианидтердің өте жағымсыз иісі бар. Ликеден келтірілген үзіндіде: "Оның өткір, өте жағымсыз иісі бар; цианоаллиль бар ыдысты ашу бөлмедегі ауаны бірнеше күнге ластауға жеткілікті". Лике заманында изоцианид пен нитрил арасындағы айырмашылық толыққанды түсініксіз болған. Ивар Карл Уги былай деді: "Изоцианид химиясының дамуы, ықтимал, ұшқыш изонитрилдердің ерекше иісінен аздап кешіккен, оны Хофман мен Готье "өте ерекше, дерлік басып тастайтын", "қорқынышты" және "өте мазасыз" деп сипаттаған. Бұл салаға көптеген потенциалды зерттеушілер иіс салдарынан жол тартқан, бірақ изонитрилдерді тіпті аз мөлшерде де анықтауға болатындығы және изонитрилдердің пайда болуына себеп болатын көптеген жолдар осы қосылыстардың иісі арқылы ашылғандығымен салыстырғанда бұл аз ғана мәселе". Изоцианидтер потенциалды, өлімге жеткізбейтін қару ретінде зерттелген. Кейбір изоцианидтер шұбат, табиғи резеңке, креозот, шие немесе ескі ағаш сияқты аздап жағымсыз иіс береді.

Басқа әдістер

Изоцианидтерге жетудің тағы бір жолы – оксазолдар мен бензоксазолдардың 2-позициядағы депротондалуы болып табылады. Соның нәтижесінде пайда болатын органолитий қосылысы 2-изоцианофенолятпен химиялық тепе-теңдікте өмір сүреді, оны қышқыл хлориді сияқты электрофилмен байланыстыруға болады.

Реакциялар

Изоцианидтер әртүрлі реактивтілікке ие. Изоцианидтер органикалық синтездегі көптеген көпкомпонентті реакцияларға қатысады, олардың екеуі: Уги реакциясы және Пассеррини реакциясы. Изоцианидтер сондай-ақ циклоаддиция реакцияларына, мысалы тетразиндермен [4+1] циклоаддициясына қатысады. Изоцианидтің субституция дәрежесіне байланысты, бұл реакция изоцианидтерді карбонилдерге айналдырады немесе тұрақты циклоаддукттарды береді. Олар сондай-ақ Неф изоцианид реакциясында ацил хлоридтерінің C–Cl байланыстарына енгізіледі, бұл процестің консерттік екені есептеледі және олардың карбен сипатын көрсетеді. Изоцианидтер палладий катализделген реакцияларда да пайдалы реагент болып табылады, осы әдіс арқылы көптеген әртүрлі қосылыстар түзіледі. Изоцианидтердің α позициясы айқын қышқылдыққа ие. Мысалы, бензил изоцианидтің pKa мәні 27,4-ке тең. Қарама-қарсылығы, бензил цианидтің pKa мәні 21,9-ға тең. Газ фазасында |CH3NC, |CH3CN-ге қарағанда 1,8 ккал/моль-ға кем қышқылды. Изоцианидтерді хлорлау изоцианид дихлоридтерін береді.

Координациялық химиядағы лигандтар

Изоцианидтер көптеген өтпелі металдармен координациялық кешендерді жасайды. Олар көміртек моноксидінің электронға толы аналогтары болып табылады. Мысалы, трет-бутил изоцианиді |Fe2(tBuNC)9 түрін құрайды, бұл |Fe2(CO)9-ға ұқсас. Құрылымдық тұрғыдан ұқсас болғанымен, сәйкес карбонилдер бірнеше жағынан өзгешелейді, негізінен tBuNC, CO-ға қарағанда жақсырақ донор лиганд болып келеді. Сондықтан, |Fe(tBuNC)5 оңай протондалады, ал оның әріптесі |Fe(CO)5 протондалмайды.

Табиғи түрде кездесетін изоцианидтер

Табиғатта кездесетін аз ғана қосылыстар ғана изоцианид функционалды тобын көрсетеді. Алғашқысы 1957 жылы Penicillium notatum саңырауқұлағының экстрактынан табылды. Бұл ксантоциллин қосылысы кейін антибиотик ретінде пайдаланылды. Содан бері көптеген басқа изоцианидтер бөліп алынды. Теңіз изоцианидтерінің көп бөлігі терпеноидтар болып табылады, ал құрлықтағы изоцианидтердің кейбіреулері α аминқышқылдарынан түзіледі.

Номенклатура

ИЮПАК изоцианидтердің жүйелі номенклатурасында "изоциано" префиксін қолданады: изоцианометан, изоцианоэтан, изоцианопропан және т.б. Кейде қолданылатын ескі термин "карбиламин" жүйелі номенклатурамен келіспейді. Амин әрқашан үш жеке байланысқа ие, ал изоцианидте бір жеке және бір қос байланыс болады. Изоцианамид функционалдық тобы – изоциано фрагментіне бекітілген амино тобынан тұрады. Номенклатурада басымдық кестесіне сәйкес, оны изонитрилдің қосымшасы немесе изоциано префиксі ретінде қолдануға болады.