シアン化合物
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シアン化物イオンの(上から)構造式、空間充填モデル、電子ポテンシャル、HOMOの図

シアン化物(シアンかぶつ、: cyanide)とは、シアン化物イオン (CN-) をアニオンとして持つを指す呼称。シアン化合物(シアンかごうぶつ)、青酸化合物(せいさんかごうぶつ)、青酸塩(せいさんえん)、青化物(せいかぶつ)とも呼ばれる。代表例としてはシアン化ナトリウム (NaCN)、シアン化カリウム (KCN) など。

広義には、配位子としてシアン (CN-) を持つ錯体(例: フェリシアン化カリウム、K3[Fe(CN)6])、シアノ基が共有結合で結びついた無機化合物(例: シアノ水素化ホウ素ナトリウム、NaBH3CN)もシアン化物に含まれる。

それぞれの化合物の化学的性質は、シアン化物イオンやシアノ基が他の部分とどのように結びついているかにより大きく異なる。

有機化合物のうちニトリル類(例: アセトニトリル、別名: シアン化メチル、CH3CN)は「シアン化?」と呼ばれることがあるが、性質は大きく異なる。

シアン化合物は、一般に人体に有毒であり、ごく少量で死に至る。このことから、しばしば、シアン化合物による中毒死を目的として、毒殺や自殺に利用されてきた経緯がある。
存在

シアン化物はある種のバクテリア、菌類、藻類によってつくられ、食物や植物の中にはシアン化物を含むものがある。例えばリンゴアーモンドに微量ではあるが含まれている[1]。植物でシアノ基は、糖質分子に結合したシアン配糖体として存在し(例: アミグダリン)、草食動物に対する防御としてはたらいている。熱帯で食用とされるキャッサバの根はシアン配糖体を含んでいる[2][3]

ヒドロゲナーゼやニッケル・鉄ヒドロゲナーゼは、活性部位の金属クラスター上にシアノ配位子を持つ。ニッケル・鉄ヒドロゲナーゼの生合成においては、カルバモイルリン酸からシステインのチオシアン酸エステルを介してシアン化物イオンがつくられる[4]

シアン化水素は燃焼により生じる。内燃機関喫煙における燃焼や、アクリル繊維などアクリロニトリルを原料とする高分子が燃えるとシアン化水素が発生する。
用途
有機合成

シアン化カリウム、シアン化ナトリウムは、シアン化物イオンの源として有機合成で用いられる。シアン化物イオンは求核剤としての性質を持ち、適当な炭素求電子剤に置換、あるいは付加して対応するニトリルを与える。

ハロゲン化アルキルとの求核置換反応 R − X   + KCN ⟶ R − CN   + KX ( R = alkyl ) {\displaystyle {\ce {R-X\ + KCN -> R-CN\ + KX (R = alkyl)}}}

ハロゲン化アリールを芳香族ニトリルとするためには、遷移金属化合物を利用する。シアン化銅を用いる古典的な手法は Rosenmund-von Braun 合成と呼ばれる。 Ar − X   + CuCN   + heat ⟶ Ar − CN   + CuX {\displaystyle {\ce {Ar-X\ +CuCN\ +{\mathit {heat}}->Ar-CN\ +CuX}}}

ザンドマイヤー反応も、シアン化銅を求核剤とすることができる。 Ar − N 2 +   + CuCN   + KCN ⟶ Ar − CN   + N 2 {\displaystyle {\ce {Ar-N2^+\ + CuCN\ + KCN -> Ar-CN\ + N2}}}

カルボン酸ハロゲン化物とシアン化物が作用すると、シアン化アシルが得られる。 RC ( = O ) − Cl   + CuCN ⟶ RC ( = O ) − CN   + CuCl {\displaystyle {\ce {RC(=O)-Cl\ + CuCN -> RC(=O)-CN\ + CuCl}}}

アルデヒドケトンにシアン化物イオンが付加するとシアノヒドリンを与える。さらにアンモニアを共存させておくと、イミンへの付加により α-アミノニトリルが得られ、これはストレッカー合成におけるアミノ酸へ向けた中間体となっている。これらの詳細は項目: シアノヒドリンストレッカー合成 を参照のこと。 RCHO   +   − CN ⟶ R ( NC ) CH 2 O − {\displaystyle {\ce {RCHO\ +\ {}^-CN -> R(NC)CH2O^-}}}

これらの反応は基質から炭素が1個増える増炭反応である。導入されるシアノ基はカルボン酸やアミン、アルデヒドなどへ容易に変換可能であることも特長となっている。シアン化水素やシアン化トリメチルシリルを用いることもある。


シアン化カリウムはベンゾイン縮合において触媒として用いられる。 2 ArCHO   + KCN {\displaystyle {\ce {2ArCHO\ + KCN}}} ( c a t . ) {\displaystyle (cat.)} ⟶ ArCH ( OH ) C ( = O ) Ar {\displaystyle {\ce {-> ArCH(OH)C(=O)Ar}}}


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