Nitrili: idrolisi, meccanismo

I nitrili sono composti organici di formula R-C≡ N in cui R è un gruppo idrocarburico sia alifatico che aromatico. L’atomo di carbonio legato all’azoto presenta ibridazione sp e, essendo l’atomo di azoto più elettronegativo rispetto all’atomo di carbonio, quest’ultimo presenta una parziale carica positiva ed è soggetto ad addizioni nucleofile. I nitrili a causa dell’ibridazione sp quindi hanno struttura lineare ed in essi vie è un triplo legame carbonio-azoto.

Sono presenti in natura soprattutto nell’endocarpo di alcuni frutti come le mandorle.
Essi possono essere considerati come formalmente derivati dell’acido cianidrico HCN per sostituzione dell’idrogeno con un gruppo idrocarburico alifatico o aromatico.


Meccanismo

La reazione dei nitrili con l’acqua catalizzata dagli acidi avviene in due stadi. Nel primo stadio si ottiene un’ammide con un meccanismo di addizione nucleofila mentre nel secondo stadio si forma un acido carbossilico secondo un meccanismo di sostituzione nucleofila.

Ad esempio l’etanonitrile più noto come acetonitrile dà luogo, in ambiente acido, alla formazione di acido etanoico secondo la reazione complessiva:
CH3-C≡ N + 2 H2O + HCl → CH3-COOH + NH4Cl

L’idrolisi dei nitrili può avvenire sia in ambiente acido che in ambiente basico. In ambiente acido nel primo stadio avviene la protonazione dell’azoto

nitrili

Nel secondo stadio avviene l’attacco nucleofilo dell’acqua che porta alla rottura del triplo legame carbonio-azoto e formazione di un intermedio in cui l’ossigeno ha la carica positiva

attacco nucleofilo acqua

Nel terzo stadio avviene il trasferimento di un protone tramite tautomerizzazione

trasferimento protone

che porta a un intermedio stabilizzato per risonanza in cui è presente un ossigeno carico positivamente

risonanza

Dalla deprotonazione tramite l’acqua dell’intermedio si forma un’ammide e  lo ione H3O+.
Dall’idrolisi delle ammidi in ambiente acido si ottengono invece gli acidi carbossilici.
L’idrolisi dei nitrili può avvenire anche con catalisi basica con formazione, alla fine della reazione, dello ione carbossilato.

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