Nitroverbindungen

Struktur von organischen Nitroverbindungen (R = organischer Rest)

Nitroverbindungensindorganische Verbindungen,bei denen eine oder mehrereNitrogruppen(–NO₂) an jeweils ein Kohlenstoffatom eines organischen Restes gebunden sind. Man kann zwischenaliphatischenundaromatischenNitroverbindungen unterscheiden. Die aromatischen Nitroverbindungen sind in der Regel stabiler. Organische Verbindungen, in denen die Nitrogruppe an ein weiteres Stickstoffatom gebunden ist (sog.N-Nitroverbindungen), gehören einer eigenen Verbindungsklasse an und werdenNitraminegenannt.

Aromatische Nitroverbindungen

→Hauptartikel:Nitroaromaten

Die aromatischen Nitroverbindungen (oft auchNitroaromaten) lassen sich durchelektrophile aromatische SubstitutionmitNitriersäuredirekt herstellen. Die Nitrierung vonBenzolliefert über die Zwischenstufen2aund2bden einfachsten Nitroaromat,Nitrobenzol3:

Reaktionsmechanismus der Nitrierung von Benzol

Zu den bekanntesten Vertretern gehören die SprengstoffeTrinitrotoluol,Pikrin-undStyphninsäure.Neben Sprengstoffen umfasst die Gruppe der Nitroaromaten auchFarbstoffe,Pharmazeutika,Herbizide,Ausgangsstoffe für die Kunststoffindustrie und synthetischeDuftstoffe,(z. B. Nitromoschus-Duftstoffe, mittlerweile in Verruf gekommen). In der chemischen Industrie sind Nitroaromaten bedeutende Zwischenprodukte, da sie zur Herstellung von aromatischen Aminen benötigt werden (z. B.Anilin,das aus Nitrobenzol synthetisiert wird) – siehe auchBASF.

Nitroaromaten als Umweltgifte

Viele Nitroaromaten sindUmweltgifteund stellen als solche ein (Abfall-)Problem dar. So sind z. B. in Deutschland die Böden und das Grundwasser in der Umgebung ehemaliger Sprengstofffabriken noch heute mit Nitroaromaten kontaminiert.

Aliphatische Nitroverbindungen

→Hauptartikel:Nitroalkane

Aliphatische Nitroverbindungen lassen sich u. a. durchnucleophile SubstitutionvonAlkylhalogenidenmit anorganischenNitriten,z. B.Silbernitrit,AgNO₂oderNatriumnitrit,NaNO₂herstellen.

Synthese vonNitromethanausChloressigsäureund Natriumnitrit.

Sie sind präparativ vielseitig einsetzbar. So können sie beispielsweise in einerHenry-Reaktion(Nitro-Aldolreaktion) eingesetzt werden. Die so erhaltenen Nitroverbindungen können in weiteren Reaktionsschritten auch durchReduktionzu aliphatischenAminenoder in einerNef-ReaktionzuKetonenumgesetzt werden. Bedeutung besitzen sie als Zwischenprodukte in der chemischen Industrie, alsLösungsmitteloderTreibstoff.

Natürliche Nitroverbindungen

InNaturstoffenkommen Nitrogruppen nur relativ selten vor. Einige der wenigen Beispiele für natürlich vorkommende Moleküle mit Nitrogruppe sindAristolochiasäuren,Chloramphenicol,2-Nitrophenolals Pheromon bei Zecken,3-Nitropropionsäure,Nitropentadecen ((1E)-1-Nitropentadec-1-en) und Nitrophenylethan.

Unterscheidung von Nitro- und Nitritgruppen

Nitritfunktion

Bei der Herstellung von Nitroverbindungen entsteht in einerNebenreaktionauch derEsterderSalpetrigen Säure(Nitrite) immer als Nebenprodukt. Der prozentuale Anteil ist jedoch vom Reaktionsweg abhängig. Der Unterschied besteht in der Wertigkeit des Stickstoffs. Die Nitrogruppe ist über dasStickstoffatom amKohlenstoffatom gebunden. In derisomerenNitritgruppe ist der Stickstoff dreiwertig und über einSauerstoffatom am Kohlenstoff gebunden.Nitroalkanesind temperaturstabiler als Nitritester.

Siehe auch

• Nitroalkene

Literatur

• D. Olender, J. Żwawiak, L. Zaprutko:Multidirectional Efficacy of Biologically Active Nitro Compounds Included in Medicines.In:Pharmaceuticals.Band 11, Nummer 2, Mai 2018,doi:10.3390/ph11020054,PMID 29844300,PMC 6027522(freier Volltext) (Review). (Übersichtsartikel über biologisch aktive Nitroverbindungen, mit Anwendungen in der Medizin)