Нитросоединения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Нитросоединения — органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп —NO2. Под нитросоединениями обычно подразумевают C-нитросоединения, в которых нитрогруппа связана с атомом углерода (нитроалканы, нитроалкены, нитроарены). O-нитросоединения и N-нитросоединения выделяют в отдельные классы — нитроэфиры (органические нитраты) и нитрамины[1].

Номенклатура[править | править вики-текст]

В зависимости от строения радикала R, различают алифатические (предельные и непредельные), ациклические, ароматические и гетероциклические нитросоединения. По характеру углеродного атома, с которым связана нитрогруппа, нитросоединения подразделяются на первичные, вторичные и третичные.

Нитросоединения изомерны эфирам азотистой кислоты HNO2 (R-ONO)

Строение нитрогруппы[править | править вики-текст]

Строение нитрогруппы в молекуле нитрометана

Нитрогруппа имеет плоскую конфигурацию. Атомы азота и кислорода находятся в состоянии sp2-гибридизации, а связи N-O равноценны (промежуточные между одинарной и двойной) и имеют длину 0,122 нм, угол O-N-O равен 127°, длина связи C-N составляет 0,147 нм. Атомы C, N, O лежат в одной плоскости.

При наличии α-атомов водорода (в случае первичных и вторичных алифатических нитросоединений) возможна таутомерия между нитросоединениями и нитроновыми кислотами (аци-формами нитросоединений):

Nitro-aci-Nitro-Tautomerie Nitroethan.svg

Получение[править | править вики-текст]

\mathsf{C_2H_5Br + AgNO_2 \rightarrow C_2H_5NO_2 + AgBr}
  • Нитрование
    • Реакция Коновалова -- для алифатических углеводородов. Бывает неудобной по причине образования смеси нитросоединений:
      \mathsf{C_3H_8 + HNO_3 \rightarrow CH_3CH(NO_2)CH_3 + CH_3CH_2CH_2NO_2 + CH_3CH_2NO_2 + CH_3NO_2}
    • Нитрование ароматических углеводородов.
  • Окисление аминов

Физические свойства[править | править вики-текст]

Низшие нитроалканы являются бесцветными жидкостями, ароматические нитроалканы — бесцветными или желтоватыми легкоплавкими твёрдыми веществами со специфическим запахом, в воде практически нерастворимыми.

В УФ-спектрах алифатических нитросоединений обнаруживается интенсивная полоса с λmax=200-210 нм и слабая полоса при 270—280 нм. Для ароматических нитросоединений характерна полоса в районе 250—300 нм.

В ЯМР 1H-спектрах химические сдвиги для атома водорода в α-положении находятся в районе 4-6 м.д.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Реакции замещения

Нитрогруппа является одной из самых сильных электроноакцепторных групп. Поэтому в реакциях электрофильного замещения в ароматических соединениях направляет заместитель в мета-положение. Для алифатических соединений нитрогруппа также затрудняет реакции электрофильного замещения и облегчает реакции нуклеофильного замещения, что с успехом используется в органическом синтезе

По химическому поведению нитросоединения обнаруживают определенное сходство с азотной кислотой. Это сходство проявляется при окислительно-восстановительных реакциях.

Восстановление нитросоединений (реакция Зинина)
\mathsf{RNO_2 \xrightarrow[]{[H]} RNH_2 + 2H_2O}
Реакции конденсации (реакция Анри)
Таутомерия нитросоединений.
Реакции с разрывом C-N связей

Первичные и вторичные нитросоединения способны отщеплять нитрогруппу, образуя соответствующие карбонильные соединения (реакция Нефа):

\mathsf{R_2CHNO_2 \rightarrow R_2CO}

Важнейшие представители[править | править вики-текст]

Применяют в производстве красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ.

Примечания[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  • Кнунянц И. Л. и др. т.3 Мед-Пол // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1992. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.