Нитрозирование и нитрозилирование — два названия процесса преобразования органических соединений или комплексов металлов [1] в нитрозопроизводные , т. е. соединения, содержащие функциональность R−NO . Синонимия возникает из-за того, что функциональность R-NO можно интерпретировать двумя разными способами в зависимости от физико-химической среды:
Существует множество химических механизмов, с помощью которых этого можно достичь, включая ферменты и химический синтез.
Биологические функции оксида азота включают S-нитрозилирование , конъюгацию NO с цистеиновыми тиолами в белках, что является важной частью клеточной сигнализации . [2]
Нитрозирование обычно выполняется с помощью азотистой кислоты , образующейся при подкислении раствора нитрита натрия . Азотистая кислота нестабильна, и для высоких выходов требуется высокая скорость реакции. Перенос синтона NO + катализируется сильным нуклеофилом, таким как (в порядке возрастания эффективности) хлорид , бромид , тиоцианат или тиомочевина . Действительно, (мета)стабильные продукты нитрозирования ( алкилнитриты или нитрозамины ) также могут нитрозироваться в таких условиях; и равновесие может быть смещено в любом желаемом направлении. При отсутствии движущей силы тионитрозы образуются из нитрозаминов, которые образуются из нитритных эфиров, которые образуются из азотистой кислоты. [3]
Некоторые формы кислоты Льюиса также усиливают электрофильность переносчиков NO + , но кислота не обязательно должна быть бренстедовской: нитропруссид , например, нитрозаты, лучше всего проявляющие себя в нейтрально-щелочных условиях. Соли Руссена могут реагировать аналогичным образом, но неясно, выделяют ли они NO + или NO • . [4]
В целом, оксид азота является плохим нитрозантом, несмотря на реакции типа Траубе . Но атмосферный кислород может окислять оксид азота до диоксида азота , который и образует нитрозат. Альтернативно, ионы меди катализируют диспропорционирование в NO + и NO − . [5]
Нитрозосоединения , такие как нитрозобензол , обычно получают окислением гидроксиламинов :
В принципе, NO + может непосредственно замещать ароматическое кольцо, но кольцо должно быть существенно активировано, поскольку NO + примерно на 14 Бел менее электрофилен, чем NO+
2[6] В отличие от электрофильного ароматического замещения , высвобождение протона в растворитель обычно является лимитирующим фактором, и реакция может быть подавлена в сверхкислых условиях. [7]
Избыток NO + обычно окисляет изначально нитрозопродукт до нитросоединения или соли диазония. [8]
S -нитрозотиолы обычно получают путемконденсации тиола иазотистой кислоты : [9]
Они склонны к диспропорции по отношению к дисульфиду и оксидам азота . [10]
Хотя такие катионы не были выделены, нитрозирующие реагенты, вероятно, координируются с сульфидами без водородного заместителя . [11]
Сульфинаты и сульфиновые кислоты дважды добавляются к азотистой кислоте , так что исходный нитрозопродукт (из первого добавления) восстанавливается до дисульфонилгидроксиламина. Вариантом этого процесса с бисульфитом является метод производства гидроксиламина Рашига . [12]
O - нитрозосоединения похожи на S - нитрозосоединения, но менее реакционноспособны, поскольку атом кислорода менее нуклеофилен , чем атом серы. Образование алкилнитрита из спирта и азотистой кислоты является распространенным примером: [13]
N - Нитрозамины возникают в результате реакции источников нитрита с аминосоединениями . Обычно эта реакция происходит, когда нуклеофильный азот вторичного амина атакует азот электрофильного иона нитрозония : [14]
Если амин вторичный, то продукт стабилен, но первичные амины разлагаются в кислоте до соответствующего катиона диазония , а затем атакуют любой близлежащий нуклеофил. Нитрозацию первичного амина иногда называют дезаминированием . [15]
Стабильные вторичные нитрозамины являются канцерогенами для грызунов. Считается, что эти соединения нитрозируют первичные амины в кислой среде желудка, а образующиеся ионы диазония алкилируют ДНК, что приводит к раку.