Organostikstofchemie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De organostikstofchemie bestudeert de koolstof-stikstof-binding, een covalente binding tussen koolstof en stikstof. Het is een van de meest voorkomende bindingen, na koolstof-koolstof, in de organische chemie en de biochemie.[1]

Stikstof heeft vijf valentie-elektronen in eenvoudige amine's is het driewaardig, waarbij de overblijvende elektronen een vrij elektronenpaar vormen. Via het vrije elektronenpaar kan stikstof een extra binding aangaan met bijvoorbeeld waterstofionen, waarmee het tetravalent wordt, en bovendien een positieve lading krijgt zoals in de ammoniumzouten. Veel organische stikstofverbindingen zijn daarmee ook potentiële basen, de basesterkte is afhankelijk van de verdere configuratie. Amiden zijn nauwelijks basisch door de delocalisatie van het vrije elektronenpaar naar de ernaast gelegen carbonylgroep, in pyrrool blijft weinig van de basesterkte over door de deelname van het vrije elektronenpaar aan het aromatisch sextet.

Net als tussen koolstofatomen zijn tussen koolstof en stikstof dubbele bindingen, zoals in imines, en drievoudige bindingen mogelijk, zoals in de nitrillen. De bindingslengte loopt uiteen van 147,9 pm bij eenvoudige amines en 147,5 pm in C-N= verbindingen (nitromethaan) tot 135,2 pm in gevallen waar een partiële dubbele binding optreedt (pyridine) en 115,8 pm in drievoudige binding van de nitrillen.[2]

De koolstof-stikstofbinding is gepolariseerd met stikstof aan de negatieve zijde, het verschil in elektronegativiteit, C met 2,55 en N 3,04, kan in hoge moleculaire dipolen resulteren: cyaanamide 4.27 D, diazomethaan 1.5 D, methylazide 2.17 D, pyridine 2.19 D. Deze grote dipool ligt ook aan de basis van de wateroplosbaarheid van veel organische stikstofverbindingen.

Functionele groepen met stikstof[bewerken]

Stofklasse Bindingsorde Brutoformule Structuurformule Voorbeeld Gemiddelde C–N bindingslengte (pm)[3]
Amines 1 R2C-NH2 Primair amine methylamine
Methylamine
146,9 (neutraal amine)
149,9 (ammoniumzout)
Aziridines 1 CH2NHCH2 Aziridine Mitomycine
Mitomycine
147.2
Aziden 1 R2C-N3 Azide Fenylazide
Fenylazide
Anilines 1 Ph-NH2 Aniline Ansidine
Anisidine
135,5 (sp2-N)
139,5 (sp3-N)
146,5 (ammoniumzout)
Pyrrolen 1 Pyrrool Porfyrine
Porfyrine
137,2
Amiden 1.2 R-CO-NR2 amide Acetamide
Aceetamide
132,5 (primair)
133,4 (secundair)
134.6 (tertiair)
Pyridines 1.5 pyr pyridine Nicotinamide
Nicotinamide
133,7
Imines 2 R2C=NR imine DBN
DBN
127,9 (C=N-binding)
146,5 (C–N-binding)
Nitrilen 3 R-CN Nitrile Benzonitril
Benzonitril
113,6
Isonitrilen 3 R-NC isonitril TOSMIC
TOSMIC

Overzicht van de koolstof-elementverbindingen[bewerken]

CH He
CLi CBe CB CC CN CO CF Ne
CNa CMg CAl CSi CP CS CCl CAr
CK CCa CSc CTi CV CCr CMn CFe CCo CNi CCu CZn CGa CGe CAs CSe CBr CKr
CRb CSr CY CZr CNb CMo CTc CRu CRh CPd CAg CCd CIn CSn CSb CTe CI CXe
CCs CBa CHf CTa CW CRe COs CIr CPt CAu CHg CTl CPb CBi CPo At Rn
Fr CRa Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
CLa CCe Pr Nd Pm CSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac CTh Pa CU Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Chemische bindingen van koolstof
Standaard verbinding in de organische chemie Ruime toepassingen in de chemie
Academisch interessant, maar beperkte toepassing Binding onbekend of niet beschreven


Bronnen, noten en/of referenties
  1. Organic Chemistry John McMurry 2nd Ed.
  2. CRC Handbook of Chemistry and Physics 65Th Ed.
  3. De oorspronkelijke publicatie geeft bindingslengte in Å. F. H. Allen, O. Kennard, D. G. Watson, L. Brammer, A. G. Orpen. Tables of bond Lengths determined by X-Ray and Neutron Diffraction. Part 1. Bond Lengths in Organic Compounds. J. Chem. Soc. Perkin Trans. II 1987, S1-S19.