Composto nitro
Os compostos nitro (ou nitrocompostos ou nitroderivados) son compostos orgánicos que conteñen un ou máis grupos funcionais nitro, é dicir, -NO2. Xeralmente son moi explosivos, especialmente cando o composto contén máis dun grupo nitro e é impuro. O grupo nitro é un dos explosóforos máis comúns (grupo funcional que fai que un composto sexa explosivo) usados no mundo. Esta propiedade que teñen tanto os grupos nitro coma os nitratos débese a que a súa descomposición térmica rende gas nitróxeno molecular (N2) e unha considerable enerxía, debido á elevada forza de enlace do nitróxeno molecular.
Os compostos nitro aromáticos son sintetizados normalmente pola acción dunha mestura de ácido nítrico e sulfúrico sobre unha molécula orgánica. O que se produce a máis grande escala é con diferenza o nitrobenceno. Moitos explosivos prodúcense por nitración, como por exemplo o trinitrofenol (ácido pícrico), trinitrotolueno (TNT), e trinitroresorcinol (ácido estífnico).[1]
Distribución na natureza
Os exemplos de compostos nitro son raros na natureza. O cloranfenicol é un raro exemplo de composto nitro natural. Algúns grupos nitro orixínanse de forma natural pola oxidación de grupos amino.[2] O 2-O nitrofenol é unha agregación de feromonas das carrachas (Ixodida). O ácido 3-nitropropiónico que se encontra en fungos e plantas (Indigofera) é outro exemplo. O nitropentadeceno é un composto defensivo das térmites. O nitrofeniletano encóntrase na planta Aniba canelilla.[3] O nitrofeniletano tamén se encontra en plantas das familias Annonaceae, Lauraceae e Papaveraceae.[4]
Moitos encimas dependentes de flavinas poden oxidar compostos nitro alifáticos dando aldehidos e cetonas menos tóxicos. A nitroalcano oxidase e a 3-nitropropionato oxidase oxida compostos nitro alifáticos exclusivamente, mentres que outros encimas como a glicosa oxidase teñen outros substratos fisiolóxicos.[5]
Preparación
En síntese orgánica hai varios métodos para preparar compostos nitro.
Compostos nitro alifáticos
Os compostos nitro alifáticos poden sintetizarse utilizando varios métodos. Exemplos salientables son:
- Nitración de radical libre de alcanos.[6] A reacción produce fragmentos de alcanos parentais, creando unha mestura diversa de produtos; por exemplo, prodúcense nitrometano, nitroetano, 1-nitropropano, e 2-nitropropano ao tratar o propano con ácido nítrico en fase de gas (por exemplo, a 350-450 °C entre 8-12 atm).
- Reaccións de substitución nucleofílica entre halocarbonos[7] ou organosulfatos[8] con nitrito de prata ou sales de nitrito de álcalis.
- O nitrometano pode producirse no laboratorio tratando o cloroacetato de sodio con nitrito de sodio.[9]
- A oxidación de oximas[10] ou aminas primarias.[11]
Compostos nitro aromáticos
Nunha reacción clásica de substitución electrofílica, o ácido nítrico e o ácido sulfúrico producen o ión nitronio, que reacciona con compostos aromáticos na nitración aromática. Outro método, que se inicia a partir de fenois haloxenados, é a nitración de Zinke.
Reaccións
Os compostos nitro participan en varias reaccións orgánicas, a máis importante das cales é a súa redución ás aminas correspondentes:
- RNO2 + 3 H2 → RNH2 + 2 H2O
Virtualmente todas as aminas aromáticas (anilinas) derivan de compostos nitroaromáticos.
Compostos nitro alifáticos
- Os compostos nitro alifáticos son reducidos a aminas con ácido clorhídrico e ferro como catalizador
- Os nitronatos son formas tautoméricas de compostos nitro alifáticos.
- A hidrólise dos sales de compostos nitro rende aldehidos ou cetonas na reacción de Nef
- O nitrometano adiciónase a aldehidos como unha adición 1,2 na reacción de nitroaldol
- O nitrometano adiciónase a compostos carbonilo insaturados alfa-beta como unha adición 1,4 na reacción de Michael como un doante de Michael
- Os nitroalquenos son aceptores de Michael na reacción de Michael con compostos enolato[12][13]
- En substitucións alifáticas nucleofílicas, o nitrito de sodio (NaNO2) substitúe un haluro de alquilo. Na denominada reacción de ter Meer (1876), chamada así por Edmund ter Meer,[14] o reactivo é un 1,1-halonitroalcano:
- Nun estudo, proponse un mecanismo de reacción no cal no primeiro paso lento extráese un protón dun nitroalcano (1) a un carbanión (2) seguido da protonación a un nitronato (3) e finalmente un desprazamento nucleofílico de cloro baseado nun efecto isotópico cinético de hidróxeno de 3.3 observado experimentalmente.[15] Cando o mesmo reactivo reacciona con hidróxido de potasio o produto da reacción é o dímero 1,2-dinitro.[16]
Compostos nitro aromáticos
- A redución de compostos nitro aromáticos con gas hidróxeno sobre un catalizador platino dá lugar a anilinas. Unha variación é a formación dun dimetilaminoareno con paladio sobre carbono e formaldehido:[17]
- As sínteses de indol de Leimgruber-Batcho, Bartoli e Baeyer-Emmerling empezan con compostos nitro aromáticos.
- A tintura índigo pode sintetizarse nunha reacción de condensación a partir de orto-nitrobenzaldehido e acetona en condicións fortemente básicas nunha reacción chamada síntese de índigo de Baeyer-Drewson
- A presenza de compostos nitro retarda a substitución aromática electrofílica pero facilita a substitución aromática nucleofílica porque teñen unha forte tendencia a retirar electróns.
Notas
Véxase tamén
Outros artigos
- Redución e compostos nitro
- Nitración
- Nitrito Tamén un grupo NO2, pero enlazado de forma diferente.
- Nitroalqueno