Struktura

Vlastnosti a reakce nitroderivátů

Vlastnosti nitrosloučenin

Fyzikální vlastnosti nitrosloučenin

Převažují bezbarvé nebo nažloutlé kapaliny slabého zápachu (nitromethan, nitroethan); v aromatické řadě jsou nažloutlé až žluté kapaliny (nitrobenzen), případně žluté krystalické látky (trinitrotoluen TNT, nitronaftalen). Jsou nerozpustné ve vodě, dobře se rozpouštějí v organických rozpouštědlech (benzen, aceton). Vyznačují se typickým zápachem; nitroderiváty benzenu a jeho deriváty mají hořkomandlový zápach, terc. butylová skupina dodává typický zápach „pižma“. Mají menší hustotu než voda.

Biologické vlastnosti nitrosloučenin

Nitrosloučeniny jsou většinou toxické. V lidském organismu jsou přeměňovány na dusičnanové a dusitanové aniony. Ty mění vazbu hemoglobinu ke kyslíku, váží se místo kyslíku se na hemoglobin. Napadají nervový systém. Některé způsobují ekzémy.

Chemické vlastnosti a reakce nitrosloučenin

Vazby, které vycházejí z dusíkového atomu ke kyslíkům, jsou rovnocenné a stejně dlouhé. Nitroskupina dodává sloučeninám polární charakter. Skupina se vyznačuje - M a - I efektem.

Redukce nitroskupiny

může probíhat do různého stupně. Velkou roli hraje pH: v kyselém prostředí je produktem amin, v neutrálním prostředí hydroxylamin, v bazickém prostředí je konečným produktem hydrazobenzen. Prvním redukčním produktem jsou nitrososloučeniny, které obvykle nelze zachytit. Nitroskupinu lze zredukovat až na aminoskupinu pomocí kovu a kyseliny nebo vodíkem za přítomnosti katalyzátoru.

   Redukce na arylhydroxylaminy

Lze použít Zn prach v roztoku NH4Cl.

                                        nitrososloučenina                    arylhydroxylamin

   Redukce v kyselém prostředí - Bechampova reakce

Historicky velmi významná reakce, dnes již spíše jen k laboratorním preparacím. Jako činidlo se používá železo, cín nebo zinek v prostředí kyseliny chlorovodíkové (Fe, HCl). Kyselina chlorovodíková se během reakce regeneruje, její potřeba je jen 3% stechiometrického množství:

Fe + 2 HCl → FeCl2 + 2 H             

 FeCl2 + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2 HCl

  

Schéma redukce nitroskupiny v kyselém prostředí

   Redukce v zásaditém prostředí

Provádí se působením zinku a hydroxidu sodného (Zn + NaOH). Vznikají až hydrazosloučeniny:

     obrazek

Redukce nitroskupiny v zásaditém prostředí

   Redukce katalytická

Provádí se jako katalytická hydrogenace nitrosloučenin nebo nitrilů plynným vodíkem za přítomnosti katalyzátoru založeném na mědi nebo niklu (Cu,Ni/H2) při teplotě 250–300 °C.

Dnes se jedná o průmyslově nejvýznamnější výrobu aminosloučenin:

obrazek

Obr. 1: Schéma katalytické redukce nitrobenzenu

Elektrofilní substituce

Samotnou nitroskupinu nelze substituovat!

Nitroskupina má velký vliv na další substituce jádra. Má silný – M efekt, desaktivuje aromáty a substituce probíhá do polohy meta. Jestliže je v poloze o- nebo p- vůči hydroxylu, zvyšuje jeho kyselost.

obrazek

Scma nitrace do dalších stupňů

Alkylace nitrobenzenu

Zdroje

  1. JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.
  2. Pižmo [online]. [cit.  2.11. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Pi%C5%BEmo

Obrázky

 

Víte, že ...

Pižmo (mošus)

"je pronikavě páchnoucí látka, kterou produkují samci kabarů pižmových. Tato látka je podobná feromonům a jsou jí přikládány  afrodiziakální účinky. Pižmo se často využívalo v parfumerii jako tzv. fixátor k prodloužení trvanlivosti vůně. Lov kabarů je dnes z důvodu jejich ohrožení zakázán a pižmo je vyráběno synteticky"(2).

Syntetické náhražky pižma -  např. nitroaromáty (xylenové pižmo):

 xylenové pižmo

 

Popis obrázku chybí

Obr. 2: Kabar pižmový

Kabarové patří mezi nejstarobylejší žijící druhy přežvýkavců.

(Sibiř, Korea, Mongolsko, Sachalin,..)

Opakování

Elektrofilní aromatická substituce je typickou chemickou reakcí sloučenin s aromatickým charakterem. Probíhá v několika stupních. Prvním krokem je vznik elektrofilního činidla (např. nitroniový kat., sulfoniový kat., karboniový kat.):          

Aδ+― Bδ–A(+) (elektrofil) + B(–) (báze)

Elektrofil atakuje π-elektrony aromatického jádra za vzniku π-komplexu. Ten pomalu přechází na σ-komplex, přitom je aromaticita jádra je narušena. Nakonec dochází k odtržení protonu bází a obnoví se aromatický charakter.

Osobnosti

Content bechamp

16. 10. 1816 Bassing - 15. 4. 1908 Paříž

Obr.  3: Antoine  Béchamp

Profesor klinické chemie a farmacie na univerzitě Montpellier, 1857-1875; francouzský biolog, chemik, fyzik, lékař a farmaceut. Zabýval se kvasnými procesy a zkoumal příčiny nemocí. V této oblasti ho zastínil Pasteuer.

S jeho jménem je spojena redukce nitroskupiny kovem v kyselém prostředí.

           

Více si přečtěte v článku Pasteur kontra Bechamp:

http://www.celostnimedicina.cz/pasteur-kontra-bechamp.htm

http://www.gewo.info/health/antoine_bechamp.htm

Schéma

Content redukce nitroslou enin

Obr. 4: Mechanismus redukce nitrosloučenin

Kontrolní otázka

Znázorni redukci 1-nitronaftalenu v kyselém a zásaditém prrostředí!

 

 

Logolink