Dusitany - Nitrite

Nesmí být zaměňována s nitrid, dusičnan nebo oxid dusičitý.

Dusitany
Nitrit-Ion2.svg
Model vyplňování prostoru dusitanového iontu
Jména
Systematický název IUPAC
dioxidonitrát (1−)
Ostatní jména
dusitany
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Číslo ES
  • 233-272-6
UNII
Vlastnosti
NE−
2
Molární hmotnost46.005 g · mol−1
Konjugovaná kyselinaKyselina dusitá
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

The dusitany ion, který má chemický vzorec NE−
2. Dusitany (většinou dusitan sodný ) je široce používán v chemickém a farmaceutickém průmyslu.[1] Nitritový anion je v přírodě všudypřítomný meziprodukt v cyklu dusíku. Název nitrit může také odkazovat na organické sloučeniny se skupinou -ONO, které jsou estery kyselina dusitá.

Výroba

Dusitan sodný se vyrábí průmyslově průchodem „nitrózních výparů“ do vodného hydroxid sodný nebo uhličitan sodný řešení:[2][1]

Produkt se čistí rekrystalizací. Dusitany alkalických kovů jsou tepelně stabilní až do své teploty tání a dále (441 ° C pro KNO2). Dusitan amonný lze vyrobit z oxid dusný, N2Ó3, což je formálně anhydrid kyseliny dusité:

2 NH3 + H2O + N2Ó3 → 2 NH4NE2

Struktura

Dva kanonické struktury z NE−
2, které přispívají k rezonančnímu hybridu pro dusitanový ion.

Dusitanový ion má symetrickou strukturu (C.2v symetrie ), přičemž obě vazby N – O mají stejnou délku a úhel vazby asi 115 °. v teorie valenčních vazeb, je popisován jako a rezonanční hybrid se stejnými příspěvky ze dvou kanonických forem, které jsou vzájemnými zrcadlovými obrazy. v molekulární orbitální teorie, tady je sigma vazba mezi každým atomem kyslíku a atomem dusíku a delokalizován pi vazba vyrobeno z p orbitaly na atomech dusíku a kyslíku, která je kolmá k rovině molekuly. Negativní náboj iontu je rovnoměrně rozložen na dva atomy kyslíku. Atomy dusíku i kyslíku nesou a osamělý pár elektronů. Proto je dusitanový ion a Lewisova základna.

Reakce

Acidobazické vlastnosti

Rozměry trans-HONO (z mikrovlnné spektrum )

Dusitan je konjugovaná báze slabé kyseliny kyselina dusitá:

HNO2 ⇌ H+ + NE−
2;      pK.A ≈ 3,3 při 18 ° C[3]

Kyselina dusitá je také vysoce těkavá - v plynné fázi existuje převážně jako a trans-planární molekula. V řešení je nestabilní vzhledem k nepřiměřenost reakce:

3HNO2 (aq) ⇌ H3Ó+ + NE−
3 + 2NO

Tato reakce je pomalá při 0 ° C.[2] Přidání kyseliny k roztoku dusitanu v přítomnosti a redukční činidlo, jako je železo (II), je způsob, jak vyrobit oxid dusnatý (NE) v laboratoři.

Oxidace a redukce

Formální oxidační stav atomu dusíku v dusitanu je +3. To znamená, že může být buď oxidován na oxidační stavy +4 a +5, nebo redukován na oxidační stavy až −3. Standard redukční potenciály pro reakce přímo zahrnující kyselinu dusitou jsou uvedeny v následující tabulce:[4]

Poloviční reakceE0 (PROTI )
NE−
3 + 3 H+ + 2 e− ⇌ HNO2 + H2Ó		+0.94
2 HNO2 + 4 H+ + 4 e− ⇌ H2N2Ó2 + 2 H2Ó+0.86
N2Ó4 + 2 H+ + 2 e− ⇌ 2 HNO2+1.065
2 HNO2+ 4 H+ + 4 e− ⇌ N2O + 3 H2Ó+1.29

Údaje lze rozšířit tak, aby zahrnovaly produkty ve stavech s nižší oxidací. Například:

H2N2Ó2 + 2 H+ + 2 E− ⇌ N2 + 2 H2Ó;      E0 = +2,65 V

Oxidační reakce obvykle vedou k tvorbě dusičnan iont, s dusíkem v oxidačním stavu +5. Například oxidace s manganistan ion lze použít pro kvantitativní analýzu dusitanů (o titrace ):

5 NE−
2 + 2 MnO−
4 + 6 hodin+ → 5 NE−
3 + 2 mil2+ + 3 H2Ó

Produkt redukčních reakcí s dusitanovým iontem se mění v závislosti na použitém redukčním činidle a jeho síle. S oxid siřičitý, produkty jsou NO a N2Ó; s cínem (II) (Sn2+) výrobek je kyselina hyponitrous (H2N2Ó2); redukce až na amoniak (NH3) se vyskytuje u sirovodík. S hydrazinium kation (N
2H+
5) výrobek je kyselina hydrazoová (HN3), výbušná směs:

HNO2 + N
2H+
5 → HN3 + H2O + H3Ó+

které mohou dále reagovat s dusitany:

HNO2 + HN3 → N2O + N2 + H2Ó

Tato reakce je neobvyklá v tom, že zahrnuje sloučeniny s dusíkem ve čtyřech různých oxidačních stavech.[2]

Analýza dusitanů

Viz také: Test na dusitany

Dusitany detekuje a analyzuje Griessova reakce, zahrnující tvorbu tmavě červené barvy azobarvivo při léčbě a NE−
2-obsahující vzorek s kyselina sulfanilová a naftyl-l-amin v přítomnosti kyseliny.[5]

Koordinační komplexy

Dusitan je dvojznačný ligand a může tvořit širokou škálu koordinační komplexy vazbou na kovové ionty několika způsoby:[2]

  1. Když je darování od atomu dusíku do centra kovu, komplex je znám jako a nitro- komplex.
  2. Když je darování od jednoho atomu kyslíku do centra kovu, komplex je znám jako a nitrito- komplex.
  3. Oba atomy kyslíku se mohou darovat do kovového centra a tvořit a chelátovat komplex.
  4. Dusitanový iont může tvořit nesymetrický můstek mezi dvěma kovovými centry, darováním přes dusík k jednomu kovu a přes kyslík k druhému.
  5. Jeden atom kyslíku může přemostit do dvou kovových center.

Červený nitritový komplex [Co (NH3)5(ALE NE)]2+ je metastabilní, izomeruje na žlutou nitro komplex [Co (NH3)5(NE2)]2+. Příkladem chelatujícího dusitanu je [Cu (bipy)2(Ó2N)] NE3 - "bipy" je bidentátní ligand 2,2'-bypyridyl.[2]

Biochemie

Schematické znázornění cyklu mikrobiálního dusíku.[6][7] ANAMMOX je anaerobní oxidace amonia, DNRA je disimilační redukce dusičnanů na amonné a COMMAMOX je úplná oxidace amonia.

v nitrifikace, amonium se převádí na dusitany. Mezi důležité druhy patří Nitrosomonas. Jiné bakteriální druhy, jako např Nitrobacter, jsou odpovědné za oxidaci dusitanů na dusičnany.

Dusitany lze snížit na oxid dusnatý nebo amoniak mnoha druhy bakterií. Za hypoxických podmínek může dusitan uvolňovat oxid dusnatý, který způsobuje silný účinek vazodilatace. Bylo popsáno několik mechanismů pro přeměnu dusitanů na NO, včetně enzymatické redukce pomocí xanthinoxidoreduktáza, nitrit reduktáza, a ŽÁDNÁ syntáza (NOS), stejně jako neenzymatické kyselé nepřiměřenost reakce.

Toxicita

Existence dusitanových iontů ve vzorcích vody a zdrojích potravin pro lidi může způsobit různá onemocnění člověka. Například dusitany mohou produkovat N-nitrosaminy v přítomnosti sekundárních látek aminy které pravděpodobně způsobí rakovina žaludku. Tyto materiály mohou také reagovat s hemoglobin produkující methemoglobin, který snižuje kapacitu přenosu kyslíku v krvi v koncentraci 50 mg kg−1 kojenecké výživy u kojenců a malých dětí. Je třeba dodat, že přítomnost dusičnanů může způsobit stejný účinek v důsledku jeho přeměny na dusitany v zažívacím systému a / nebo mikrobiální redukcí v potravinářských výrobcích.[8]

Použití

Chemický prekurzor

Azobarviva a další barviva se připravují postupem nazývaným diazotace, který vyžaduje dusitany.[1]

Dusitany v konzervaci potravin a biochemii

Viz také: Zahřátá chuť

Dusitan sodný se používá pro vytvrzování masa, protože brání růstu bakterií, konkrétně brání botulismus. Dusitany inhibují klíčení endospór C. botulinum. V USA nelze maso označit jako „konzervované“ bez přidání dusitanu.[9][10][11] V některých zemích se sušené masné výrobky vyrábějí bez dusičnan nebo dusitany a bez dusitanů z rostlinného zdroje.[12]

U myší může jídlo bohaté na dusitany spolu s nenasycenými tuky zabránit hypertenzi, což je jedno vysvětlení zjevného zdravotního účinku Středomořská strava.[13]Doporučené maximální limity Světové zdravotnické organizace pro pitnou vodu jsou 50 mg L−1 a 3 mg L−1 pro dusitany a dusičnan ionty.[8]

Konzervování masa

V reakci na maso myoglobin „Dusitany dodávají produktu žádanou růžovočervenou„ čerstvou “barvu, například u hovězího masa. Toto používání dusitanu začalo ve středověku.[14] Historici[15] a epidemiologové[16] tvrdí, že rozšířené používání dusitanů při konzervování masa úzce souvisí s rozvojem průmyslového zpracování masa. V USA se dusitany formálně používají od roku 1925.

Organické dusitany

Ester dusitanu

v organická chemie, dusitany jsou estery kyseliny dusité a obsahují nitrosoxylovou funkční skupinu. Nitrosloučeniny obsahují C – NO2 skupina. Dusitany mají obecný vzorec RONO, kde R je aryl nebo alkyl skupina. Amylnitrit a další alkylnitrity se používají v medicíně k léčbě srdečních chorob a příležitostně se rekreačně používají pro jejich „spěch“ a prodloužení orgasmus, zejména u mužů. Klasika pojmenovaná reakce pro syntézu alkylnitritů je Meyerova syntéza[17][18] ve kterém alkylhalogenidy reagují s kovovými dusitany na směs s nitroalkany a dusitany.

Bezpečnost

Dusitany (požité) za podmínek, které vedou k endogennímu nitrosace byl klasifikován jako „Pravděpodobně karcinogenní pro člověka" (Skupina 2A ) od Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC), specializovaná agentura pro rakovinu Světová zdravotnická organizace (WHO) z Spojené národy.[19][20]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Laue W, Thiemann M, Scheibler E, Wiegand KW (2006). "Dusičnany a dusitany". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a17_265.
  2. ^ A b C d E Greenwood, str. 461–464
  3. ^ Databáze IUPAC SC Komplexní databáze publikovaných údajů o rovnovážných konstantách kovových komplexů a ligandů
  4. ^ Greenwood, s. 431
  5. ^ V. M. Ivanov (2004). „125. výročí Griessovy reagencie“. Journal of Analytical Chemistry. 59 (10): 1002–1005. doi:10.1023 / B: JANC.0000043920.77446.d7. S2CID  98768756. Přeloženo z V. M. Ivanov (2004). Zhurnal Analiticheskoi Khimii. 59 (10): 1109–1112. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)
  6. ^ Sparacino-Watkins, Courtney; Stolz, John F .; Basu, Partha (16. prosince 2013). „Nitrátové a periplazmatické nitrátové reduktázy“. Chem. Soc. Rev. 43 (2): 676–706. doi:10.1039 / c3cs60249d. ISSN  1460-4744. PMC  4080430. PMID  24141308.
  7. ^ Simon, Jörg; Klotz, Martin G. (2013). „Rozmanitost a vývoj bioenergetických systémů zapojených do transformací mikrobiálních sloučenin dusíku“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - bioenergetika. 1827 (2): 114–135. doi:10.1016 / j.bbabio.2012.07.005. PMID  22842521.
  8. ^ A b Bagheri, H .; Hajian, A .; Rezaei, M .; Shirzadmehr, A. (2017). „Kompozit z kovových nanočástic Cu - vícevrstvé uhlíkové nanotrubičky - redukovaný oxid grafenu jako nová a vysoce výkonná platforma elektrochemického senzoru pro současné stanovení dusitanů a dusičnanů“. Journal of Hazardous Materials. 324 (Pt B): 762–772. doi:10.1016 / j.jhazmat.2016.11.055. PMID  27894754.
  9. ^ De Vries, John (1997). Bezpečnost a toxicita potravin. CRC Press. str. 70. ISBN  978-0-8493-9488-1.
  10. ^ fakta o dusitanu a dusičnanu sodném Přístupné 12. prosince 2014
  11. ^ Doyle, Michael P .; Sperber, William H. (23. září 2009). Kompendium mikrobiologické kazivosti potravin a nápojů. str. 78. ISBN  9781441908261.
  12. ^ Wilson, Bee (1. března 2018). „Ano, slanina nás opravdu zabíjí“. Opatrovník. ISSN  0261-3077. Citováno 8. února 2019.
  13. ^ Charles, R.L .; Rudyk, O .; Prysyazhna, O .; Kamynina, A .; Yang, J .; Morisseau, C .; Hammock, B. D .; Freeman, B. A .; Eaton, P. (2014). „Ochrana před hypertenzí u myší středomořskou stravou je zprostředkována inhibicí rozpustné epoxidhydrolázy nitro mastnými kyselinami“. Sborník Národní akademie věd. 111 (22): 8167–72. Bibcode:2014PNAS..111.8167C. doi:10.1073 / pnas.1402965111. PMC  4050620. PMID  24843165.
  14. ^ Binkerd, E. F; Kolari, O.E (1. ledna 1975). "Historie a použití dusičnanů a dusitanů při konzervování masa". Toxikologie potravin a kosmetiky. 13 (6): 655–661. doi:10.1016/0015-6264(75)90157-1. ISSN  0015-6264. PMID  1107192.
  15. ^ coudray, guillaume, eric (2017). Cochonneries: comment la charcuterie est devenue un poison. Paříž: Decouverte. s. část I, kapitola 2 (str. 40–55) a kapitola 3 (str. 56–70). ISBN  9782707193582. OCLC  1011036745.
  16. ^ Lauer, Klaus (1. ledna 1991). „Historie dusitanů ve výživě člověka: příspěvek z německých kuchařských knih“. Journal of Clinical Epidemiology. 44 (3): 261–264. doi:10.1016 / 0895-4356 (91) 90037-A. ISSN  0895-4356. PMID  1999685.
  17. ^ Victor Meyer (1872). „Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe“. Justnal Liebig's Annalen der Chemie. 171 (1): 1–56. doi:10,1002 / jlac.18741710102.; Victor Meyer, J. Locher (1876). „Ueber die Pseudonitrole, die Isomeren der Nitrolsäuren“. Justnal Liebig's Annalen der Chemie. 180 (1–2): 133–55. doi:10.1002 / jlac.18761800113.; V. Meyer a Stüber (1872). „Vorläufige Mittheilung“. Chemische Berichte. 5: 203–05. doi:10,1002 / cber.18720050165.; Victor Meyer, O. Stüber (1872). „Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe“. Chemische Berichte. 5: 399–406. doi:10.1002 / cber.187200501121.; Victor Meyer, A. Rilliet (1872). „Ueber die Nitroverbindungen der Fettreiche. Dritte Mittheilung“. Chemische Berichte. 5 (2): 1029–34. doi:10,1002 / cber.187200502133.; Victor Meyer, C. Chojnacki (1872). „Ueber die Nitroverbindungen der Fettreihe. Vierte Mittheilung“. Chemische Berichte. 5 (2): 1034–38. doi:10.1002 / cber.187200502134.
  18. ^ Robert B.Reynolds, Homer Adkins (1929). „Vztah ústavy určitých alkylhalogenidů k ​​tvorbě nitroparafinů a alkylnitritů“. Journal of the American Chemical Society. 51 (1): 279–87. doi:10.1021 / ja01376a037.
  19. ^ „Seznam klasifikací, svazky 1–116 - Monografie IARC o hodnocení karcinogenních rizik pro člověka“. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) - Světová zdravotnická organizace (WHO). 2010. Archivovány od originál dne 10. června 2017. Citováno 25. září 2016.
  20. ^ OBJEM 94 - Požité dusičnany a dusitany a peptidy sinic sinic - Monografie IARC o hodnocení karcinogenních rizik pro člověka. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) - Světová zdravotnická organizace (WHO). 2010. ISBN  9789283212942. Citováno 25. září 2016.

Bibliografie

externí odkazy