Nitrozwiązki

Nitrozwiązki – organiczne związki chemiczne zawierające grupę nitrową -NO₂, w której atom azotu jest bezpośrednio połączony z atomem węgla.

Otrzymywanie

Nitrozwiązki alifatyczne

Nitrozwiązki pierwszo- i drugorzędowe otrzymuje się w reakcji pomiędzy odpowiednimi jodkami lub bromkami a azotynem srebra lub sodu. Reakcja przebiega według mechanizmu S_N2. Produktem ubocznym tej reakcji są estry kwasu azotawego^[1].

Związki nitrowe trzeciorzędowe otrzymuje się poprzez utlenienie odpowiednich amin^[1].

Nitrozwiązki aromatyczne

Nitrozwiązki aromatyczne otrzymywane są zwykle przez nitrowanie mieszaniną nitrującą.

Nomenklatura

Nazwę związków nitrowych tworzy się dodając przedrostek "nitro" do nazwy danego węglowodoru, np. CH₃NO₂ to nitrometan;

położenie grupy nitrowej określa się dodając z przodu lokant (numer atomu węgla), z którym grupa nitrowa się łączy, np. CH₃-CH₂-CH₂-NO₂ to 1-nitropropan.

Wyróżnia się nitrozwiązki pierwszo-, drugo-, i trzeciorzędowe. Pierwszorzędowe związki nitrowe to takie, w których grupa -NO₂ jest przyłączona do atomu węgla, który nie jest połączony z żadnym innym atomem węgla lub jest połączony z tylko jednym atomem węgla. Pierwszorzędowe związki nitrowe to np. nitrometan, nitroetan, 1-nitropropan.

Nitrozwiązki drugorzędowe to takie, w których grupa -NO₂ jest przyłączona do atomu węgla, który jest połączony z dwoma innymi atomami węgla. Drugorzędowe związki nitrowe to np. 2-nitropropan, 3-nitropentan.

Analogicznie, związki nitrowe trzeciorzędowe to takie, w których grupa -NO₂ jest połączona z atomem węgla, z którym są połączone jeszcze trzy inne atomy węgla (jak na przykład w 2-metylo-2-nitrobutanie) lub z aromatycznym atomem węgla (jak na przykład w nitrobenzenie).

Właściwości fizyczne i chemiczne

Związki nitrowe są zwykle trudno rozpuszczalne w wodzie, mimo że grupa nitrowa jest silnie polarna. Polarność ta wynika z dużej elektroujemności atomów tlenu. Elektronoakceptorowy charakter grupy nitrowej zwiększa labilność protonów w pozycji αあるふぁ względem atomu azotu, w wyniku czego nitrozwiązki wykazują słabe właściwości kwasowe. Np. nitrometan rozpuszcza się dobrze w roztworze NaOH z wytworzeniem anionu CH₂NO₂^-. Drugą konsekwencją labilności protonów αあるふぁ jest występowanie w związkach nitrowych tautomerii „nitro-aci”. W formie aci jeden z protonów αあるふぁ przeniesiony jest do atomu tlenu grupy nitrowej, a atom azotu połączony jest z atomem węgla wiązaniem podwójnym:

Równowaga tautomeryczna przesunięta jest silnie w stronę formy nitro, a sama przemiana jest znacznie wolniejsza niż analogiczna tautomeria keto-enolowa związków karbonylowych. Dla nitrometanu w środowisku wodnym na jedną cząsteczkę aci przypada ok. 10⁸ cząsteczek nitro.

Grupa nitrowa podstawiona do pierścienia aromatycznego dezaktywuje go. Jest podstawnikiem drugiego rodzaju o silnych właściwościach elektronoakceptorowych, ułatwia więc wymianę innych obecnych w pierścieniu podstawników (np. chlorowców) na nukleofile (np. -OH).

Związki nitrowe redukują się do amin pierwszorzędowych. Redukowany nitrobenzen daje anilinę, reakcja przebiega przez różne produkty pośrednie, w zależności od odczynu środowiska^[2].

Wybrane nitrozwiązki

Wbrew nazwie potocznej nitroceluloza i nitrogliceryna nie są związkami nitrowymi, lecz estrami (nie zawierają wiązania C-NO₂).

Przypisy

↑ ^a ^b Buza Daniela, Sas Wojciech, Szczeciński Przemysław: Chemia organiczna. Kurs podstawowy. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2006, s. 256. ISBN 83-7207-657-X.
↑ J.D.Roberts, M.C. Caserio, Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1969

Zobacz też

[Chemia_organiczna.Kurs_podstawowy-1] Buza Daniela, Sas Wojciech, Szczeciński Przemysław: Chemia organiczna. Kurs podstawowy. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2006, s. 256. ISBN 83-7207-657-X.

[2] J.D.Roberts, M.C. Caserio, Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1969

[1]

[2]