Sintesi e reazioni dei nitrocomposti alifatici
I nitrocomposti alifatici sono una categoria di composti organici che contengono gruppi funzionali –NO2. Oltre agli utilizzi come esplosivi, trovano applicazioni nelle sintesi organiche grazie alla versatilità del nitrogruppo, che può essere trasformato in altri gruppi funzionali.
Sintesi
Il nitrometano, rappresentante principale della serie omologa, può essere sintetizzato a partire dal sale sodico dell’acido cloroacetico e nitrito di sodio secondo la reazione:
ClCH2COONa + NaNO2 → CH3NO2 + NaCl + CO2
I nitrocomposti alifatici possono essere sintetizzati per nitrazione degli alcani in fase di vapore. L’idrocarburo è riscaldato in presenza di acido nitrico ad una temperatura che varia, a seconda dell’alcano, tra i 150 e i 475°C.
I nitroalcani primari possono essere ottenuti facendo reagire un alogenuro alchilico con nitrito di argento, tramite una reazione di sostituzione nucleofila.
I nitroalcani terziari possono essere ottenuti per ossidazione di ammine primarie in cui l’azoto è legato ad un carbonio terziario, utilizzando permanganato di potassio come agente ossidante.
Reazioni
Riduzione
La riduzione del nitrogruppo può avvenire in più stadi, dipendendo dall’agente riducente e dal pH. Può avvenire mediante riduzione catalitica, idrogenazione catalitica, o in ambiente acido per reazione con Zn, Sn o Fe.
Idrolisi
I nitroalcani primari vengono idrolizzati in presenza di acido cloridrico o di acido solforico all’ebollizione per dare una miscela di acido carbossilico e idrossilammine. I nitroalcani secondari vengono idrolizzati per dare una miscela di chetone e ossido di diazoto.
Formazione di sali in presenza di basi
Nei nitrocomposti alifatici l’idrogeno in α ha natura acida per l’effetto elettron-attrattore del nitrogruppo e possono essere quindi strappati da una base forte con formazione di un anione.
Reazione con i sali
L’idrolisi acida di un sale di nitroalcani primari o secondari dà luogo alla formazione di un’aldeide o di un chetone e monossido di diazoto.
Reazione con aldeidi o chetoni
In tale reazione, detta reazione di Henry, un nitroalcano con idrogeno in α reagisce con un’aldeide o un β-nitroalcol.
Con queste sintesi e reazioni, i nitrocomposti alifatici trovano diverse applicazioni nell’ambito della chimica organica e sintetica.