Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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 .
Оксид 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 (•) [1] (добавка)
Другие имена
Оксид азота Оксид азота Оксид
азота
(II)
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.030.233 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 233-271-0
451
КЕГГ
Номер RTECS
  • QX0525000
UNII
Номер ООН1660
Характеристики
N O
Молярная масса30,006  г · моль -1
ВнешностьБесцветный газ
Плотность1,3402 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)
Показатель преломления ( n D )
1.0002697
Структура
Молекулярная форма
линейная ( точечная группа C ∞ v )
Термохимия
Стандартная мольная энтропия ( S o 298 )
210,76 Дж / (К · моль)
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 )
91,29 кДж / моль
Фармакология
Код УВД
R07AX01 ( ВОЗ )
Данные лицензии
  • EU  EMA :  по INN
Пути администрирования
Вдыхание
Фармакокинетика :
Биодоступность
хороший
Метаболизм
через ложе легочных капилляров
Биологический период полураспада
2–6 секунд
Опасности
Основные опасности
  • Смертельно при вдыхании
  • Вызывает сильные ожоги
  • Вызывает повреждение глаз
  • Разъедает дыхательные пути
[3]
Паспорт безопасностиВнешний SDS
Пиктограммы GHS[2] [3]
Сигнальное слово GHSОпасность
Формулировки опасности GHS
H270 , H280 , H330 , H314 [2] [3]
Меры предосторожности GHS
P244 , P260 , P220 , P280 , P304 + 340 + 315 , P303 + 361 + 353 + 315 , P305 + 351 + 338 + 315 , P370 + 376 , Р403 , Р405 [2] [3]
NFPA 704 (огненный алмаз)
Flammability code 0: Will not burn. E.g. waterHealth code 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasReactivity code 3: Capable of detonation or explosive decomposition but requires a strong initiating source, must be heated under confinement before initiation, reacts explosively with water, or will detonate if severely shocked. E.g. hydrogen peroxideSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorateNFPA 704 четырехцветный алмаз
0
3
3
OX
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
ЛК 50 ( средняя концентрация )
315 частей на миллион (кролик, 15  мин )
854 частей на миллион (крыса, 4  ч )
2500 частей на миллион (мышь, 12 минут) [4]
LC Lo ( самый низкий опубликованный )
320 частей на миллион (мышь) [4]
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 [5] или окись азота) представляет собой бесцветный газ с формулой N O . Это один из основных оксидов азота . Оксид азота является свободным радикалом , т. Е. Имеет неспаренный электрон , который иногда обозначается точкой в ​​его химической формуле (· N = O или · NO). Оксид азота также представляет собой гетероядерную двухатомную молекулу , исторический класс, который провел исследования, породившие ранние современные теории химической связи . [6]

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. [7] Он был провозглашен « Молекула года » в 1992 году [8] 1998 Нобелевской премии по физиологии и медицине была присуждена за открытие роли оксида азота , как сердечно - сосудистой сигнальной молекулы.

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 . [6]

Реакции [ править ]

С двух- и трехатомными молекулами [ править ]

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. [6]

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

2 НЕТ → O 2 + N 2 .

При воздействии кислорода оксид азота превращается в диоксид азота :

2 НО + О 2 → 2 НО 2 .

Предполагается, что это преобразование происходит через промежуточное звено ONOONO.

В воде оксид азота реагирует с кислородом и водой 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 : [6]

NO + NO 2 ⇌ ON − NO 2 .

Органическая химия [ править ]

Присоединение фрагмента оксида азота к другой молекуле часто называют нитрозилированием . Реакцию Траубе [9] является дополнением из двух эквивалентов оксида азота на качестве енолята , давая diazeniumdiolate (также называемый nitrosohydroxylamine ). [10] 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 как побочного продукта : [11]

Эта реакция, открытая около 1898 года, по-прежнему представляет интерес для исследований пролекарств оксида азота . Оксид азота может также непосредственно взаимодействовать с метоксидом натрия , в конечном итоге образуя формиат натрия и закись азота посредством N- метоксидиазениядиолата. [12]

Координационные комплексы [ править ]

Основная статья: нитрозил металла

Оксид азота реагирует с переходными металлами с образованием комплексов, называемых нитрозилами металлов . Наиболее распространенным способом связывания оксида азота является терминальный линейный тип (M-NO). [6] 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 геометриях.

Производство и подготовка [ править ]

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 [ править ]

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 лабораторных экспериментах студентов. Так называемые соединения NONOate также используются для образования оксида азота.

Обнаружение и анализ [ править ]

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 . [13] Образец, содержащий оксид азота, смешан с большим количеством озона. Оксид азота реагирует с озоном с образованием кислорода и диоксида азота , сопровождаясь излучением 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), когда · NO реагирует с электродом, вызывая изменение тока или напряжения. Обнаружение радикалов NO в биологических тканях особенно затруднено 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). [14] [15]

Существует группа флуоресцентных индикаторов красителей , которые также доступны в ацетилированной форме для внутриклеточных измерений. Наиболее распространенное соединение - 4,5-диаминофлуоресцеин (DAF-2). [16]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Основная статья: NOx

Выпадение кислотных дождей [ править ]

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 [ править ]

· 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 [ править ]

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. [17]

Биологические функции [ править ]

Основная статья: Биологические функции оксида азота

NO представляет собой газообразную сигнальную молекулу . [18] Это ключевой биологический посредник позвоночных , играющий роль во множестве биологических процессов. [19] Это известный биопродукт почти всех типов организмов, от бактерий до растений, грибов и клеток животных. [20]

Оксид азота, известный как релаксирующий фактор эндотелия (EDRF), эндогенно биосинтезируется из L- аргинина , кислорода и NADPH различными ферментами синтазы оксида азота (NOS) . [21] Восстановление неорганического нитрата может также служить для образования оксида азота. [22] Одной из основных ферментативных мишеней оксида азота является гуанилилциклаза . [23] Связывание оксида азота с гемовой областью фермента приводит к активации в присутствии железа. [23]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. [22] Как только оксид азота превращается в нитраты и нитриты кислородом и водой, клеточная передача сигналов деактивируется. [23]

Эндотелий (внутренняя обшивка) из кровеносных сосудов использует оксид азота , чтобы сигнализировать окружающим гладкие мышцы , чтобы расслабиться, что приводит к вазодилатации и увеличение кровотока. [22] Силденафил (Виагра) является распространенным примером препарата, который использует путь оксида азота. Силденафил не продуцирует оксид азота, но усиливает сигналы, которые находятся ниже по ходу пути оксида азота, защищая циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) от деградации цГМФ-специфической фосфодиэстеразой типа 5 (ФДЭ5) в пещеристом теле , обеспечивая передачу сигнала быть усиленным, и, следовательно, расширением сосудов .[21] Другой эндогенный газообразный передатчик, сероводород (H 2 S), взаимодействует с NO, вызывая расширение сосудов и ангиогенез. [24] [25]

Безопасность и гигиена труда [ править ]

В США Управление по охране труда (OSHA) установило законный предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия оксида азота на рабочем месте как 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 . [26]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Оксид азота (CHEBI: 16480)» . Химические объекты, представляющие биологический интерес (ChEBI) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
  2. ^ a b c «Окись азота - Регистрационное досье - ECHA» . Проверено 2 ноября 2020 .
  3. ^ a b c d "Паспорт безопасности - Оксид азота, сжатый - Регистрационное досье" (PDF) . Проверено 2 ноября 2020 .
  4. ^ a b «Оксид азота» . Немедленно опасные для жизни и здоровья концентрации (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  5. ^ Номенклатура неорганической химии ИЮПАК 2005 . PDF .
  6. ^ a b c d e Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ Хоу, YC; Янчук, А .; Ван, П.Г. (1999). «Современные тенденции развития доноров оксида азота». Текущий фармацевтический дизайн . 5 (6): 417–441. PMID 10390607 . 
  8. ^ Кулотта, Элизабет; Кошланд, Дэниел Э. младший (1992). "Отсутствие новостей - хорошая новость". Наука . 258 (5090): 1862–1864. Bibcode : 1992Sci ... 258.1862C . DOI : 10.1126 / science.1361684 . PMID 1361684 . 
  9. ^
    Не следует путать с синтезом пуринов Траубе .
  10. ^ Арулсами, Навамони; Боле, Д. Скотт (2006). «Синтез диазенийдиолатов из реакций оксида азота с енолатами». J. Org. Chem . 71 (2): 572–581. DOI : 10.1021 / jo051998p . PMID 16408967 . 
  11. ^ Траубе, Вильгельм (1898). "Ueber Synthesen stickstoffhaltiger Verbindungen mit Hülfe des Stickoxyds" . Annalen der Chemie Юстуса Либиха (на немецком языке). 300 : 81–128. DOI : 10.1002 / jlac.18983000108 .
  12. ^ Дероса, Франк; Кифер, Ларри К .; Храби, Джозеф А. (2008). «Оксид азота реагирует с метоксидом». Журнал органической химии . 73 (3): 1139–1142. DOI : 10.1021 / jo7020423 . PMID 18184006 . 
  13. ^ Fontijn, Артур .; Sabadell, Alberto J .; Ронко, Ричард Дж. (1970). «Однородное хемилюминесцентное измерение оксида азота с озоном. Значение для непрерывного селективного мониторинга газообразных загрязнителей воздуха». Аналитическая химия . 42 (6): 575–579. DOI : 10.1021 / ac60288a034 .
  14. ^ Ванин, А; Huisman, A; Ван Фаассен, Э (2002). Дитиокарбамат железа как спиновая ловушка для обнаружения оксида азота: подводные камни и успехи . Методы в энзимологии. 359 . С.  27–42 . DOI : 10.1016 / S0076-6879 (02) 59169-2 . ISBN 9780121822620. PMID  12481557 .
  15. ^ Нагано, Т; Йошимура, Т. (2002). «Биовизуализация оксида азота». Химические обзоры . 102 (4): 1235–70. DOI : 10.1021 / cr010152s . PMID 11942795 . 
  16. ^ Кодзима Н, Nakatsubo Н, Кикуче К, Кавахар S, Кирин Y, Nagoshi Н, Хират Y, Нагано Т (1998). «Обнаружение и визуализация оксида азота с новыми флуоресцентными индикаторами: диаминофлуоресцеинами». Анальный. Chem . 70 (13): 2446–2453. DOI : 10.1021 / ac9801723 . PMID 9666719 . 
  17. ^ «Центры по контролю и профилактике заболеваний» . NIOSH . 1 июля 2014 . Проверено 10 декабря 2015 .
  18. ^ Лю, Хунъин; Венг, Линъянь; Ян, Чи (2017-03-28). «Обзор электрохимических сенсоров на основе наноматериалов для H2O2, H2S и NO внутри клеток или выделяемых клетками» . Microchimica Acta . 184 (5): 1267–1283. DOI : 10.1007 / s00604-017-2179-2 . ISSN 0026-3672 . S2CID 21308802 .  
  19. ^ Веллер, Ричард, Может ли солнце быть полезным для вашего сердца? TedxGlasgow. Снято в марте 2012 г., опубликовано в январе 2013 г.
  20. ^ Roszer, T (2012) Биология субклеточного оксида азота. ISBN 978-94-007-2818-9 
  21. ^ a b Perez, Krystle M .; Лафон, Мэтью (ноябрь 2015 г.). «Силденафил у доношенных и недоношенных детей: систематический обзор». Клиническая терапия . 37 (11): 2598–2607.e1. DOI : 10.1016 / j.clinthera.2015.07.019 . ISSN 0149-2918 . PMID 26490498 .  
  22. ^ a b c Страйер, Люберт (1995). Биохимия, 4-е издание . WH Freeman and Company. п. 732. ISBN 978-0-7167-2009-6.
  23. ^ a b c T., Хэнкок, Джон (2010). Передача сигналов клеток (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199232109. OCLC  444336556 .
  24. ^ Сабо, Чаба; Колетта, Чиро; Чао, Селия; Модис, Каталин; Щесны, Бартош; Папапетропулос, Андреас; Хельмич, Марк Р. (23.07.2013). «Полученный из опухоли сероводород, продуцируемый цистатионин-β-синтазой, стимулирует биоэнергетику, пролиферацию клеток и ангиогенез при раке толстой кишки» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (30): 12474–12479. Bibcode : 2013PNAS..11012474S . DOI : 10.1073 / pnas.1306241110 . ISSN 1091-6490 . PMC 3725060 . PMID 23836652 .   
  25. ^ Altaany, Заид; Ян, Гуандун; Ван, Руи (июль 2013 г.). «Перекрестные помехи между сероводородом и оксидом азота в эндотелиальных клетках» . Журнал клеточной и молекулярной медицины . 17 (7): 879–888. DOI : 10.1111 / jcmm.12077 . ISSN 1582-4934 . PMC 3822893 . PMID 23742697 .   
  26. ^ «Оксид азота» . Национальный институт охраны труда и здоровья . Проверено 20 ноября 2015 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Батлер А. и Николсон Р.; «Жизнь, смерть и НЕТ». Кембридж 2003. ISBN 978-0-85404-686-7 . 
  • van Faassen, EE; Ванин, А.Ф. (ред.); «Радикалы для жизни: различные формы оксида азота». Эльзевир, Амстердам, 2007. ISBN 978-0-444-52236-8 . 
  • Игнарро, LJ (ред.); «Оксид азота: биология и патобиология». Academic Press, Сан-Диего, 2000. ISBN 0-12-370420-0 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 1311
  • «Оксид азота и его роль в здоровье и диабете» .
  • Микромасштабная химия газов: эксперименты с оксидами азота
  • Ваш мозг загружается как компьютер - новое понимание биологической роли оксида азота.
  • Оценка потенциала оксида азота в диабетической стопе
  • Новые открытия в отношении оксида азота могут быть лекарствами от шизофрении
  • Оксид азота в химической базе данных
  • «Концентрации, непосредственно опасные для жизни или здоровья (IDLH): оксид азота» . Национальный институт охраны труда и здоровья .