Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
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.
Chemical compound with isocyanide group ( N+≡C )
An isocyanide (also called isonitrile or carbylamine) is an organic compound with the functional group –|N+\tC It is the isomer of the related nitrile (–C≡N), hence the prefix is isocyano. The organic fragment is connected to the isocyanide group through the nitrogen atom, not via the carbon. They are used as building blocks for the synthesis of other compounds.
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.
The C N distance in isocyanides is 115.8 pm in methyl isocyanide. The C N C angles are near 180°. Akin to carbon monoxide, isocyanides are described by two resonance structures, one with a triple bond between the nitrogen and the carbon and one with a double bond between. The π lone pair of the nitrogen stabilizes the structure and is responsible of the linearity of isocyanides, although the reactivity of isocyanides reflects some carbene character, at least in a formal sense. Thus, both resonance structures are useful representations.
Спектроскопия
Изоцианидтер ИЖ спектрінде 2165–2110 см−1 диапазонында күшті сіңіруге ие.
Isocyanides exhibit a strong absorption in their IR spectra in the range of 2165–2110 cm−1.
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.
Isocyanides have a very disagreeable odour. To quote from Lieke, "Es besitzt einen penetranten, höchst unangenehmen Geruch; das Oeffnen eines Gefässes mit Cyanallyl reicht hin, die Luft eines Zimmers mehrere Tage lang zu verpesten, " (It has a penetrating, extremely unpleasant odour; the opening of a flask of allyl [iso]cyanide is enough to foul up the air in a room for several days). Note that in Lieke's day, the difference between isocyanide and nitrile was not fully appreciated. Ivar Karl Ugi states that "The development of the chemistry of isocyanides has probably suffered only little delay through the characteristic odor of volatile isonitriles, which has been described by Hofmann and Gautier as 'highly specific, almost overpowering', 'horrible', and 'extremely distressing'. It is true that many potential workers in this field have been turned away by the odour, but this is heavily outweighed by the fact that isonitriles can be detected even in traces, and that most of the routes leading to the formation of isonitriles were discovered through the odor of these compounds." Isocyanides have been investigated as potential non lethal weapons. Some isocyanides convey less offensive odours such as malt, natural rubber, creosote, cherry or old wood.
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.
Another route to isocyanides entails deprotonation of oxazoles and benzoxazoles in the 2 position. The resulting organolithium compound exists in chemical equilibrium with the 2 isocyanophenolate, which can be captured by an electrophile such as an acid chloride.
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.
Isocyanides have diverse reactivity. Isocyanides participate in many multicomponent reactions of interest in organic synthesis, two of which are: the Ugi reaction and the Passerini reaction. Isocyanides also participate in cycloaddition reactions, such as the [4+1] cycloaddition with tetrazines. Depending on the degree of substitution of the isocyanide, this reaction converts isocyanides into carbonyls or gives stable cycloadducts. They also undergo insertion into the C–Cl bonds of acyl chlorides in the Nef isocyanide reaction, a process that is believed to be concerted and illustrates their carbene character. Isocyanides have also been shown to be a useful reagent in palladium catalysed reactions with a wide variety of compounds being formed using this method. The α position of isocyanides have substantial acidity. For example, benzyl isocyanide has a pKa of 27.4. In comparison, benzyl cyanide has a pKa of 21.9. In the gas phase, |CH3NC is 1.8 kcal/mol less acidic than |CH3CN. Chlorination of isocyanides gives isocyanide dichlorides.
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.
Isocyanides form coordination complexes with most transition metals. They behave as electron rich analogues of carbon monoxide. For example tert butyl isocyanide forms |Fe2(tBuNC)9, which is analogous to |Fe2(CO)9. Although structurally similar, the analogous carbonyls differ in several ways, mainly because t BuNC is a better donor ligand than CO. Thus, |Fe(tBuNC)5 is easily protonated, whereas its counterpart |Fe(CO)5 is not.
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.
Only few naturally occurring compounds exhibit the isocyanide functionality. The first was discovered in 1957 in an extract of the mold Penicillium notatum. The compound xanthocillin later was used as an antibiotic. Since then numerous other isocyanides have been isolated. Most of the marine isocyanides are terpenoid, while some of the terrestrial isocyanides originate from α aminoacids.
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.
IUPAC uses the prefix "isocyano" for the systematic nomenclature of isocyanides: isocyanomethane, isocyanoethane, isocyanopropane, etc. The sometimes used old term "carbylamine" conflicts with systematic nomenclature. An amine always has three single bonds, whereas an isocyanide has only one single and one multiple bond. The isocyanamide functional group consists of a amino group attached to an isocyano moiety. for nomenclature as suffix of isonitrile or prefix of isocyano is used depending upon priority table.