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Isonitrilos: o que são, nomenclatura e propriedades (com exercícios)

Gustavo Alves

Professor de Química

Os isonitrilos (também conhecidos como isocianetos ou carbilaminas) são compostos orgânicos funcionais derivados do ácido cianídrico (HCN), assim como os nitrilas, porém com uma diferença fundamental na estrutura e no comportamento químico.

Enquanto nas nitrilas o grupo funcional é o -C≡N: (átomo de carbono ligado ao nitrogênio por uma tripla ligação), nos isonitrilos a ordem é inversa: o grupo funcional é o -N⁺≡C:^- (lê-se: isociano ou isonitrila).

Estrutura eletrônica

A característica mais marcante dos isonitrilos é a sua estrutura de ressonância que resulta em um carbono terminal com carga formal negativa e um nitrogênio com carga formal positiva.

Fórmula Geral: R-N⁺≡C:⁻
Hibridização: O nitrogênio e o carbono do grupo funcional possuem hibridização sp (geometria linear), com um ângulo de 180° entre o R-N≡C:.

Propriedades físico-químicas

Essa polaridade incomum (carbono negativo, nitrogênio positivo) confere propriedades únicas a essa classe de compostos:

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a) Propriedades Físicas

Odor: São conhecidos pelo odor extremamente desagradável e penetrante. Muitos isonitrilos de baixo peso molecular são tão fétidos que podem causar náuseas e dores de cabeça. Essa é uma característica marcante para identificá-los em laboratório, mas obviamente, não recomendável.
Solubilidade: Geralmente são pouco solúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos.
Ponto de Ebulição: Possuem pontos de ebulição mais altos que os hidrocarbonetos correspondentes, mas geralmente mais baixos que os das nitrilas, pois não formam ligações de hidrogênio fortes (o hidrogênio ligado ao nitrogênio não existe na maioria dos casos).

b) Propriedades Químicas (Reatividade)

A estrutura bipolar (-N⁺≡C:⁻) é a chave para sua reatividade.

Carbono Nucleofílico: O carbono, por possuir carga negativa formal e um par de elétrons não ligantes, age como um forte nucleófilo (doador de elétrons). Isso é raro, pois carbonos geralmente são eletrófilos. Essa propriedade é amplamente explorada em síntese orgânica.
Hidrólise: Sofrem hidrólise em meio ácido para formar uma amina primária e ácido fórmico.
R-NC + 2 H₂O → R-NH₂ + H-COOH

c) Toxicidade

Assim como as nitrilas, muitos isonitrilos são tóxicos.

Diferença entre nitrila e isonitrilo

Característica	Nitrila	Isonitrilo
Fórmula do grupo	R-C≡N:	R-N≡C:
Polaridade	Nitrogênio nucleofílico	Carbono nucleofílico
Odor	Muitas nitrilas (como a benzonitrila) possuem odor característico de amêndoas amargas, mas não são tão fétidas quanto os isonitrilos.	Odor extremamente forte, desagradável e característico (fétido)
Nomenclatura	(Cadeia R como hidrocarboneto) + Nitrila	(Cadeia R como substituinte) + Carbilamina

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Nomenclatura

Existem duas formas principais de nomear os isonitrilos: a usual (tradicional) e a nomenclatura oficial da IUPAC.

a) Nomenclatura IUPAC (Oficial)

Regra: Nomeia-se o substituinte (R-) ligado ao grupo funcional seguido da palavra "carbilamina". Ou ainda: nome da cadeia R + isonitrila

Exemplos:

CH₃-NC → Metil Carbilamina ou Metanoisonitrila
C₆H₅-NC → Fenil Carbilamina ou benzenoisonitrila

b) Nomenclatura usual

Regra: O grupo -NC (isocianeto) é considerado um prefixo. A segunda parte do nome refere-se à cadeia -R ligada ao isocianeto, como um grupo subsituinte com sufixo "ila"

Exemplos:

Composto CH₃-NC

CH₃-NC → isocianeto de metila
C₆H₅-NC → isocianeto de fenila

Além disso, quando se trata este grupo funcional em uma nomenclatura substitutiva, pode-se referir a ele como "isociano" e indicar sua posição na cadeia principal:

CH₃-CH(NC)-CH₃ → 2-isociano-propano

Neste último caso, utilizamos para moléculas com mais grupos funcionais presentes.

Exercícios

Questão 1

Um químico isolou uma substância de odor extremamente forte e desagradável em seu laboratório. A análise elementar indicou a fórmula molecular C₂H₅N.

Sabendo que o composto é um isonitrila, qual das seguintes opções representa corretamente sua nomenclatura IUPAC oficial?

a) Metil Isonitrila

b) Isocianoetano

c) Cianeto de Etila

d) Etil Carbilamina

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Questão 2

A grande diferença de reatividade entre as nitrilas e os isonitrilos deve-se, fundamentalmente, à:

a) diferença de massa molar entre os compostos.

b) presença de um hidrogênio ácido no carbono vizinho ao grupo funcional.

c) estrutura de ressonância que confere ao carbono do grupo isonitrila um caráter nucleofílico, enquanto na nitrila o carbono é eletrofílico.

d) maior solubilidade dos isonitrilos em água.

Questão 3

Considere o composto orgânico de fórmula molecular C5H10N, sabendo que se trata de uma isonitrila de cadeia ramificada. Assinale a alternativa que apresenta o nome correto para esse composto.

a) terc-butil Isonitrila

b) terc-butil carbilamina

c) 1-Isociano-2-metilpropano

d) 2-Metilpropanoisonitrila

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Questão 4

Sobre as propriedades dos isonitrilos, é correto afirmar que:

a) São compostos apolares e inodoros.

b) O nitrogênio do grupo funcional possui carga formal negativa e o carbono, carga formal positiva.

c) Sofrem hidrólise ácida produzindo uma amina e ácido fórmico.

d) São menos tóxicos que as nitrilas e muito utilizados como flavorizantes.

Para praticar: Exercícios sobre os Isonitrilos (com gabarito explicado)

Referências Bibliográficas

SOLOMONS, T. W. Graham; FRYHLE, Craig B. Química Orgânica. 12. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. v. 2.

UGI, Ivar (ed.). Isonitrile Chemistry. 1. ed. Nova York: Academic Press, 1971. (Organic Chemistry, v. 20).

Gustavo Alves

Licenciado em Química pelo Centro Universitário ETEP e Bacharel em Química pela USP. Pós-graduado em Metodologia do Ensino de Física e Química e em Química Analítica. Professor de Química e Matemática em Ensino Médio, Técnico e pré-vestibular. Experiência em edição de livros didáticos pela Editora FTD.

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