VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I

VO Organische Chemie I 20. Nitroverbindungen
Bei Nitroalkanen gibt es also sehr starke Dipol-Wechselwirkungen, die mit auffallend hohen
Kp einhergehen: z.B. Kp (CH3NO2) = 101 °C (!).
Dies führt dazu, dass diese Flüssigkeiten gelegentlich als stark polares Lösungsmittel
Verwendung finden.
Trotz der hohen Polarität sind Nitroverbindungen wasserunlöslich (keine H-Brücken).
Wenn an das der Nitrogruppe benachbarten C-Atom ein H-Atom gebunden ist, wie es bei den
primären und sekundären, nicht jedoch bei den tertiären Nitroverbindungen der Fall ist, haben
die Verbindungen schwach saure Eigenschaften.
Bei Einwirkung von Natronlauge (NaOH) kommt es zu einer Abspaltung eines H-Atoms,
wobei das entstehende Anion seine Existenz der Mesomeriestabilisierung verdankt (-
Elektronensystem über 4 Atome delokalisiert).
Für Nitromethan ergibt sich so ein pKS-Wert von 10,2 (vgl. Blausäure: 9,4).
R O
– H R
O
R C N
C N
H
O
R O
+
Fügt man zu dieser Laugenlösung wieder Säure hinzu, kann es passieren, dass sich das Proton
an den elektronegativsten Punkt (das O-Atom) des Anions bildet,
wodurch eine Verbindung entsteht, die man Nitronsäure nennt
(Strukturformel Abb. rechts).
Dieses Phänomen wurde bereist um 1900 entdeckt; in vielen Fällen gelang es sogar, eine
Nitronsäure durch vorsichtiges Aufsäuern einer alkalischen Nitroalkanlösung zu isolieren.
Heute weiß man, dass zwischen Nitronsäure und Nitroalkan ein Gleichgewicht besteht, wobei
Nitronsäure meist nur einige % ausmacht.
Diese für die organische Chemie außerordentlich wichtige Tatsache nennt man heute
Tautomerie; darunter versteht man allgemein die Erscheinung,
dass zwei strukturisomere Verbindungen miteinander im
Gleichgewicht stehen. Die Strukturisomere nennt man auch
Tautomere oder tautomere Verbindungen.
Die Verbindung Trinitromethan hat drei Nitro-Gruppen, aber auch
ein H-Atom an dem diesen Gruppen benachbarten C-Atom => die
- 114 -
R
R
C
O
R
R
H
N
O
N
O
O
C
C
N
N
NO2
NO2
NO2
– H +
O
C N
O O
O–H
O
O