Nitrilotriacetonitrilo

El nitrilotriacetonitrilo, llamado también 2,2',2''-nitrilotriacetonitrilo,[2][3] es un compuesto orgánico de fórmula molecular C6H6N4. En su estructura química, un nitrógeno central se encuentra unido a tres grupos acetonitrilo (-CH2-C≡N).

Nitrilotriacetonitrilo
Nombre IUPAC
2-[bis(cianometil)amino]acetonitrilo
General
Otros nombres 2,2',2''-nitrilotriacetonitrilo
nitrilotrisacetonitrilo
Fórmula semidesarrollada N≡C-CH2-N(CH2-C≡N)-CH2-C≡N
Fórmula molecular C6H6N4
Identificadores
Número CAS 7327-60-8[1]
ChemSpider 73778
PubChem 81762
UNII 86K27312YB
C(C#N)N(CC#N)CC#N
InChI=1S/C6H6N4/c7-1-4-10(5-2-8)6-3-9/h4-6H2
Key: LJAIDEYQVIJERM-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Apariencia Sólido húmedo
Densidad 1166 kg/m³; 1,166 g/cm³
Masa molar 13 406 g/mol
Punto de fusión 126 °C (399 K)
Punto de ebullición 421 °C (694 K)
Presión de vapor 0,0 ± 1,0 mmHg
Índice de refracción (nD) 1,491
Propiedades químicas
Solubilidad en agua 1000 g/L
log P -0,31
Familia Nitrilo, amina
Peligrosidad
Punto de inflamabilidad 484,15 K (211 °C)
NFPA 704

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Compuestos relacionados
nitrilos dimetilaminoacetonitrilo
dialilcianamida
dinitrilos (dimetilaminometilen)malononitrilo
iminodiacetonitrilo
polinitrilos tricianoaminopropeno
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

Propiedades físicas y químicas

A temperatura ambiente, el nitrilotriacetonitrilo tiene el aspecto de un sólido húmedo. Su densidad es casi un 20% mayor que la del agua (1,166 g/cm³).[4] Tiene su punto de fusión a 126 °C, mientras que su punto de ebullición es de 421 °C.[2] Es soluble en agua, en proporción aproximada de 1000 g/L, siendo el valor del logaritmo de su coeficiente de reparto, logP = -0,31; ello indica una solubilidad mayor en disolventes polares que en disolventes apolares como el 1-octanol.[2]

En cuanto a su reactividad, este polinitrilo es incompatible con oxidantes fuertes.[4]

Síntesis

Existen diversos procedimientos de síntesis de a partir de cianuro de hidrógeno, formaldehído y amoníaco, reacción tiene lugar a pH bajos:

3 H2CO + NH3 + 3 HCN → N(CH2-CN)3 + 3 H2O

El rendimiento de la anterior reacción aumenta si el proceso se desarrolla en dos fases: en una primera mezcla, se hacen reaccionar en agua formaldehído y amoníaco —NH3 o su equivalente como sal de amonio de un ácido fuerte—, no siendo necesario ajuste externo de pH; una segunda mezcla contiene cianuro de hidrógeno en agua, ajustándose el pH de esta segunda mezcla a 1 o menos mediante el uso de un ácido fuerte como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o equivalente. El nitrilotriacetonitrilo se elabora combinando las dos mezclas a una temperatura de 55 °C-70 °C.[5]

El amoníaco (o la correspondiente sal de amonio) de la anterior síntesis puede sustituirse por hexametilentetramina. Con este procedimiento, los reactivos se hacen reaccionar en un reactor de mezcla en una primera etapa, para después continuar en un reactor tubular de flujo a pistón a 95 °C-120 °C. Tras enfriar la mezcla resultante, se recupera el nitrilotriacetonitrilo cristalizado.[6] Esta cristalización también se efectúa en dos etapas: en la primera, se enfría la disolución de nitrilotriacetonitrilo en agua a 85 °C, creando una suspensión acuosa de nitrilotriacetonitrilo, y en la segunda etapa se enfría dicha suspensión a una temperatura inferior a 35 °C.[7]

Usos

El nitrilotriacetonitrilo se ha empleado para la síntesis de tris(2-aminoetil)amina (tren), compuesto de gran interés en la química de coordinación. Esta hidrogenación, catalizada por cobalto Raney, se lleva a cabo a 100 °C y elevada presión en una atmósfera libre de oxígeno.[8] Asimismo, este polinitrilo se puede utilizar para elaborar triaminas cíclicas, como la aminoetilpiperazina (AEP), compuestos útiles como dispersantes, quelantes, catalizadores o precursores para producir otras aminas.[9]

Por otra parte, la hidrólisis de nitrilotriacetonitrilo permite preparar ácido nitrilotriacético o cualquiera de sus sales solubles, como por ejemplo el nitrilotriacetato sódico, de acuerdo a la reacción:[5]

N(CH2-CN)3 + 3 NaOH → N(CH2-COONa)3 + 3 NH3

Estos últimos compuestos se utilizan como «agentes secuestrantes» —sustancias que eliminan iones de una disolución— en detergentes.

Cabe señalar que, al igual que otros nitrilos, el nitrilotriacetonitrilo puede polimerizarse, dependiendo del pH, siendo también capaz de eliminar cianuro de hidrógeno de forma espontánea. Además, cuando los nitrilos sólidos como el nitrilotriacetonitrilo se calientan en disolución, experimentan una lenta degradación acompañada por un oscurecimiento; cuando dicha disolución se utiliza como precursor en cualquier proceso de síntesis, el catalizador metálico empleado se puede volver rápidamente inactivo. Para evitar todo ello, el nitrilotriacetonitrilo puede estabilizarse con SiO2 y Al2O3, siendo también adecuados para este fin zeolitas (o aluminosilicatos) y vidrio, si bien la combinación SiO2:Al2O3 es particularmente efectiva.[10]

Por último, este polinitrilo puede ser útil como «portador de protones» en composiciones y métodos para producir moléculas de ácidos nucleicos.[11]

Precauciones

El nitrilotriacetonitrilo tiene el punto de inflamabilidad a 211 °C. Puede ser un compuesto tóxico si se ingiere, inhala o entra en contacto con la piel. Es irritante para el aparato respiratorio así como para los ojos.[4]

Véase también

Los siguientes compuestos son isómeros del nitrilotriacetonitrilo:

  • 4-amino-2-metil-5-pirimidincarbonitrilo
  • 2-amino-4-metil-5-pirimidincarbonitrilo

Referencias
  1. Número CAS
  2. 2,2',2''-Nitrilotriacetonitrile (ChemSpider)
  3. Nitrilotriacetonitrile (PubChem)
  4. Nitrilotriacetonitrile. MSDS (Pfaltz & Bauer)
  5. Process for the preparation of nitrilotriacetonitrile (NTN) (1976). Otto A. Homberg; Alan H. Singleton. Patente US 3959342 A.
  6. Process for producing nitrilotriacetonitrile (1988). Kent P. Lannert; Chung Y. Shen; Dat S. Trieu. Patente US4731465 A.
  7. Two-stage crystallization of nitrilotriacetonitrile from a hot solution (1984). Kent P. Lannert; Chung Y. Shen; Dat S. Trieu. Patente US 4485049 A.
  8. The preparation of polyamines (1994). Gerald Joseph O'Neill; Albert Henry Levesque. Patente EP 0382508 B1.
  9. Methods of making cyclic, N-amino functional triamines (2014). King, S.W. et al. Patente 8,907,088.
  10. Nitrile stabilization (2000). Albert H. Levesque; Gerald J. O'Neill. Patente EP 1031558 A2.
  11. HIGH EFFICIENCY, SMALL VOLUME NUCLEIC ACID SYNTHESIS (2016). Poehmerer, T. et al. Patente 20160186166.
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