El óxido nítrico ( óxido de nitrógeno [6] o el monóxido de nitrógeno) es un gas incoloro con la fórmula N O . Es uno de los principales óxidos de nitrógeno . El óxido nítrico es un radical libre , es decir, tiene un electrón desapareado , que a veces se indica con un punto en su fórmula química (· N = O o · NO). El óxido nítrico es también una molécula diatómica heteronuclear , una clase histórica que generó investigaciones que dieron lugar a teorías modernas tempranas de enlaces químicos . [7]
Nombres | |||
---|---|---|---|
Nombre IUPAC Óxido nítrico [1] | |||
Nombre IUPAC sistemático Oxidonitrogen (•) [2] (aditivo) | |||
Otros nombres Óxido de nitrógeno Monóxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno (II) | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
3DMet | |||
CHEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.030.233 | ||
Número CE |
| ||
451 | |||
KEGG | |||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
| ||
UNII | |||
un numero | 1660 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Propiedades | |||
Fórmula química | N O | ||
Masa molar | 30,006 g · mol −1 | ||
Apariencia | Gas incoloro | ||
Densidad | 1.3402 g / L | ||
Punto de fusion | −164 ° C (−263 ° F; 109 K) | ||
Punto de ebullición | −152 ° C (−242 ° F; 121 K) | ||
solubilidad en agua | 0,0098 g / 100 ml (0 ° C) 0,0056 g / 100 ml (20 ° C) | ||
Índice de refracción ( n D ) | 1.0002697 | ||
Estructura | |||
Forma molecular | lineal ( grupo de puntos C ∞ v ) | ||
Termoquímica | |||
Entropía molar estándar ( S | 210,76 J / (K · mol) | ||
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | 91,29 kJ / mol | ||
Farmacología | |||
Código ATC | R07AX01 ( OMS ) | ||
Datos de licencia |
| ||
Vías de administración | Inhalación | ||
Farmacocinética : | |||
Biodisponibilidad | bien | ||
Metabolismo | a través del lecho capilar pulmonar | ||
Vida media biológica | 2-6 segundos | ||
Peligros | |||
Principales peligros |
| ||
Ficha de datos de seguridad | SDS externo | ||
Pictogramas GHS | [3] [4] | ||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
Declaraciones de peligro GHS | H270 , H280 , H330 , H314 [3] [4] | ||
Consejos de prudencia del SGA | P244 , P260 , P220 , P280 , P304 + 340 + 315 , P303 + 361 + 353 + 315 , P305 + 351 + 338 + 315 , P370 + 376 , P403 , P405 [3] [4] | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 3 0 3 BUEY | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LC 50 ( concentración media ) | 315 ppm (conejo, 15 min ) 854 ppm (rata, 4 h ) 2500 ppm (ratón, 12 min) [5] | ||
LC Lo ( más bajo publicado ) | 320 ppm (ratón) [5] | ||
Compuestos relacionados | |||
Óxidos de nitrógeno relacionados | Pentóxido de dinitrógeno Tetróxido de | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Un intermedio importante en la química industrial , el óxido nítrico se forma en los sistemas de combustión y puede ser generado por los rayos en las tormentas eléctricas. En los mamíferos, incluidos los humanos, el óxido nítrico es una molécula de señalización en muchos procesos fisiológicos y patológicos. [8] Fue proclamada la " Molécula del año " en 1992. [9] El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1998 fue otorgado por descubrir el papel del óxido nítrico como molécula de señalización cardiovascular.
El óxido nítrico no debe confundirse con el dióxido de nitrógeno (NO 2 ), un gas marrón y contaminante principal del aire , ni con el óxido nitroso (N 2 O), un anestésico . [7]
Reacciones
Con moléculas di y triatómicas
Al condensarse a un líquido, el óxido nítrico se dimeriza a dióxido de dinitrógeno , pero la asociación es débil y reversible. La distancia N – N en NO cristalino es 218 pm, casi el doble de la distancia N – O. [7]
Dado que el calor de formación de · NO es endotérmico , el NO puede descomponerse en los elementos. Los convertidores catalíticos de los automóviles aprovechan esta reacción:
- 2 NO → O 2 + N 2 .
Cuando se expone al oxígeno , el óxido nítrico se convierte en dióxido de nitrógeno :
- 2 NO + O 2 → 2 NO 2 .
Se ha especulado que esta conversión se produce a través del intermedio ONOONO.
En el agua, el óxido nítrico reacciona con el oxígeno para formar ácido nitroso (HNO 2 ). Se cree que la reacción procede a través de la siguiente estequiometría :
- 4 NO + O 2 + 2 H 2 O → 4 HNO 2 .
El óxido nítrico reacciona con flúor , cloro y bromo para formar haluros de nitrosilo, como el cloruro de nitrosilo :
- 2 NO + Cl 2 → 2 NOCl.
Con NO 2 , también un radical, el NO se combina para formar el trióxido de dinitrógeno intensamente azul : [7]
- NO + NO 2 ⇌ ON − NO 2 .
Química Orgánica
La adición de un resto de óxido nítrico a otra molécula a menudo se denomina nitrosilación . La reacción de Traube [10] es la adición de dos equivalentes de óxido nítrico a un enolato , dando un diolato de diazenio (también llamado nitrosohidroxilamina ). [11] El producto puede sufrir una reacción retroaldólica posterior , dando un proceso general similar a la reacción de haloformo . Por ejemplo, el óxido nítrico reacciona con acetona y un alcóxido para formar un diolato de diazenio en cada posición α , con la consiguiente pérdida de acetato de metilo como subproducto : [12]
Esta reacción, que se descubrió alrededor de 1898, sigue siendo de interés en la investigación de profármacos de óxido nítrico . El óxido nítrico también puede reaccionar directamente con el metóxido de sodio , formando finalmente formiato de sodio y óxido nitroso por medio de un diolato de N -metoxidiazenio. [13]
Complejos de coordinación
El óxido nítrico reacciona con los metales de transición para dar complejos llamados nitrosilos metálicos . El modo de unión más común del óxido nítrico es el tipo lineal terminal (M − NO). [7] Alternativamente, el óxido nítrico puede servir como un pseudohaluro de un electrón. En tales complejos, el grupo M − N − O se caracteriza por un ángulo entre 120 ° y 140 °. El grupo NO también puede tender un puente entre los centros metálicos a través del átomo de nitrógeno en una variedad de geometrías.
Producción y preparación
En entornos comerciales, el óxido nítrico se produce mediante la oxidación del amoníaco a 750–900 ° C (normalmente a 850 ° C) con platino como catalizador en el proceso de Ostwald :
- 4 NH 3 + 5 O 2 → 4 NO + 6 H 2 O
La reacción endotérmica no catalizada de oxígeno (O 2 ) y nitrógeno (N 2 ), que se efectúa a alta temperatura (> 2000 ° C) por rayos no se ha desarrollado en una síntesis comercial práctica (ver proceso Birkeland-Eyde ):
- N 2 + O 2 → 2 NO
Métodos de laboratorio
En el laboratorio, el óxido nítrico se genera convenientemente mediante la reducción del ácido nítrico diluido con cobre :
- 8 HNO 3 + 3 Cu → 3 Cu (NO 3 ) 2 + 4 H 2 O + 2 NO
Una ruta alternativa implica la reducción de ácido nitroso en forma de nitrito de sodio o nitrito de potasio :
- 2 NaNO 2 + 2 NaI + 2 H 2 SO 4 → I 2 + 2 Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + 2 NO
- 2 NaNO 2 + 2 FeSO 4 + 3 H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 NaHSO 4 + 2 H 2 O + 2 NO
- 3 KNO 2 + KNO 3 + Cr 2 O 3 → 2 K 2 CrO 4 + 4 NO
La ruta del sulfato de hierro (II) es simple y se ha utilizado en experimentos de laboratorio de pregrado. Los compuestos denominados NONOate también se utilizan para la generación de óxido nítrico.
Detección y ensayo
La concentración de óxido nítrico se puede determinar mediante una reacción quimioluminiscente con ozono . [14] Una muestra que contiene óxido nítrico se mezcla con una gran cantidad de ozono. El óxido nítrico reacciona con el ozono para producir oxígeno y dióxido de nitrógeno , acompañado de emisión de luz ( quimioluminiscencia ):
- NO + O 3 → NO 2 + O 2 + hν
que se puede medir con un fotodetector . La cantidad de luz producida es proporcional a la cantidad de óxido nítrico en la muestra.
Otros métodos de prueba incluyen el electroanálisis (enfoque amperométrico), donde · NO reacciona con un electrodo para inducir un cambio de corriente o voltaje. La detección de radicales NO en tejidos biológicos es particularmente difícil debido a la corta vida útil y la concentración de estos radicales en los tejidos. Uno de los pocos métodos prácticos es la captura de espín de óxido nítrico con complejos de hierro- ditiocarbamato y la posterior detección del complejo de mono-nitrosil-hierro con resonancia paramagnética de electrones (EPR). [15] [16]
Existe un grupo de indicadores de colorantes fluorescentes que también están disponibles en forma acetilada para mediciones intracelulares. El compuesto más común es la 4,5-diaminofluoresceína (DAF-2). [17]
Efectos ambientales
Deposición de lluvia ácida
El óxido nítrico reacciona con el radical hidroperoxi (HO 2 • ) para formar dióxido de nitrógeno (NO 2 ), que luego puede reaccionar con un radical hidroxilo ( • OH ) para producir ácido nítrico (HNO 3 ):
- · NO + HO 2 • → • NO 2 + • OH
- · NO 2 + • OH → HNO 3
El ácido nítrico, junto con el ácido sulfúrico , contribuye a la deposición de lluvia ácida .
El agotamiento de la capa de ozono
· NO participa en el agotamiento de la capa de ozono . El óxido nítrico reacciona con el ozono estratosférico para formar O 2 y dióxido de nitrógeno:
- · NO + O 3 → NO 2 + O 2
Esta reacción también se utiliza para medir concentraciones de · NO en volúmenes de control.
Precursor del NO 2
Como se ve en la sección de deposición de ácido, el óxido nítrico puede transformarse en dióxido de nitrógeno (esto puede suceder con el radical hidroperoxi, HO 2 • , o el oxígeno diatómico, O 2 ). Los síntomas de la exposición a dióxido de nitrógeno a corto plazo incluyen náuseas, disnea y dolor de cabeza. Los efectos a largo plazo podrían incluir deterioro de la función inmunológica y respiratoria . [18]
Funciones biologicas
El NO es una molécula de señalización gaseosa . [19] Es un mensajero biológico vertebrado clave , que desempeña un papel en una variedad de procesos biológicos. [20] Es un bioproducto conocido en casi todos los tipos de organismos, desde bacterias hasta plantas, hongos y células animales. [21]
El óxido nítrico, conocido como factor relajante derivado del endotelio (EDRF), se biosintetiza de forma endógena a partir de L -arginina , oxígeno y NADPH mediante varias enzimas de óxido nítrico sintasa (NOS) . [22] La reducción de nitrato inorgánico también puede servir para producir óxido nítrico. [23] Uno de los principales objetivos enzimáticos del óxido nítrico es la guanilil ciclasa . [24] La unión del óxido nítrico a la región hem de la enzima conduce a la activación, en presencia de hierro. [24] El óxido nítrico es muy reactivo (tiene una vida útil de unos pocos segundos), pero se difunde libremente a través de las membranas. Estos atributos hacen que el óxido nítrico sea ideal para una molécula de señalización transitoria paracrina (entre células adyacentes) y autocrina (dentro de una sola célula). [23] Una vez que el óxido nítrico se convierte en nitratos y nitritos por el oxígeno y el agua, la señalización celular se desactiva. [24]
El endotelio (revestimiento interno) de los vasos sanguíneos utiliza óxido nítrico para indicar al músculo liso circundante que se relaje, lo que produce vasodilatación y aumenta el flujo sanguíneo. [23] El sildenafil (Viagra) es un ejemplo común de un fármaco que utiliza la vía del óxido nítrico. El sildenafil no produce óxido nítrico, pero mejora las señales que están aguas abajo de la vía del óxido nítrico al proteger el monofosfato de guanosina cíclico (cGMP) de la degradación por la fosfodiesterasa tipo 5 (PDE5) específica de cGMP en el cuerpo cavernoso , lo que permite que la señal mejorado, y por lo tanto vasodilatación . [22] Otro transmisor gaseoso endógeno, el sulfuro de hidrógeno (H 2 S) trabaja con NO para inducir vasodilatación y angiogénesis de manera cooperativa. [25] [26]
Seguridad y salud ocupacional
En los EE. UU., La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible ) para la exposición al óxido nítrico en el lugar de trabajo en 25 ppm (30 mg / m 3 ) durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 25 ppm (30 mg / m 3 ) durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 100 ppm, el óxido nítrico es un peligro inmediato para la vida y la salud . [27]
Referencias
- ^ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/145068#section=IUPAC-Name&fullscreen=true
- ^ "Óxido nítrico (CHEBI: 16480)" . Entidades químicas de interés biológico (ChEBI) . Reino Unido: Instituto Europeo de Bioinformática.
- ^ a b c "Monóxido de nitrógeno - Expediente de registro - ECHA" . Consultado el 2 de noviembre de 2020 .
- ^ a b c d "Ficha de datos de seguridad - Óxido nítrico comprimido - Expediente de registro" (PDF) . Consultado el 2 de noviembre de 2020 .
- ^ a b "Óxido nítrico" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Nomenclatura IUPAC de química inorgánica 2005 . PDF .
- ^ a b c d e Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Hou, YC; Janczuk, A .; Wang, PG (1999). "Tendencias actuales en el desarrollo de donantes de óxido nítrico". Diseño Farmacéutico Actual . 5 (6): 417–441. PMID 10390607 .
- ^ Culotta, Elizabeth; Koshland, Daniel E. Jr. (1992). "La ausencia de malas noticias son buenas noticias". Ciencia . 258 (5090): 1862–1864. Código Bibliográfico : 1992Sci ... 258.1862C . doi : 10.1126 / science.1361684 . PMID 1361684 .
- ^
- ^ Arulsamy, Navamoney; Bohle, D. Scott (2006). "Síntesis de diolatos de diazenio a partir de reacciones de óxido nítrico con enolatos". J. Org. Chem . 71 (2): 572–581. doi : 10.1021 / jo051998p . PMID 16408967 .
- ^ Traube, Wilhelm (1898). "Ueber Synthesen stickstoffhaltiger Verbindungen mit Hülfe des Stickoxyds" . Annalen der Chemie de Justus Liebig (en alemán). 300 : 81-128. doi : 10.1002 / jlac.18983000108 .
- ^ Derosa, Frank; Keefer, Larry K .; Hrabie, Joseph A. (2008). "El óxido nítrico reacciona con metóxido". La Revista de Química Orgánica . 73 (3): 1139-1142. doi : 10.1021 / jo7020423 . PMID 18184006 .
- ^ Fontijn, Arthur .; Sabadell, Alberto J .; Ronco, Richard J. (1970). "Medición quimioluminiscente homogénea de óxido nítrico con ozono. Implicaciones para el monitoreo selectivo continuo de contaminantes atmosféricos gaseosos". Química analítica . 42 (6): 575–579. doi : 10.1021 / ac60288a034 .
- ^ Vanin, A; Huisman, A; Van Faassen, E (2002). Ditiocarbamato de hierro como trampa giratoria para la detección de óxido nítrico: errores y éxitos . Métodos en enzimología. 359 . págs. 27–42 . doi : 10.1016 / S0076-6879 (02) 59169-2 . ISBN 9780121822620. PMID 12481557 .
- ^ Nagano, T; Yoshimura, T (2002). "Bioimagen de óxido nítrico". Revisiones químicas . 102 (4): 1235–70. doi : 10.1021 / cr010152s . PMID 11942795 .
- ^ Kojima H, Nakatsubo N, Kikuchi K, Kawahara S, Kirino Y, Nagoshi H, Hirata Y, Nagano T (1998). "Detección y formación de imágenes de óxido nítrico con nuevos indicadores fluorescentes: diaminofluoresceínas". Anal. Chem . 70 (13): 2446–2453. doi : 10.1021 / ac9801723 . PMID 9666719 .
- ^ "Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades" . NIOSH . 1 de julio de 2014 . Consultado el 10 de diciembre de 2015 .
- ^ Liu, Hongying; Weng, Lingyan; Yang, Chi (28 de marzo de 2017). "Una revisión sobre sensores electroquímicos basados en nanomateriales para H2O2, H2S y NO dentro de las células o liberados por las células" . Microchimica Acta . 184 (5): 1267–1283. doi : 10.1007 / s00604-017-2179-2 . ISSN 0026-3672 . S2CID 21308802 .
- ^ Weller, Richard, ¿Podría el sol ser bueno para tu corazón? TedxGlasgow. Filmado en marzo de 2012, publicado en enero de 2013
- ^ Roszer, T (2012) La biología del óxido nítrico subcelular. ISBN 978-94-007-2818-9
- ^ a b Pérez, Krystle M .; Laughon, Matthew (noviembre de 2015). "Sildenafil en bebés a término y prematuros: una revisión sistemática". Terapéutica clínica . 37 (11): 2598–2607.e1. doi : 10.1016 / j.clinthera.2015.07.019 . ISSN 0149-2918 . PMID 26490498 .
- ^ a b c Stryer, Lubert (1995). Bioquímica, 4ª edición . WH Freeman and Company. pag. 732. ISBN 978-0-7167-2009-6.
- ^ a b c T., Hancock, John (2010). Señalización celular (3ª ed.). Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 9780199232109. OCLC 444336556 .
- ^ Szabo, Csaba; Coletta, Ciro; Chao, Celia; Módis, Katalin; Szczesny, Bartosz; Papapetropoulos, Andreas; Hellmich, Mark R. (23 de julio de 2013). "El sulfuro de hidrógeno derivado de tumores, producido por la cistationina-β-sintasa, estimula la bioenergética, la proliferación celular y la angiogénesis en el cáncer de colon" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 110 (30): 12474–12479. Código bibliográfico : 2013PNAS..11012474S . doi : 10.1073 / pnas.1306241110 . ISSN 1091-6490 . PMC 3725060 . PMID 23836652 .
- ^ Altaany, Zaid; Yang, Guangdong; Wang, Rui (julio de 2013). "Cruce entre el sulfuro de hidrógeno y el óxido nítrico en las células endoteliales" . Revista de Medicina Celular y Molecular . 17 (7): 879–888. doi : 10.1111 / jcmm.12077 . ISSN 1582-4934 . PMC 3822893 . PMID 23742697 .
- ^ "Óxido nítrico" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional . Consultado el 20 de noviembre de 2015 .
Otras lecturas
- Butler A. y Nicholson R .; "Vida, muerte y NO". Cambridge 2003. ISBN 978-0-85404-686-7 .
- van Faassen, EE; Vanin, AF (eds); "Radicales de por vida: las diversas formas de óxido nítrico". Elsevier, Amsterdam 2007. ISBN 978-0-444-52236-8 .
- Ignarro, LJ (ed.); "Óxido nítrico: biología y patobiología". Prensa académica, San Diego 2000. ISBN 0-12-370420-0 .
enlaces externos
- Tarjeta internacional de seguridad química 1311
- "Óxido nítrico y su papel en la salud y la diabetes" .
- Química de gases a microescala: experimentos con óxidos de nitrógeno
- Su cerebro se inicia como una computadora : nuevos conocimientos sobre el papel biológico del óxido nítrico.
- Evaluación del potencial de óxido nítrico en el pie diabético
- Nuevos descubrimientos sobre el óxido nítrico pueden proporcionar medicamentos para la esquizofrenia
- Óxido nítrico en la base de datos de productos químicos
- "Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH): óxido nítrico" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional .