imported>Anagkai: Assoziative Verweise entfernt

2025-04-04T17:50:01Z

Assoziative Verweise entfernt

Neue Seite

[[Datei:Nitroalkanes General Formulae V.1.png|miniatur|hochkant=0.5|Von oben nach unten: primäre, sekundäre und tertiäre Nitroalkane (R1= Wasserstoffatom oder Alkyl-Rest, R2–R4 = Alkyl-Rest). Die Nitrogruppe ist '''blau''' markiert.]]

'''Nitroalkane''' (auch ''Nitroparaffine'') sind [[chemische Verbindung]]en die aus einem [[Aliphatische Kohlenwasserstoffe|aliphatischen Kohlenwasserstoff]]-Gerüst bestehen, bei dem ein oder mehrere Wasserstoffatome durch eine [[Nitrogruppe]] (–NO2) ersetzt sind. Je nach Stellung der Nitrogruppe innerhalb des Moleküls werden [[primär (Chemie)|primäre]], [[sekundär (Chemie)|sekundäre]] und [[tertiär (Chemie)|tertiäre]] Nitroalkane unterschieden.

== Nomenklatur ==
In der aktuellen chemischen Nomenklatur weist das Präfix ''[[Nitrogruppe|Nitro-]]'' auf eine [[Kohlenstoff]]-gebundene NO2-Gruppe hin. Es sind jedoch noch irreführende historische oder Trivialnamen gebräuchlich, wie beispielsweise [[Nitroglycerin]]: Hier ist der [[Alkyl]]rest über ein verbrückendes [[Sauerstoff]]<nowiki />atom an den [[Stickstoff]] gebunden, weswegen es sich nicht um ein Nitroalkan, sondern um einen Tri[[ester]] der [[Salpetersäure]] handelt.

== Synthese ==
Im Labor gewinnt man die primären und sekundären Nitroalkane meist durch Umsetzung der Alkyliodide mit [[Natriumnitrit]] in [[Dimethylformamid]]-Lösung bei Gegenwart von [[Harnstoff]]. Die tertiären Nitroalkane sind durch [[Oxidation]] tertiärer Alkylamine mit [[Kaliumpermanganat]] zugänglich.<ref name="ABC Chemie">''Brockhaus ABC Chemie'', VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1965, S. 949.</ref>

== Eigenschaften ==
Die Schmelz- und Siedepunkte von einfachen aliphatischen Nitroalkanen sind höher als diejenigen entsprechender [[Alkane]] oder [[Alkohole]] (siehe Tabelle).

:{| class="wikitable" style="font-size:90%"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Substanz !! Schmelzpunkt !! Siedepunkt
|-
| [[Methan]] CH4 || −183 °C || −161 °C
|-
| [[Methanol]] CH3OH || −98 °C || 65 °C
|-
| [[Nitromethan]] CH3NO2 || −29 °C || 101 °C
|-
| [[Ethan]] CH3CH3|| −172 °C || −88 °C
|-
| [[Ethanol]] CH3CH2OH || −114 °C || 78 °C
|-
| [[Nitroethan]] CH3CH2NO2 || −90 °C || 114 °C
|-
| [[Propan]] CH3CH2CH3 || −188 °C || −42 °C
|-
| [[Propan-1-ol]] CH3CH2CH2OH || −127 °C || 97 °C
|-
| [[1-Nitropropan]] CH3CH2CH2NO2 || −108 °C || 131 °C
|-
| [[Propan-2-ol]] CH3CH(OH)CH3 || −90 °C || 82 °C
|-
| [[2-Nitropropan]] CH3CH(NO2)CH3|| −93 °C || 120 °C
|-
| [[Butan]] CH3CH2CH2CH3 || −138 °C || −0,5 °C
|-
| [[Butan-1-ol]] CH3CH2CH2CH2OH || −90 °C || 117 °C
|-
| [[1-Nitrobutan]] CH3CH2CH2CH2NO2 || −81 °C || 152 °C
|}

:{| class="wikitable float-right" style="font-size:90%"
|- class="hintergrundfarbe5"
! Substanz !! pKa
|-
| [[Nitromethan]] CH3NO2 || 10,2<ref name="Organikum">Autorenkollektiv, ''[[Organikum]]'', 16. Aufl., VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, 1986, S. 442.</ref>
|-
| [[Nitroethan]] CH3CH2NO2 || 8,6<ref name="pKaComp">{{Webarchiv | url= http://chemweb.unp.ac.za/chemistry/Physical_Data/pKa_compilation.pdf | wayback = 20120801225958 | text =pKa Data Compiled by R. Williams}} (13. Dezember 2008).</ref>
|-
| [[1-Nitropropan]] CH3CH2CH2NO2 || 9<ref name="pKaComp" />
|-
| [[2-Nitropropan]] CH3CH(NO2)CH3 || 7,74<ref name="pKaComp" />
|}

Die Nitrogruppe übt einen negativen [[Induktiver Effekt|induktiven Effekt]] auf das Kohlenstoffatom aus, das sie trägt. Nitroalkane, die am [[Ständigkeit|α-]]Kohlenstoffatom (dem der [[Nitrogruppe]] benachbarten Kohlenstoffatom) ein [[Wasserstoffatom]] enthalten, sind [[CH-Acidität|CH-acide]] Verbindungen. Das bei Deprotonierung entstehende Anion kann sowohl durch diesen induktiven Effekt, als auch durch Delokalisation der Ladung durch [[Mesomerie]] stabilisiert werden. Als Folge davon sind primäre und sekundäre Nitroalkane relativ stark sauer und können einfach basisch deprotoniert werden. Die so gebildeten Carbanionen sind reaktive Zwischenstufen für die präparativ interessante Knüpfung von neuen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen.

: [[Datei:Nitroalkane Acidity.svg|rahmenlos|hochkant=3.0|Azidität von Nitroalkanen]]

Nitroalkane neigen zu einer stark exothermen Zersetzung, die explosionsartig verlaufen kann. Nitromethan und Nitroethan können zur [[Detonation]] gebracht werden.<ref name="Bretherick">P.G. Urben; M.J. Pitt: ''Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards''. 8. Edition, Vol. 2, Butterworth/Heinemann 2017, ISBN 978-0-08-100971-0, S. 1304.</ref> Die Zersetzungswärmen sinken tendenziell mit steigender Molmasse, der Zersetzungsbeginn verschiebt sich zu niedrigeren Temperaturen.<ref name="Colombo">Maule, I.; Razzetti, G.; Restelli, A.; Palmieri, A.; Colombo, C.; Ballini, R.: ''Thermal Stability Evaluation of Nitroalkanes with Differential Scanning Calorimetry'' in [[Org. Process Res. Dev.]] 25 (2021) 781–788, {{DOI|10.1021/acs.oprd.0c00433}}.</ref>

{| class="wikitable" style="text-align:right;"
|+Thermische Zersetzung von Nitroalkanen<ref name="Colombo" />
|- class="hintergrundfarbe6"
! Nitroalkan
! Molare Masse (g·mol−1)
! Zersetzungsbeginn (DSC) (°C)
! Spezifische Zersetzungswärme (kJ·kg−1)
! Molare Zersetzungswärme (kJ·mol−1)
|-
|style="text-align:left"| [[Nitromethan]] || 61,0 || 300 || 3975 || 242,6
|-
|style="text-align:left"| [[1-Nitropropan]] || 89,1 || 210 || 2466 || 219,7
|-
|style="text-align:left"| [[2-Nitropropan]] || 89,1 || 180 || 2100 || 187,1
|-
|style="text-align:left"| [[1-Nitropentan]] || 117,2 || 230 || 1776 || 208,1
|-
|style="text-align:left"| [[1-Nitroheptan]] || 145,2 || 200 || 1195 || 173,5
|-
|style="text-align:left"| [[Nitrocyclopentan]] || 115,5 || 200 || 1624 || 187,0
|-
|style="text-align:left"| [[Nitrocyclohexan]] || 129,2 || 210 || 1429 || 184,6
|}

== Reaktionen ==
Die Umwandlung von Nitrogruppen in [[Carbonylgruppe]]n wird als [[Nef-Reaktion]] bezeichnet:

: [[Datei:Nef reaction 1.svg|rahmenlos|hochkant=2.5|center|Reaktionsgleichung der Nef-Reaktion]]

Diese Reaktion ist auf drei Arten möglich:<ref>organic-chemistry.org: [https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/nef-reaction.shtm Nef Reaction] (13. Dezember 2008).</ref>
* Säure-Base-Methode: Nitronatsalz, das vorgängig gebildet wurde, wird in eine starke wässrige Säure gegeben (Standard-Verfahren)
* Oxidative Methoden
* Reduktive Methoden

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4171934-7|LCCN=sh/85/092088}}

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Nitroalkan| Nitroalkane]]

Nitroalkane - Versionsgeschichte

imported>Anagkai: Assoziative Verweise entfernt