Akrilonitril

Akrilonitril (prop-2-en nitril) je prvi član homologog niza nezasićenih nitrila sa dvostrukom vezom (alken nitrila). Nema strukturnih ni stereoizomera. Ime akrilonitril je prihvaćeno i po IUPAC nomenklaturi.

Osobine

• molekulska formula:C₃H₃N
• M_r: 53,06
• naziv po IUPAC-u: akrilonitril
• T.K. (^oC): 77,3
• T.T. (^oC): -83,5
• gustina (g/cm³): 0,806
• rastvorljivost: 7,3g u dl vode, organski rastvarači
• standardna entalpija stvaranja (lq): 74,11
• boja, miris: žuta tečnost oštrog mirisa

Kako je akrilonitril veoma nezasićeno jedinjenje sve značajne reakcija spadaju u adicije. Najvažnije reakcije kojima podlaže su hidroliza, hidrogenizacija (istovremeno i redukcija) i druge adicije na dvostruku vezu (u koje spadaju i najznačajnije - polimerizacije), karbanjonske adicije i cikloadicije (Diels-Alder-ova cikloadicija).

Hidroliza akrilonitrila se odvija u dva stepena u jako kiseloj ili jako baznoj sredini. Katalizom Cu⁺ jona može se zaustaviti u fazi dobijanja akriloamida (ova reakcija služi za industrijsko dobijanje akriloamida). Konačan proizvod rekacije je akrilna kiselina (propenska kiselina).

CH₂=CH-CN + H₂O -> CH₂=CH-CONH₂

CH₂=CH-CN + 2H₂O -> CH₂=CH-COOH + NH₃

Katalitičkom hidrogenizacijom akriloamida (katalizator paladijum ili platina) zasićuje se samo dvostruka veza i dobija se propan nitril. Povećanjem pritiska, reakcija se može nastaviti do dobijanja propan-1-amina. Hidrogenizacija ima reduktivni karakter.

CH₂=CH-CN + H₂ -> CH₃CH₂CN

CH₃CH₂CN + 2H₂ -> CH₃CH₂CH₂NH₂

Grupa -CN, kao elektrofilna (sa negativnim indukcionim efektom) izaziva veću stabilnost karbokatjona na udaljenijem C atomu, adicije halogenvodonika vode stvaranju derivata sa halogenom na trećem (odnosno prvom) C atomu. To je suprotno pravilu da se halogen vezuje za ugljenik sa više supstituenata.

CH₂=CH-CN + HCl -> CH₂Cl-CH₂-CN

Takođe, dvostruka veza akrilonitrila može podleći i karbanjonskoj adiciji jer nezasićena i elektrofilna -CN grupa izaziva delokalizaciju elektrona. Primer ovakve reakcije je adicija dietil estra malonske kiseline na akrilonitril. Reakcija se odvija u baznoj sredini.

Kao dienofil, akrilonitril podlaže cikloadcijiama. Najpoznatija je Diels-Alder-ova [4+2] cikloadicija u kojoj se reakcija odvija između 1,3-butadiena i odgovarajućeg dienofila.

Dobijanje

Akrilonitril se nekada industrijski dobijao adicijom HCN na eten, dok se danas većinom dobija katalitičkom amoksidacijom propena. U laboratoriji se može dobiti na više načina od kojih je najpoznatiji dejstvo KCN na alil-halogenid.

Primena

Akrilonitril je nitril koji se najviše proizvodi. Nalazi primenu u hemijskoj industriji za sinteze polimera. Najvažniji polimer mu je poliakrilonitril (PAN), a učestvuje i u izgradnji polistirenakrilonitrila (SAN). Monomrne jedinice ovih polimera su:

Važan je pri sintezama drugih jedinjenja jer podlaže Diels-Alder-ovoj cikloadiciji. Iz akrilonitrila se dobijaju propenska kiselina (akrilna kiselina) i akriloamid po reakcijama prikazanim u odeljku osobine.

Toksičnost

Akrilonitril, kao i drugi nitrili je otrovna (kancerogena) supstanca.

Literatura:

• "Organske sinteze", Živorad Čeković
• "Cijano derivati", Svet hemije