Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Нитроалканы

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Содержание статьи

Нитроалканы (нитропарафины) - производные углеводородов, содержащие одну или несколько нитрогрупп $-NO_2$.

Строение и номенклатура нитроалканов

Нитрогруппа имеет плоское (планарное строение) атомы азота и кислорода находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации. Электронное строение может быть представлена в виде двух предельных структур, в которых один из атомов кислорода образует с атомом азота двойную, а второй - семиполярную связь.



Рисунок 1.

По размещению нитрогруппы в углеродной цепи нитроалканы подразделяют на первичные, вторичные и третичные. Названия нитроалканов образуют добавлением префикса нитро- к названию соответствующего углеводорода с указанием положения нитрогруппы в углеродном цепи:



Рисунок 2.

Свойства нитроалканов

Нитроалканы - бесцветные жидкости, которые имеют приятный запах и перегоняются без разложения, мало растворимы в воде, токсичны, не вызывают коррозии металлов, их водные растворы имеют нейтральную реакцию, температуры кипения у них выше, чем у спиртов или карбонильных соединений. Высокомолекулярные нитроалканы - высококипящие жидкости или твердые низкоплавкие вещества, бесцветные или светло-желтого цвета, тяжелее воды и в ней не растворяются, имеют запах горького миндаля. Нитроалканы, содержащие подвижные атомы водорода у атома углерода, является таутомерными соединениями (нитро-ацинитротаутометрия):



Рисунок 3.

Готовые работы на аналогичную тему

В щелочной среде они образуют соли нитроновое кислот:



Рисунок 4.

Из солей первичных нитроалканов в водных растворах на холоде при действии минеральных кислот могут образовываться альдегиды, а из солей вторичных нитроалканов - кетоны. Натриевые соли нитроновох кислот, в отличие от самих нитроалканов, легко взаимодействуют с галогенами ($Cl_2$, $Br_2$, $I_2$), образуя галогенопроизводные с атомом галогена и нитрогруппой у одного атома углерода.



Рисунок 5.

Из солей вторичных нитроалканов образуются моногалогенопроизводные, из натриевых солей первичных нитроалканов (с избытком галогена) - дигалогенопроизводные. Реакция используется как качественная. Характерная реакционная способность нитроалканов обусловлена как склонностью нитрогруппы к различным преобразованиям, так и ее влиянием на другие реакционные центры в молекуле. Нитрогруппу в нитроалканах можно восстановить до нитрозо-, гидроксиламинокислоты или аминогруппы; нитрогруппа может отщеплятся в виде нитрит-иона. Первичные нитроалканы в слабощелочной среде вступают в реакцию конденсации с альдегидами и кетонами, образуя нитроалканолы. Реакция происходит по типу альдольной конденсации и завершается образованием ненасыщенных нитросоединений:



Рисунок 6.

В аналитической практике используется разное отношение первичных, вторичных и третичных нитроалканов к азотистой кислоте:

  1. Первичные нитроалканы образуют бесцветные нитроловые кислоты, при растворении которых в щелочах образуются окрашенные в ярко-красный цвет соли.

    Нитроловые кислоты. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

    Рисунок 7. Нитроловые кислоты. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

  2. Вторичные нитроалканы образуют псевдонитролы - нейтральные соединения, окрашенные в синий цвет:

    Псевдонитролы. Автор24 - интерне-биржа студенческих работ

    Рисунок 8. Псевдонитролы. Автор24 - интерне-биржа студенческих работ

  3. Третичные нитроалканы с $HNO_2$ не взаимодействуют. Первичные и вторичные нитроалканы при нагревании с 85% $H_2SO_4$ подвергаются гидролизу с образованием карбоновых кислот и солей гидроксиламина (промышленный способ получения гидроксиламина и некоторых карбоновых кислот):

    $R-CH_2-NO_2 + H_2SO_4 + H_2O \to RCOOH + [NH_3OH]^+ {HSO_4}^-$

    Нитроалканы легко восстанавливаются водородом в момент выделения или при воздействии $LiAlH_4$ и $NaBH_4$ в кислой среде с образованием аминов:



    Рисунок 9.

    Восстановление нитроалканов может происходить в кислой и щелочной среде или электрохимическим путем. В качестве катализаторов используют железные опилки, $Sn$ и $Zn$, при каталитическом гидрировании - при наличии $Ni$-Ренея, $Pd / C$ или $Pd / PbCO3$. В нитроалканах акцепторное влияние $NO_2$-группы резко повышает реакционную способность по отношению к нуклеофильным реагентам и усложняет реакции с электрофилами.

Применение нитроалканов

По характеру действия на живой организм нитроалканы условно разделяют на токсические и лекарственные вещества. Токсичные вещества: инсектициды (эфиры фосфорной кислоты), фумиганты (хлорпикрин), фунгициды, гербициды. Наркотическое действие проявляют нитрометан, 2-нитроэтан, 1-нитропропан. Производные нитрофурана используются как антибактериальные препараты (нитрофурал, фуразолидон, нитрофурантоин и др.), сердечно-сосудистые (нитроглицерин, пентаеритрилу тетранитрат, изосорбида динитрат), антикоагулянты (нитрофарин), антихолинэстеразные (фосфакол, армин), антигельминтные (производные фенилсалициланилиду), антипротозойные ( тинидазол, метронидазол), антибиотики (хлорамфеникол, п-нитробензилпеницилин и др.).

Нитроалканы участвуют в биохимических процессах, влияющих на реакции окисления-восстановления и окислительного фосфорилирования. В организме нитроалканы восстанавливаются белком фередоксином и флавиновыми коферментами. В природе встречается ограниченное количество производных нитроалканов, среди которых антибиотики и канцерогенные вещества. Хлорамфеникол - антибиотик широкого спектра действия, содержащий ароматическую нитрогруппу, выделенный в кристаллическом виде из культур Streptomyces venezuelae; 2-нитроимидазол (Азомицин), выделенный из Nocardia mesenterica, активен против простейших одноклеточных организмов; аристохолови кислоты, выделенные из растений семейства Aristocholiaceae, проявляют слабую противоопухолевую и бактериостатической активностью; 3-нитропропионова кислота - кислотный компонент гликозида гиптагену, выделенного из корня яванского дерева Miptaga madablota, содержится в корнях Viola odorata, в грибах Aspergillus flavus, Penicillium atrovenetum и Aspengillus oryzae в растении Indigofena endecaphylla (семья Fabaceae) 1-фенил-2-нитроэтан, выделенный из древесины и коры Aniba canella и Octotea pcetiosa (семья Lauraceae), входит в состав некоторых эфирного масел и имеет характерный запах.

Замечание 1

Алифатические нитроалканы используют как растворители эфирцелюлозных лаков, виниловых полимеров, для очистки минеральных масел.

Сообщество экспертов Автор24

Автор этой статьи

Автор статьи

Олег Лебедь

Эксперт по предмету «Химия»

Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис