Оксид азота - Nitric oxide

Не следует путать с оксидом азота или закиси азота .
Эта статья о молекуле. Для использования оксида азота в качестве лекарства или в биологии см. Биологические функции оксида азота .
Формула скелета оксида азота с длиной связи
Формула скелета, показывающая две неподеленные пары и одну трехэлектронную связь
Модель, заполняющая пространство оксида азота
Имена
Название ИЮПАК
Оксид азота
Систематическое название ИЮПАК
Оксидоназот (•) (добавка)
Другие имена
Оксид азота Оксид азота Оксид
азота
(II)
Оксонитроген
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.030.233 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
451
КЕГГ
Номер RTECS
UNII
Номер ООН 1660
  • InChI = 1S / NO / c1-2 проверитьY
    Ключ: MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / NO / c1-2
    Ключ: MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYAI
  • [N] = O
Характеристики
N O
Молярная масса 30,006  г · моль -1
Появление Бесцветный газ
Плотность 1,3402 г / л
Температура плавления -164 ° С (-263 ° F, 109 К)
Точка кипения -152 ° С (-242 ° F, 121 К)
0,0098 г / 100 мл (0 ° C)
0,0056 г / 100 мл (20 ° C)
1.0002697
Состав
линейная ( точечная группа C ∞ v )
Термохимия
210,76 Дж / (К · моль)
91,29 кДж / моль
Фармакология
R07AX01 ( ВОЗ )
Данные лицензии
Вдыхание
Фармакокинетика :
хороший
через легочное капиллярное русло
2–6 секунд
Опасности
Основные опасности
Паспорт безопасности Внешний SDS
Пиктограммы GHS GHS04: Сжатый газGHS03: ОкисляющийGHS05: КоррозийныйGHS06: Токсично
Сигнальное слово GHS Опасность
H270 , H280 , H330 , H314
P244 , P260 , P220 , P280 , P304 + 340 + 315 , P303 + 361 + 353 + 315 , P305 + 351 + 338 + 315 , P370 + 376 , P403 , P405
NFPA 704 (огненный алмаз)
3
0
3
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
315 частей на миллион (кролик, 15  мин )
854 частей на миллион (крыса, 4  ч )
2500 частей на миллион (мышь, 12 минут)
320 частей на миллион (мышь)
Родственные соединения
Связанные оксиды азота
 Пятиокись азота

Четырехокись азота
Трехокись
азота Двуокись азота
Закись азота
Нитроксил (восстановленная форма)
Гидроксиламин (гидрогенизированная форма)

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Оксид азота ( оксид азота или монооксид азота) - бесцветный газ с формулой NO . Это один из основных оксидов азота . Оксид азота - это свободный радикал : у него есть неспаренный электрон , который иногда обозначается точкой в ​​его химической формуле (· N = O или · NO). Оксид азота также представляет собой гетероядерную двухатомную молекулу , класс молекул, изучение которых породило ранние современные теории химической связи .

Оксид азота, важный промежуточный продукт в промышленной химии , образуется в системах сгорания и может образовываться при ударе молнии во время грозы. У млекопитающих, включая человека, оксид азота является сигнальной молекулой во многих физиологических и патологических процессах. В 1992 году он был объявлен « молекулой года ». Нобелевская премия по физиологии и медицине 1998 года была присуждена за открытие роли оксида азота в качестве сигнальной молекулы сердечно-сосудистой системы.

Оксид азота не следует путать с диоксидом азота (NO 2 ), коричневым газом и основным загрязнителем воздуха , а также с закисью азота (N 2 O), анестетиком .

Реакции

С двух- и трехатомными молекулами

При конденсации в жидкость оксид азота димеризуется до диоксида азота , но эта ассоциация слабая и обратимая. Расстояние N – N в кристаллическом NO составляет 218 пм, что почти в два раза больше расстояния N – O.

Поскольку теплота образования · NO является эндотермической , NO может разлагаться на элементы. Каталитические нейтрализаторы в автомобилях используют эту реакцию:

2 НЕТ → O 2 + N 2

Под воздействием кислорода оксид азота превращается в диоксид азота :

2 НО + О 2 → 2 НЕТ 2

Предполагается, что это преобразование происходит через промежуточное звено ONOONO.

В воде оксид азота реагирует с кислородом с образованием азотистой кислоты (HNO 2 ). Считается, что реакция протекает по следующей стехиометрии :

4 NO + O 2 + 2 H 2 O → 4 HNO 2

Оксид азота реагирует с фтором , хлором и бромом с образованием нитрозилгалогенидов, таких как нитрозилхлорид :

2 NO + Cl 2 → 2 NOCl

С NO 2 , также являющимся радикалом, NO соединяется с образованием ярко-голубого триоксида азота :

НЕТ + НЕТ 2 ⇌ ВКЛ-НЕТ 2

Органическая химия

Присоединение фрагмента оксида азота к другой молекуле часто называют нитрозилированием . Реакция Трауба является дополнением из двух эквивалентов оксида азота на качестве енолята , давая diazeniumdiolate (также называемый nitrosohydroxylamine ). Продукт может подвергаться последующей ретроальдольной реакции , давая общий процесс, аналогичный галоформной реакции . Например, оксид азота реагирует с ацетоном и алкоксидом с образованием диазениядиолата в каждом α-положении с последующей потерей метилацетата в качестве побочного продукта :

Реакция Траубе

Эта реакция, которая была открыта около 1898 года, по-прежнему представляет интерес для исследований пролекарств оксида азота . Оксид азота может также напрямую взаимодействовать с метоксидом натрия , в конечном итоге образуя формиат натрия и закись азота посредством N- метоксидиазениядиолата.

Координационные комплексы

Основная статья: Металл нитрозил

Оксид азота реагирует с переходными металлами с образованием комплексов, называемых нитрозилами металлов . Наиболее распространенным способом связывания оксида азота является терминальный линейный тип (M-NO). В качестве альтернативы оксид азота может служить одноэлектронным псевдогалогенидом. В таких комплексах группа M-N-O характеризуется углом от 120 ° до 140 °. Группа NO может также соединять металлические центры через атом азота в различных геометрических формах.

Производство и подготовка

В коммерческих условиях, оксид азота получают путем окисления из аммиака при 750-900 ° С (обычно при 850 ° С) с платиной в качестве катализатора в процессе Оствальда :

4 NH 3 + 5 O 2 → 4 NO + 6 H 2 O

Некаталитическая эндотермическая реакция кислорода (O 2 ) и азота (N 2 ), которая осуществляется при высокой температуре (> 2000 ° C) с помощью молнии, не была развита в практический коммерческий синтез (см. Процесс Биркеланда-Эйда ):

N 2 + O 2 → 2 НЕТ

Лабораторные методы

В лаборатории, оксид азота удобно генерируется путем уменьшения разбавленной азотной кислоты с медью :

8 HNO 3 + 3 Cu → 3 Cu (NO 3 ) 2 + 4 H 2 O + 2 NO

Альтернативный путь включает восстановление азотистой кислоты в форме нитрита натрия или нитрита калия :

2 NaNO 2 + 2 NaI + 2 H 2 SO 4 → I 2 + 2 Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + 2 NO
2 NaNO 2 + 2 FeSO 4 + 3 H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 NaHSO 4 + 2 H 2 O + 2 NO
3 KNO 2 + KNO 3 + Cr 2 O 3 → 2 K 2 CrO 4 + 4 NO

Путь сульфата железа (II) прост и использовался в студенческих лабораторных экспериментах. Так называемые соединения NONOate также используются для образования оксида азота.

Обнаружение и анализ

Оксид азота (белый) в клетках хвойных деревьев , визуализация с использованием DAF-2 DA (диаминофлуоресцеиндиацетат)

Концентрацию оксида азота можно определить с помощью хемилюминесцентной реакции с участием озона . Образец, содержащий оксид азота, смешан с большим количеством озона. Оксид азота реагирует с озоном с образованием кислорода и диоксида азота , сопровождаясь испусканием света ( хемилюминесценция ):

NO + O 3 → NO 2 + O 2 + hν

которую можно измерить с помощью фотоприемника . Количество производимого света пропорционально количеству оксида азота в образце.

Другие методы тестирования включают электроанализ (амперометрический подход), где · NO реагирует с электродом, вызывая изменение тока или напряжения. Обнаружение радикалов NO в биологических тканях особенно сложно из-за короткого времени жизни и концентрации этих радикалов в тканях. Один из немногих практических методов - спиновый захват оксида азота комплексами дитиокарбамата железа и последующее обнаружение комплекса мононитрозил-железо с помощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Существует группа флуоресцентных индикаторов красителей , которые также доступны в ацетилированной форме для внутриклеточных измерений. Наиболее распространенное соединение - 4,5-диаминофлуоресцеин (DAF-2).

Воздействие на окружающую среду

Основная статья: NOx

Выпадение кислотных дождей

Оксид азота реагирует с гидропероксирадикалом (HO 2 • ) с образованием диоксида азота (NO 2 ), который затем может реагировать с гидроксильным радикалом ( • OH ) с образованием азотной кислоты (HNO 3 ):

· NO + HO 2 • → • NO 2 + • OH
· NO 2 + • OH → HNO 3

Азотная кислота, наряду с серной кислотой , способствует выпадению кислотных дождей .

Истощение озонового слоя

· NO участвует в разрушении озонового слоя . Оксид азота реагирует со стратосферным озоном с образованием O 2 и диоксида азота:

· NO + O 3 → NO 2 + O 2

Эта реакция также используется для измерения концентрации · NO в контрольных объемах.

Предшественник NO 2

Как видно из раздела «Кислотное осаждение», оксид азота может превращаться в диоксид азота (это может происходить с гидропероксирадикалом HO 2 • или двухатомным кислородом O 2 ). Симптомы кратковременного воздействия диоксида азота включают тошноту, одышку и головную боль. Долгосрочные эффекты могут включать нарушение иммунной и респираторной функции.

Биологические функции

Основная статья: Биологические функции оксида азота

NO представляет собой газообразную сигнальную молекулу . Это ключевой биологический посредник позвоночных , играющий роль во множестве биологических процессов. Это биопродукт практически всех типов организмов, включая бактерии, растения, грибы и клетки животных.

Оксид азота, релаксирующий фактор эндотелия (EDRF), эндогенно биосинтезируется из L- аргинина , кислорода и NADPH различными ферментами синтазы оксида азота (NOS) . Восстановление неорганического нитрата может также привести к образованию оксида азота. Одна из основных ферментативных мишеней оксида азота - гуанилилциклаза . Связывание оксида азота с гемовой областью фермента приводит к активации в присутствии железа. Оксид азота обладает высокой реакционной способностью (срок службы составляет несколько секунд), но при этом свободно диффундирует через мембраны. Эти свойства делают оксид азота идеальным для транзиторной паракринной (между соседними клетками) и аутокринной (внутри одной клетки) сигнальной молекулы. Как только оксид азота превращается в нитраты и нитриты кислородом и водой, клеточная передача сигналов деактивируется.

Эндотелий (внутренняя обшивка) из кровеносных сосудов использует оксид азота , чтобы сигнализировать окружающим гладкие мышцы , чтобы расслабиться, в результате вазодилатации и увеличение кровотока. Силденафил (Виагра) - это препарат, который использует путь оксида азота. Силденафил не продуцирует оксид азота, но усиливает сигналы, которые идут по ходу пути оксида азота, защищая циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) от деградации цГМФ-специфической фосфодиэстеразой типа 5 (ФДЭ5) в пещеристом теле , позволяя передавать сигнал. усиление, а значит, расширение сосудов . Другой эндогенный газовый переносчик, сероводород (H 2 S), взаимодействует с NO, вызывая вазодилатацию и ангиогенез совместным образом.

При носовом дыхании в организме образуется оксид азота, а при ротовом дыхании - нет.

Охрана труда

В США Управление по охране труда (OSHA) установило законный предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия оксида азота на рабочем месте на уровне 25 частей на миллион (30 мг / м 3 ) в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) установила предел рекомендуемой экспозиции (REL) от 25 частей на миллион (30 мг / м 3 ) в течение 8-часового рабочего дня. При уровне 100 ppm оксид азота сразу же опасен для жизни и здоровья .

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки