Nitrocomposti: proprietà, sintesi, reazioni

Scopriamo insieme il mondo dei nitrocomposti, una classe di composti organici che contengono il gruppo funzionale nitro –NO2 legato a un atomo di carbonio. Questi composti sono ampiamente diffusi e vantano una notevole reattività, che li rende importanti intermedi sintetici per diverse reazioni chimiche.

Proprietà dei Nitrocomposti

Il nitrogruppo presente nei nitrocomposti è stabilizzato da due forme limite di risonanza, dove l’azoto assume una carica positiva e il carico negativo si distribuisce equamente tra gli atomi di ossigeno. Questo gruppo funzionale è polare ed è in grado di attrarre elettroni sia per effetto induttivo che per effetto di risonanza. Inoltre, il gruppo –NO2 presenta una tautomeria simile alla tautomeria cheto-enolica.

Sintesi dei Nitrocomposti

# 1) Nitrazione di Alcani

Gli alcani reagiscono con una miscela di acido nitrico concentrato per dare luogo alla formazione di nitrocomposti. Questo metodo presenta una resa maggiore con i composti aromatici rispetto a quelli alifatici e segue un meccanismo radicalico.

# 2) Reazione di Iodoalcani con Nitrito di Argento

La reazione di iodoalcani con nitrito di argento porta alla sintesi di nitrocomposti, con un’efficienza maggiore nei composti alifatici rispetto a quelli aromatici.

# 3) Ossidazione delle Ammine

Le ammine possono essere ossidate per ottenere nitrocomposti attraverso specifiche reazioni chimiche.

I nitrocomposti alifatici trovano impiego anche in ambito naturale, essendo prevalentemente gassosi, mentre quelli aromatici, solitamente liquidi, tendono a scurirsi col tempo. La varietà e la versatilità dei nitrocomposti li rendono componenti importanti in numerosi processi chimici.

# Riduzione dei Nitrocomposti: Alifatici e Aromatici

I nitrocomposti sono reattivi e possono essere ridotti in diversi modi, a seconda che siano alifatici o aromatici. Vediamo alcune reazioni tipiche:

Nitrocomposti Alifatici

I nitrocomposti alifatici possono essere ridotti ad ammine tramite una reazione con stagno e acido cloridrico. Ad esempio, il CH₃NO₂ può essere ridotto a CH₃NH₂.

In alternativa, possono essere convertiti in idrossilammine tramite trattamento con diborano, come nel caso del CH₃NO₂ che diventa CH₃NHOH.

Un’altra opzione è la riduzione ad ossime, ottenibile tramite trattamento con cloruro di stagno (II), trasformando ad esempio CH₃NO₂ in CH₃-N=OH.

Nitrocomposti Aromatici

Nei nitrocomposti aromatici, come il nitrobenzene, la riduzione porta alla formazione di anilina attraverso una reazione con stagno e acido cloridrico: C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂.

Invece, il nitrobenzene può essere ridotto a fenil idrossilammina trattandolo con zinco e cloruro di ammonio.

Queste reazioni di riduzione dei nitrocomposti sono essenziali per la trasformazione di gruppi funzionali e per la sintesi di vari composti, differenziandosi nella metodologia a seconda della struttura alifatica o aromatica dei composti trattati.Ruolo dei Nitrocomposti nelle Reazioni Chimiche

Reazioni di Riduzione dei Nitrocomposti

I nitrocomposti possono reagire in modo diverso a seconda del reagente utilizzato. Ad esempio, trattando il nitrobenzene con zinco, si forma l’azobenzene, mentre con As2O3 si ottiene l’azossibenzene.

Reazioni di Trasformazione dei Nitrocomposti Alifatici

I nitrocomposti alifatici primari possono subire una trasformazione interessante quando trattati con acido solforico, producendo idrossilammine e acidi carbossilici secondo la seguente equazione: R-CH2NO2 → RCOOH + NH2OH.

Reazioni di Nitroalcani in Ambiente Basico

I nitroalcani, in ambiente basico, possono reagire con aldeidi e chetoni dando origine alla reazione nitroaldolica conosciuta come la “reazione di Henry”. Questa reazione porta alla formazione di un β-nitroalcol.

Reazioni di Nitroalcani Primari e Secondari: Reazione di Nef

I nitroalcani primari e secondari possono formare composti carbonilici seguendo la reazione di Nef. In presenza di un ambiente basico, avviene la deprotonazione di un idrogeno in α al nitrogruppo, formando un intermedio anionico stabilizzato per risonanza che, se trattato con un acido, porta alla formazione di aldeidi o chetoni.

Applicazioni dei Nitrocomposti

I nitrocomposti sono intermedi fondamentali nella preparazione di composti amminici e sali di diazonio e vengono impiegati nella sintesi di coloranti azoici e esplosivi. Ad esempio, il nitrobenzene è utilizzato come precursore nella produzione di prodotti chimici per gomma, pesticidi, coloranti, esplosivi e farmaci, tra cui il paracetamolo.