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亚硝基

在有机化学中，亚硝基是指一种由一氧化氮（–N=O) 基团连接到有机基团而成的官能团。亚硝基化合物可归类为C-亚硝基化合物（例如，亚硝基烷烃；R–N=O ), S -亚硝基化合物 ( nitrosothiols; RS–N=O）， N-亚硝基化合物（例如，亚硝胺，RN(–R’)–N=O )和O-亚硝基化合物（亚硝酸烷基酯；RO–N=O ）。

亚硝基结构式

合成

亚硝基化合物可以通过还原硝基化合物[1]或通过氧化羟胺来制备。 [2]邻亚硝基苯酚可通过鲍迪施反应产生。在费歇尔-赫普重排反应中，芳香族 4-亚硝基苯胺由相应的亚硝胺制备。

特性

 
2-亚硝基甲苯二聚体的结构[3]

亚硝基芳烃通常参与单体-二聚体平衡。在固态下通常呈淡黄色的二聚体更常见，而深绿色单体在稀溶液或较高温度下更占优。它们以顺式和反式异构体存在。 [4]

由于氮氧自由基的稳定性，亚硝基有机化合物往往具有非常低的 C-N键解离能：亚硝基烷烃的 BDE 约为30—40 kcal/mol（130—170 kJ/mol） ，而亚硝基芳烃的 BDE 约为50—60 kcal/mol（210—250 kJ/mol） 。因此，它们通常对热和光敏感。含有 O-(NO) 或 N-(NO) 键的化合物通常具有更低的键离解能。例如， N-亚硝基二苯胺 Ph2N–N=O，其 N–N 键解离能仅为23 kcal/mol（96 kJ/mol） 。 [5]有机亚硝基化合物作为过渡金属的配体。 [6]

反应

存在许多利用中间体亚硝基化合物的反应，如Barton反应和Davis-Beirut反应，以及在吲哚的合成中，如：Baeyer-Emmerling吲哚合成，巴尔托利吲哚合成。在萨维尔反应中，汞被用来取代硫醇基团中的亚硝酰基。

亚硝化与亚硝基化

亚硝酸盐可以进入两种反应，这取决于物理化学环境。

  • 亚硝基化是添加一个亚硝酰离子NO−
    对金属（例如铁）或硫醇，导致亚硝酰铁Fe–NO （例如，在亚硝基化血红素中 = 亚硝基血红素）或S -亚硝基硫醇 (RSNO)。
  • 亚硝化是添加一个亚硝𬭩离子NO+
    到胺 –NH
    2    导致亚硝胺。这种转化发生在酸性 pH 值下，特别是在胃中，如N-苯基亚硝胺的形成方程式所示：
     
     
     

许多伯烷基N -亚硝基化合物，例如CH
3N(H)NO ，在水解成醇方面往往不稳定。那些衍生自仲胺（例如，(CH
3)
2NNO衍生自二甲胺）更稳健。正是这些N-亚硝胺是啮齿动物的致癌物。

无机化学中的亚硝基

 
线性和弯曲的金属亚硝基

亚硝酰基是含有 NO 基团的非有机化合物，例如通过 N 原子直接与金属结合，形成金属-NO 部分。或者，非金属的例子是常见的试剂亚硝酰氯（Cl–N=O ）。一氧化氮是一个稳定的自由基，有一个不成对的电子。一氧化氮的还原产生亚硝酰阴离子，NO−
 ：

 

NO 的氧化产生亚硝𬭩阳离子，NO+
:

 

一氧化氮可以作为配体形成金属亚硝酰络合物或只是金属亚硝酰。这些配合物可以被视为加合物NO+
 ,NO−
 ，或一些中间情况。

在食物中

 
亚硝酰血红素

在食品和胃肠道中，亚硝化和亚硝基化对消费者健康的影响不同。

  • 在腌肉中：经过腌制的肉类含有亚硝酸盐，pH 值约为 5，其中几乎所有亚硝酸盐都以NO−
    2     (99%)。腌肉还添加了抗坏血酸钠（或异抗坏血酸或维生素C）。正如 S. Mirvish 所证明的，抗坏血酸盐抑制胺亚硝化为亚硝胺，因为抗坏血酸盐与NO−
    2    形成 NO。 [7] [8]抗坏血酸和 pH 值 5 的状况有利于血红素铁的亚硝基化，形成亚硝基血红素，当包含在肌红蛋白中时是红色素，当它通过烹饪释放时是粉红色素。它参与了腌肉的“熏肉味”。据欧洲加工肉类游说团顾问 KO Honikel 称， 因此，亚硝基血红素被认为对肉类行业和消费者有益。 [9]据加工肉类行业以外的科学家称，亚硝基血红素被认为是一种致癌化合物。 [10] [11] [12]
  • 在胃中：分泌的氯化氢形成酸性环境（pH=2) 和摄入的亚硝酸盐（与食物或唾液一起）会导致胺亚硝化，从而产生亚硝胺（潜在致癌物）。如果胺浓度低（例如，低蛋白饮食，无发酵食品）或维生素C 浓度高（例如，高水果饮食）。然后形成S -nitrosothiols，在 pH 值下稳定维持在2左右。
  • 在结肠中：中性 pH 值不利于亚硝化。即使在添加仲胺或亚硝酸盐后，粪便中也不会形成亚硝胺。 [13]中性 pH 值有利于NO−
    从S -亚硝基硫醇中释放，以及铁的亚硝基化。根据 Bingham 和 Kuhnle 的说法，Bingham 团队在吃红肉的志愿者[14]的粪便中测量的先前称为 NOC（ N-亚硝基化合物）的物质主要是非N-亚硝基 ATNC（表观总亚硝基化合物），例如S -nitrosothiols 和亚硝酰铁（如亚硝酰血红素）。 [15]

另见

参考资料

  1. ^ G. H. Coleman; C. M. McCloskey; F. A. Stuart. Nitrosobenzene. Org. Synth. 1945, 25: 80. doi:10.15227/orgsyn.025.0080. 
  2. ^ "2-Methyl-2-nitrosopropane and Its Dimer". Org. Synth. 52. 
  3. ^ E.Bosch. Structural Analysis of Methyl-Substituted Nitrosobenzenes and Nitrosoanisoles. J. Chem. Cryst. 2014, 98 (2): 44. S2CID 95291018. doi:10.1007/s10870-013-0489-8. 
  4. ^ Beaudoin, D.; Wuest, J. D. Dimerization of Aromatic C-Nitroso Compounds. Chemical Reviews. 2016, 116 (1): 258–286. PMID 26730505. doi:10.1021/cr500520s. 
  5. ^ Luo, Yu-Ran. Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies. Boca Raton, FL: Taylor and Francis. 2007. ISBN 9781420007282. 
  6. ^ Pilato, R. S.; McGettigan, C.; Geoffroy, G. L.; Rheingold, A. L.; Geib, S. J. tert-Butylnitroso complexes. Structural characterization of W(CO)5(N(O)Bu-tert) and [CpFe(CO)(PPh3)(N(O)Bu-tert)]+. Organometallics. 1990, 9 (2): 312–17. doi:10.1021/om00116a004. 
  7. ^ Mirvish, SS; Wallcave, L; Eagen, M; Shubik, P. Ascorbate–nitrite reaction: possible means of blocking the formation of carcinogenic N-nitroso compounds. Science. July 1972, 177 (4043): 65–8. Bibcode:1972Sci...177...65M. PMID 5041776. S2CID 26275960. doi:10.1126/science.177.4043.65. 
  8. ^ Mirvish, SS. Effects of vitamins C and E on N-nitroso compound formation, carcinogenesis, and cancer. Cancer. October 1986, 58 (8 Suppl): 1842–50. PMID 3756808. S2CID 196379002. doi:10.1002/1097-0142(19861015)58:8+<1842::aid-cncr2820581410>3.0.co;2-#. 
  9. ^ Honikel, K. O. The use an control of nitrate and nitrite for the processing of meat products. Meat Science. 2008, 78 (1–2): 68–76. PMID 22062097. doi:10.1016/j.meatsci.2007.05.030. 
  10. ^ Lunn, J.C.; Kuhnle, G.; Mai, V.; Frankenfeld, C.; Shuker, D.E.G.; Glen, R. C.; Goodman, J.M.; Pollock, J.R.A.; Bingham, S.A. The effect of haem in red and processed meat on the endogenous formation of N-nitroso compounds in the upper gastrointestinal tract. Carcinogenesis. 2006, 28 (3): 685–690 [2022-11-28]. PMID 17052997. doi:10.1093/carcin/bgl192. （原始内容存档于2022-11-28）. 
  11. ^ Bastide, Nadia M.; Pierre, Fabrice H.F.; Corpet, Denis E. Heme Iron from Meat and Risk of Colorectal Cancer: A Meta-analysis and a Review of the Mechanisms Involved. Cancer Prevention Research. 2011, 4 (2): 177–184 [2022-11-28]. PMID 21209396. S2CID 4951579. doi:10.1158/1940-6207.CAPR-10-0113. （原始内容存档于2022-02-11）. 
  12. ^ Bastide, Nadia M.; Chenni, Fatima; Audebert, Marc; Santarelli, Raphaelle L.; Taché, Sylviane; Naud, Nathalie; Baradat, Maryse; Jouanin, Isabelle; Surya, Reggie; Hobbs, Ditte A.; Kuhnle, Gunter G. A Central Role for Heme Iron in Colon Carcinogenesis Associated with Red Meat Intake. Cancer Research. 2015, 75 (5): 870–879 [2022-11-28]. PMID 25592152. S2CID 13274953. doi:10.1158/0008-5472.CAN-14-2554. （原始内容存档于2022-11-28）. 
  13. ^ Lee, L; Archer, MC; Bruce, WR. Absence of volatile nitrosamines in human feces. Cancer Res. October 1981, 41 (10): 3992–4. PMID 7285009. 
  14. ^ Bingham, SA; Pignatelli, B; Pollock, JR; et al. Does increased endogenous formation of N-nitroso compounds in the human colon explain the association between red meat and colon cancer?. Carcinogenesis. March 1996, 17 (3): 515–23. PMID 8631138. doi:10.1093/carcin/17.3.515  . 
  15. ^ Kuhnle, GG; Story, GW; Reda, T; et al. Diet-induced endogenous formation of nitroso compounds in the GI tract. Free Radic. Biol. Med. October 2007, 43 (7): 1040–7. PMID 17761300. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.011. 
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