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:

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:

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.

Schéma nitrace do dalších stupňů

Alkylace nitrobenzenu