イソシアニド

イソシアニドについて

イソシアニド（isocyanide）とは、化学構造 R-N≡C を持つ有機化合物の一種であり、別名イソニトリル（isonitrile）やカルビルアミンとも呼ばれます。この化合物は、一般的なニトリル（R-CN）と異なり、炭素（C）と窒素（N）の位置が逆転している点が特徴です。有機化学の分野において、イソシアニドは多様な有機窒素化合物の合成中間体として知られ、その反応性に注目が集まっています。特に、その小さな分子量を持つものの中には、強い不快な臭いを放つものも存在します。国際純正・応用化学連合（IUPAC）によると、「isonitrile」という呼称は廃止されており、イソシアニドを用いることが推奨されています。

イソシアノ基

イソシアニドは、-NC（イソシアノ基）という1価の官能基を持ちます。この官能基は一酸化炭素と同様の電子構造を持ち、多様な共鳴式を示すことによってその反応性が理解されています。イソシアニドはその特異な性質から、さまざまな化学反応において重要な役割を果たしています。

合成方法

イソシアニドは、多くの場合、ギ酸のアミド（ホルムアミドのN-誘導体）の脱水によって生成されます。この合成には、3級アミンと呼ばれる物質が参加し、ホスゲンやトリホスゲンといった脱水剤が使用されます。具体的には、次のような反応式で示されます。

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R-NHCHO + Cl2C=O + 2R′3N → R-NC + 2R′3N・HCl + CO2
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また、合成されたイソシアニドの後処理として、ベンゾオキサゾールなどのオキサゾール誘導体に強塩基を作用させることで、容易に官能基を持ったイソシアニドの合成が可能です。生成された高分子量のイソシアニドは、時には穏やかな麦芽や石油、あるいはチェリー様の香りを持つこともあります。特定の条件下では無臭になることもあります。

反応性

イソシアノ基に含まれる炭素は、求電子性と求核性の両方を持っており、これにより各種の化学反応を行います。具体的には、これは求電子剤および求核剤の両方と付加反応を起こすことができます。例えば、水が付加することでギ酸アミドを生成する反応が挙げられます。

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R-NC + H2O → R-NHCHO
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さらに、有機リチウム化合物やグリニャール試薬が加わることによって、イソニトリル上に1,1-付加することが可能です。

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R-NC + R′M → R-N=C(M)R′
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また、イソシアニドは水素化アルミニウムリチウム（LAH）などを用いて還元され、メチルアミンに変化することもあります。

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R-NC + LiAlH4 → R-NHCH3
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イソニトリルを用いた化学反応に関しては、パセリニ反応（Passerini reaction）やウギ反応（Ugi reaction）などがあり、これらはそれぞれ異なる成分と反応させることによってアミドを生成します。さらに、イソシアニドは一酸化炭素と同様に、金属との複合体を形成し、さまざまな遷移金属触媒を用いた反応でも重要な役割を果たします。

このようにイソシアニドは多くの化学的利用が期待される化合物であり、より詳細な研究が進行中です。

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