Νιτραιθάνιο

Το νιτραιθάνιο είναι μια οργανική ένωση που έχει σύντομο συντακτικό τύπο CH₃CH₂NO₂. Είναι μια νιτροένωση, όπως το νιτρομεθάνιο. Στις συνηθισμένες συνθήκες (T = 25 °C, P = 1 atm) rίναι ένα ελαιώδες υγρό. Το καθαρό νιτροαιθάνιο είναι άχρωμο και έχει μια φρουτένια οσμή.

Νιτραιθάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Νιτραιθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H5NO2
Μοριακή μάζα	75,07 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	CH3CH2NO2
Συντομογραφίες	EtNO2
Αριθμός CAS	79-24-3
SMILES	CC[N+]([O-])=O
Αριθμός RTECS	KI5600000
Αριθμός UN	UN 2842
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	62
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−90 °C
Σημείο βρασμού	112-116 °C
Πυκνότητα	1.054 kg/m3
Διαλυτότητα στο νερό	46 kg/m3 (20 °C)
Ιξώδες	0,677 Pa·s (20 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης	28 °C
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R5 R10 R22
Φράσεις ασφαλείας	S41
LD50	1100 mg/kg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ισομερή θέσης

Με βάση το χημικό του τύπο, C₂H₅NO₂, έχει τα ακόλουθα 62 ισομερή θέσης:

1. Αιθανονιτρονικό οξύ με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃CH=NOOH (ταυτομεές του νιτραιθανίου).
2. Νιτρώδης αιθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃CH₂ONO (ο αιθυλεστέρας του νιτρώδους οξέος).
3. 1-νιτρωδοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃CH(NO)OH (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
4. 2-νιτρωδοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: ONCH₂CH₂OH.
5. Αμινο-1,1-αιθενοδιόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: H₂NCH=C(OH)₂.
6. Αμινο-1,2-αιθενοδιόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH=C(NH₂)OH (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
7. 1-υδροξυαμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₂=C(OH)NHOH.
8. 2-υδροξυαμινοαιθενόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH=CHNHOH (σε δύο (2) γεωμετρικά ισομερή).
9. Αιθενοδιυδροξυλαμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₂=CHN(OH)₂.
10. Ιμινο-1,1-αιθανοδιόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HN=CH₂CH(OH)₂.
11. Ιμινο-1,2-αιθανοδιόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH₂C(=NH)OH.
12. 1-υδροξιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃C(OH)=NOH.
13. 2-υδροξιμινοαιθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH₂CH=NOH.
14. Μεθυλιμινομεθανοδιόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃N=C(OH)₂.
15. Ν-υδροξυμεθυλιμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH₂N=CHOH.
16. Μεθοξυϊμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HN=C(OCH₃)OH.
17. Μεθυλεναμινοξυμεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH₂ON=CH₂.
18. 1-μεθοξυϊμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃OC(=NH)OH.
19. N-μεθοξυϊμινομεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃ON=CHOH.
20. (Ιμινομεθοξυ)μεθανόλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HN=CHOCH₂OH.
21. Μεθοξυμεθανοϋδροξυλιμίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃OCΗ=NOH.
22. Αμινοϋδροξυαιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH(NH₂)CHO (σε δύο (2) οπτικά ισομερή).
23. (Υδροξυαμινο)αιθανάλη με σύντομο συντακτικό τύπο: HONHCH₂CHO.
24. Γλυκίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: H₂NCH₂COOH.
25. Μεθυλοκαρβαμικό οξύ με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃ΝΗCOOH.
26. Καρβαμικός μεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο: H₂NCOΟCH₃.
27. Μεθανικός αμινομεθυλεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο: HCOΟCH₂NH₂.
28. Μεθανικός μεθυλαμινεστέρας με σύντομο συντακτικό τύπο: HCOΟNHCH₂.
29. 1-υδροξυαιθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο: HOCH₂CONH₂.
30. N-υδροξυαιθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο: CH₃CONHOH.
31. (Υδροξυμεθυλο)μεθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο: HCONHCH₂OH.
32. Μεθυλυδροξυμεθαναμίδιο με σύντομο συντακτικό τύπο: HCON(OH)CH₃.
33. 1,2,3-διοξαζολιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
34. 1,2,4-διοξαζολιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
35. 1,3,2-διοξαζολιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
36. 1,4,2-διοξαζολιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
37. 3-αμινο-1,2-διοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
38. 2-αμινο-1,3-διοξετάνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
39. 3-υδροξυ-1,2-οξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
40. N-υδροξυ-1,2-οξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
41. 2-υδροξυ-1,3-οξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
42. N-υδροξυ-1,3-οξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
43. 4-μεθυλο-1,2,3-διοξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
44. N-μεθυλο-1,2,3-διοξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
45. 4-μεθυλο-1,3,2-διοξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
46. N-μεθυλο-1,3,3-διοξαζετιδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
47. 2-αμινο-2-υδροξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
48. 3-αμινο-2-υδροξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
49. Υδροξυαμινοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
50. 2,2-διυδροξυαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
51. 2,3-διυδροξυαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
52. 2,N-διυδροξυαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
53. 3-μεθυλο-3-υδροξυοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
54. N-μεθυλο-3-υδροξυοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
55. 3-μεθυλο-N-υδροξυοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
56. 3-μεθοξυοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
57. N-μεθοξυοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
58. 3-υδροξυμεθυλοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
59. Ν-υδροξυμεθυλοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .
60. Αμινομεθυλοδιοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
61. Μεθυλαμινοδιοξιράνιο με σύντομο συντακτικό τύπο: .
62. Αιθυλοδιοξαζιριδίνη με σύντομο συντακτικό τύπο: .

Ονοματολογία

Η ονομασία «νιτραιθάνιο» θεωρεί ότι η ένωση είναι υποκατεστημένο αιθάνιο, δηλαδή αιθάνιο, ένα άτομο υδρογόνου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από μια νιτροομάδα (-NO₂).

Παραγωγή

Βιομηχανική

Το νιτραιθάνιο παράγεται βιομηχανικά με επίδραση νιτρικού οξέος σε προπάνιο στους 350–450 °C. Αυτή είναι μια εξωθερμική χημική αντίδραση, που παράγει βιομηχανικά ένα μίγμα από τα ακόλουθα νιτροαλκάνια: νιτρομεθάνιο, νιτραιθάνιο, 1-νιτροπροπάνιο και 2-νιτροπροπάνιο. Η αντίδραση προχωρά με αντίδραση ελευθέρων ριζών, που περιλαμβάνουν και τις αλκοξυ- (RO^●) ελεύθερες ρίζες, που παράγονται με ομόλυση των αντίστοιχων νιτρωδών εστέρων. Αυτές οι αλκοξυ- ελεύθερες ρίζες είναι υπεύθυνες για αντιδράσεις διάσπασης δεσμών C-C, γεγονός που εξηγεί το σχηματισμό και νιτροαλκανίων με μικρότερο αριθμό ατόμων άνθρακα από το προπάνιο.

Εναλλακτικές μέθοδοι

Με νίτρωση αιθανίου

Με επίδραση νιτρικού οξέος σε αιθάνιο, στην αέρια κατάσταση, παράγεται νιτραιθάάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{3}+HNO_{3}{\xrightarrow {\triangle }}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+H_{2}O}$

Με επίδραση νιτρώδους αργύρου σε αιθυλαλογονίδια

Με επίδραση νιτρώδους αργύρου σε αιθυλαλογονίδιο, παράγεται νιτραιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+AgNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+AgX\downarrow }$

Με οξείδωση αιθαναμίνης

Με οξείδωση μεθαναμίνης από υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂) ή καρβονικό υπεροξύ (RCO₃H), παράγεται νιτραιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NH_{2}+3H_{2}O_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+4H_{2}O}$
ή
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NH_{2}+3RCO_{3}H{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+3RCOOH+H_{2}O}$

Από 2-χλωροπροπανικό οξύ

Με επίδραση νιτρώδους νατρίου σε 2-χλωροπροπανικό νάτριο, παράγεται νιτραιθάνιο:

$\mathrm {CH_{3}CHClCOONa+NaNO_{2}+H_{2}O{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NO_{2}+NaCl+NaHCO_{3}}$

Χημική συμπεριφορά

Ταυτομερείωση

Το νιτραιθάνιο έχει μία ταυτομερή μορφή, το «αιθανονιτρονικό οξύ» (CH₃CH=NOOH):

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}\rightleftarrows CH_{3}CH=NOOH}$

Όξινη συμπεριφορά

Το νιτραιθάνιο έχει όξινη συμπεριφορά, οπότε αντιδρά με βάσεις:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}+OH^{-}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH=NOO^{-}+H_{2}O}$

Συμπύκνωση Μίχαελ

Το νιτραιθάνιο αντιδρά σε βασικό περιβάλλον με καρβονλικές ενώσεις, δίνοντας τη γνωστή συμπύκνωση Μίχαελ. Π.χ. με μεθανάλη δίνει 2-νιτρο-1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}+HCHO{\xrightarrow {OH^{-}}}CH_{3}CH(NO_{2})CH_{2}OH+H_{2}O}$

Αναγωγή

Το νιτραιθάνιο ανάγεται με τη χρήση σιδήρου και υδροχλωρικού οξέος ή λιθιοαργιλιοϋδρίδιου, σχηματίζοντας αιθαναμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}+2Fe+6HCl{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NH_{2}+2H_{2}O+2FeCl_{3}}$
ή
$\mathrm {4CH_{3}CH_{2}NO_{2}+3LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}NH_{2}+2H_{2}O+3LiAlO_{2}}$

Επίδραση νιτρώδους οξέος

Το νιτραιθάνιο με επίδραση νιτρώδους οξέος δίνει αιθανονιτρολικό οξύ:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}C(NO_{2})=NOH+H_{2}O}$

Επίδραση πυκνών οξέων

Το νιτραιθάνιο με επίδραση πυκνού θειικού οξέος ή υδροχλωρικού οξέος δίνει αιθανικό οξύ και υδροξυλαμίνη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NO_{2}{\xrightarrow[{{\acute {\eta }}\;\pi .\;HCl,\;\triangle }]{\pi .\;H_{2}SO_{4},\;\triangle }}CH_{3}COOH+NH_{2}OH}$

Εφαρμογές

Μέσω αντιδράσεων συμπύκνωσης, όπως η αντίδραση Χενρύ, το νιτραιθάνιο μετατρέπεται σε αρκετές ενώσεις με εμπορικό ενδιαφέρον. Παραδείγματα:

1. Συμπύκνωση με την 3,4-διμεθοξυβενζαλδεΰδη αποδίδει το αντιυπερτασικό φάρμακο (δραστική ουσία) μεθυλντόπα.
2. Συμπύκνωση με τη βενζαδεΰδη αποδίδει την ένωση 2-νιτρο-1-φαινυλο-1-προπένιο.
3. Συμπυκνώνεται με δυο μοριακά ισοδύναμα μεθανάλης, δίνοντας, μετά από υδρογόνωση, την ένωση 2-αμινο-2-μεθυλο-1,3-προπανοδιόλη, που με τη σειρά του συμπυκνώνεται με ελαϊκό οξύ, δίνοντας οξαζολίνη, η οποία πρωτονιώνεται δίνοντας ένα κατιονικό επιφανειοδραστικό.

Όπως και κάποιες άλλες οργανικές νιτροενώσεις, το νιτραιθάνιο χρησιμοπποιήθηκε επίσης ως ένα προσθετικό καυσίμων, αλλά και ως πρόδρομη ουσία για την παραγωγή εκρηκτικών.

Το νιταιθάνιο είναι ένας χρήσιμος διαλύτης για πολυμερή, όπως το πολυστυρένιο και ιδιαίτερα χρήσιμο για τη διάλυση κυανακρυλικών κολλών. Σε εξειδικευμένες εφαρμογές, χρησιμοποιήθηκε ως ένα συστατικό σε διαλυτικό απομάκρυνσης βερνικιών νυχιών και γενικά σε σπρέυ κολλητικών υλικών οροφής.

Τοξικότητα

Το νιτραιθάνιο είναι ύποπτο ότι προκαλεί ζημία στο γεννετικό σύστημα και ότι είναι βλαβερό για το νευρικό σύστημα. Οι τυπικοί δείκτες τοξικότητας TLV/TWA και STEL είναι 100 και 150 ppm, αντιστοίχως. Στο άνθρωπος\ανθρώπινο δέρμα προκαλεί δερματίτιδα. Σε μελέτες που έγιναν σε πειραματόζωα, η έκθεσή τους σε νιτραιθάνιο παρατηρήθηκε ότι προκαλεί δακρύρροια, δύσπνοια, πνευμονικούς ρόγχους, οίδημα, βλάβες στο ήπαρ και στα νεφρά, και νάρκωση. Καταγράφηκαν περιπτώσεις, στις οποίες παιδιά έχουν δηλητηριαστεί από κατά λάθος κατάποση αφαιρετικού βερνικιού νυχιών που περιείχε νιταιθάνιο.

Η θανατηφόρα συγκέντρωση (εκφρασμένη σε LD50 για ποντίκια), για το νιτρομεθάνιο, αναφέρθηκε σε 1100 mg/kg.

Πηγές

• Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
• Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
• SCHAUM'S OUTLINE SERIES, Οργανική Χημεία, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
• Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982