Нитроалканы и нитроарены. Строение нитрогруппы. Получение. Химические свойства. Применение.

Ни тросоединения (С-нитросоединения), содержат в молекуле одну или несколько нитрогрупп, непосредственно связанных с атомом углерода. Известны также N- и О-нитро-соединения.

Нитрогруппа имеет строение, промежуточное между двумя предельными резонансными структурами:

Группа планарна: атомы N и О имеют, sр²-гибридизацию, связи N—О равноценные и практически полуторные; длины связей, например для CH₃NO₂, 0,122 нм (N—О), 0,147 нм (С—N), угол ONO 127°. Система С—NO₂ плоская с низким барьером вращения вокруг связи С—N.

Нитросоединения, имеющие хотя бы один α-Н-атом, могут существовать в двух таутомерных формах с общим мезомерным анионом. О-форма называется аци-нитросоединением или нитроновой кислотой:

Известны различные производные нитроновых кислот: соли формулы RR'C=N(O)O^- M⁺ (соли нитросоединений), эфиры (нитроновые эфиры) и т.д. Эфиры нитроновых кислот существуют в виде цис- и транс-изомеров. Существуют циклические эфиры.

Названия нитросоединений производят прибавлением префикса "нитро" к названию соединения-основы, по необходимости добавляя цифровой указатель, напр. 2-нитропропан. Название солей нитросоединений производят из названия либо С-формы, либо аци-формы, или нитроновой кислоты.

 

Получение:

1) C₂H₅I + AgNO₂ → C₂H₅NO₂ + AgI

 

2)

 

3) C₆H₆ + HO-NO₂ → C₆H₅-NO₂ + H₂O

 

4) Реакция Коновалова

Химические свойства:

1) Изомеризация нейтральных нитросоединений в кислые:

2) Взаимодействие с кислотами:

3) Восстановление:

4) Конденсация с альдегидами:

5) Нагревание с серной кислотой:

 

6) Замещение галогенами:

7) Ориентирование:

Применение:

Поли-нитросоединения, особенно ароматические, применяют в качестве взрывчатых веществ и в меньшей степени как компоненты ракетных топлив. Алифатические нитросоединения используют как растворители в лакокрасочной промышленности и в производстве полимеров, в частности эфиров целлюлозы; для очистки минеральных масел; депарафинизации нефти и др.

Ряд нитросоединений находят применение в качестве биологически активных веществ. Так, эфиры фосфорной кислоты, содержащие нитроарильный фрагмент,-инсектициды; производные 2-нитро-1,3-пропандиола и 2-нитростирола - фунгициды; производные 2,4-динитрофенола - гербициды; α-нитрофураны - важнейшие антибактериальные препараты, на их основе созданы лекарства, обладающие широким спектром действия (фуразолидин и др.). Некоторые ароматические нитросоединения -душистые вещества.

Нитросоединения - полупродукты в производстве синтетических красителей, полимеров, моющих препаратов и ингибиторов коррозии; смачивающих, эмульгирующих, диспергирующих и флотационных агентов; пластификаторов и модификаторов полимеров, пигментов и пр. Они находят широкое применение в органическом синтезе и в качестве модельных соединений в теоретической органической химии.