Grupa nitrowa
Grupa nitrowa – grupa funkcyjna związków organicznych o wzorze ogólnym −NO
2, składająca się z jednego atomu azotu i dwóch atomów tlenu przyłączonych do azotu. Związki zawierające grupę nitrową to nitrozwiązki lub związki nitrowe.
Struktura
edytujZ powodu delokalizacji elektronów tworzących wiązania grupy nitrowej, jej struktury nie można opisać prawidłowo klasycznym wzorem kreskowym. Możliwe jest przedstawienie dwóch struktur granicznych lub struktury uśrednionej:
Grupa NO
2 w związkach nitrowych przyłączona jest do atomu węgla reszty organicznej, w odróżnieniu od estrów azotanowych, w których przyłączona jest do atomu tlenu (R−O−NO
2). Atom azotu grupy nitrowej jest więc na formalnym stopniu utlenienia III, natomiast w estrach azotanowych na V.
Przykłady związków nitrowych:
- nitrometan – CH
3NO
2 - nitrobenzen – PhNO
2 - kwas pikrynowy
Wbrew swoim nazwom, związkami nitrowymi nie są natomiast nitrogliceryna ani nitroceluloza, będące estrami azotanowymi.
Właściwości chemiczne i zastosowania
edytujGrupę nitrową wprowadza się do związków organicznych w reakcji nitrowania.
Grupa nitrowa posiada jedne z najsilniejszych własności elektrofilowych spośród wszystkich grup występujących w związkach organicznych, gdyż na atomie azotu występuje silny deficyt ładunku ujemnego, wynikający z jego dodatniej polaryzacji względem atomów tlenu i węgla.
Ze względu na to, że w grupie nitrowej występują dwa silnie spolaryzowane wiązania azot-tlen, grupa ta posiada stosunkową wysoką energię własną.
Z kolei silne spolaryzowanie wiązania C−N powoduje stosunkowo niską energię tego wiązania, stąd związki nitrowe dość łatwo odszczepiają cząsteczkę dwutlenku azotu (NO
2) z utworzeniem karboanionu lub rodnika karbonylowego. Zjawisko to jest wykorzystywane w chemii organicznej do generowania karboanionów i rodników karbonylowych in situ. Związki nitrowe wykorzystuje się też powszechnie w reakcjach polimeryzacji jako inicjatory.
Reakcja odszczepienia dwutlenku azotu od związku organicznego może być inicjowana termicznie, świetlnie, poprzez katalizę kwasowo-zasadową oraz poprzez impuls elektryczny. Reakcja ta ma charakter silnie egzotermiczny, co powoduje, że raz zainicjowana biegnie już dalej samorzutnie. Z tego powodu związki nitrowe znajdują zastosowanie jako materiały wybuchowe i materiały pianotwórcze.
Do materiałów tych zalicza się:
Dwutlenek azotu jest inhibitorem enzymu odpowiedzialnego za kontrolę stężenia adrenaliny. Związki nitrowe zdolne dostarczyć organizmowi duże ilości dwutlenku azotu w krótkim czasie, tzw. nitraty, są stosowane w medycynie jak środek zapobiegający lub zmniejszający dolegliwości dławicowe.