Nitrogenoxid (II). | |||
---|---|---|---|
| |||
Generel | |||
Systematisk navn |
Nitrogenoxid (II). | ||
Chem. formel | INGEN | ||
Fysiske egenskaber | |||
Stat | farveløs gas | ||
Molar masse | 30,0061 g/ mol | ||
Massefylde | gas: 1,3402 kg/m³ | ||
Ioniseringsenergi | 9,27 ± 0,01 eV [2] | ||
Termiske egenskaber | |||
Temperatur | |||
• smeltning | -163,6°C | ||
• kogning | -151,7°C | ||
• nedbrydning | over +700 °C | ||
Entalpi | |||
• uddannelse | 81 kJ/mol | ||
Damptryk | 34,2 ± 0,1 atm [2] | ||
Kemiske egenskaber | |||
Opløselighed | |||
• i vand | 0,01 g/100 ml | ||
Klassifikation | |||
Reg. CAS nummer | [10102-43-9] | ||
PubChem | 145068 | ||
Reg. EINECS nummer | 233-271-0 | ||
SMIL | [N]=O | ||
InChI | InChI=1S/NO/cl-2MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | QX0525000 | ||
CHEBI | 16480 | ||
FN nummer | 1660 | ||
ChemSpider | 127983 | ||
Sikkerhed | |||
GHS piktogrammer |
![]() ![]() ![]() |
||
NFPA 704 |
![]() |
||
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet. | |||
Mediefiler på Wikimedia Commons |
Nitrogenoxid (II) ( mon (o) nitrogenoxid , nitrogenoxid , nitrosylradikal ) NO - ikke-saltdannende nitrogenoxid .
Tilstedeværelsen af en uparret elektron forårsager tilbøjeligheden af NO til at danne svagt bundne N 2 O 2 dimerer . Disse er skrøbelige forbindelser med en ΔH ° -dimerisering på omkring 17 kJ/mol. Flydende nitrogenoxid (II) er 25% sammensat af N 2 O 2 molekyler , og det faste stof består udelukkende af dem.
Nitrogenoxid (II) er det eneste nitrogenoxid, der kan opnås direkte fra frie grundstoffer ved at kombinere nitrogen med oxygen ved høje temperaturer (1200-1300 °C) eller i en elektrisk udladning. I naturen dannes det i atmosfæren under lynudladninger (reaktionens termiske effekt er -180,9 kJ):
og reagerer straks med ilt :
.Efterhånden som temperaturen falder, nedbrydes nitrogenoxid (II) til nitrogen og oxygen, men falder temperaturen kraftigt, så eksisterer det oxid, der ikke har nået at nedbrydes i lang tid: Ved lav temperatur er nedbrydningshastigheden lav. En sådan hurtig afkøling kaldes "quenching" og bruges i en af metoderne til at opnå salpetersyre .
I laboratoriet opnås det normalt ved at reagere 31% HNO 3 med nogle metaller , for eksempel med kobber :
.Mere ren NO, ikke forurenet med urenheder, kan opnås ved reaktionerne
, .Den industrielle metode er baseret på oxidation af ammoniak ved høj temperatur og tryk med deltagelse af Pt , Rh , Cr 2 O 3 (som katalysatorer ):
.Produktionen af NO er et af trinene i produktionen af salpetersyre .
Under normale forhold er NO en farveløs gas. Dårligt opløseligt i vand. Den har en densitet på 1,3402 kg/m³ [3] . Flydende med besvær; i flydende og fast form har en blå farve.
Ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk oxideres NO af atmosfærisk oxygen:
.Som et resultat bliver blandingen af gasser brun.
NO er også karakteriseret ved halogenadditionsreaktioner med dannelse af nitrosylhalogenider, i denne reaktion udviser NO egenskaberne af et reduktionsmiddel med dannelse af nitrosylchlorid :
.I nærvær af stærkere reduktionsmidler udviser NO oxiderende egenskaber:
.Ved temperaturer over +700 °C nedbrydes det:
.
Det reagerer ikke med vand, det er et ikke-saltdannende oxid.
Nitrogenoxid (II) er en giftig gas med en kvælende virkning.
Nitrogenoxid er en af de få kendte gastransmittere og er derudover også et kemisk stærkt reaktivt frit radikal, der kan virke både som oxidationsmiddel og som reduktionsmiddel. Nitrogenoxid er en vigtig anden budbringer i hvirveldyrs organismer og spiller en vigtig rolle i intercellulær og intracellulær signalering og, som et resultat, i en række biologiske processer. [4] Det er kendt, at nitrogenoxid produceres af næsten alle typer af levende organismer, lige fra bakterier, svampe og planter til dyreceller. [5]
Nitrogenoxid, oprindeligt kendt som den endoteliale vasodilatorfaktor (hvis kemiske natur endnu ikke var kendt) syntetiseres i kroppen fra arginin med deltagelse af oxygen og NADP af enzymet nitrogenoxidsyntase . Genvinding af uorganiske nitrater kan også bruges til at producere endogent nitrogenoxid i kroppen. Det vaskulære endotel bruger nitrogenoxid som et signal til de omgivende glatte muskelceller om at slappe af, hvilket resulterer i vasodilatation og øget blodgennemstrømning. Nitrogenoxid er et meget reaktivt frit radikal med en levetid i størrelsesordenen nogle få sekunder, men det har en høj evne til at trænge igennem biologiske membraner. Dette gør nitrogenoxid til et ideelt signalmolekyle til kortvarig autokrin (inden for en celle) eller parakrin (mellem tæt anbragte eller tilstødende celler) signalering. [6]
Uanset aktiviteten af nitrogenoxidsyntase er der en anden vej til biosyntese af nitrogenoxid, den såkaldte nitrat-nitrit-oxid-vej, som består i den sekventielle reduktion af diætnitrater og nitritter opnået fra vegetabilske fødevarer. [7] Nitratrige grøntsager, især bladgrøntsager som spinat og rucola , samt rødbeder , har vist sig at øge endogene nitrogenoxidniveauer og yde myokardiebeskyttelse mod iskæmi, samt reducere blodtrykket hos personer med disposition for arteriel hypertension eller begyndende udvikling af hypertension. [8] [9] For at kroppen kan producere nitrogenoxid fra madnitrater via nitrat-nitrit-oxid-vejen, skal nitrat først reduceres til nitrit af saprofytiske bakterier (kommensale bakterier), der lever i munden. [10] Overvågning af indholdet af nitrogenoxid i spyt gør det muligt at påvise biotransformationen af plantenitrater til nitritter og nitrogenoxid. Forhøjede niveauer af nitrogenoxid i spyt er blevet observeret med diæter rig på bladgrønt. Til gengæld er bladgrønt ofte en væsentlig bestanddel af mange antihypertensive og "hjerte" diæter designet til at behandle hypertension, koronar hjertesygdom og hjertesvigt. [elleve]
Produktionen af nitrogenoxid øges hos mennesker, der bor i bjergene, især i store højder. Dette bidrager til kroppens tilpasning til forhold med reduceret partialtryk af ilt og et fald i sandsynligheden for hypoxi på grund af en stigning i blodgennemstrømningen både i lungerne og i perifere væv. De kendte virkninger af nitrogenoxid omfatter ikke kun vasodilatation, men også deltagelse i neurotransmission som en gastransmitter og aktivering af hårvækst, [12] og dannelsen af reaktive metaboliske mellemprodukter og deltagelse i penis erektionsprocessen (på grund af evnen nitrogenoxid for at udvide peniskar ). Farmakologisk aktive nitrater, såsom nitroglycerin , amylnitrit , natriumnitroprussid , realiserer deres vasodilaterende, antianginale (antiiskæmiske), hypotensive og antispasmodiske virkninger på grund af det faktum, at nitrogenoxid dannes fra dem i kroppen. Det vasodilaterende antihypertensive lægemiddel minoxidil indeholder en NO-rest og kan blandt andet også virke som NO-agonist. Tilsvarende forbedrer sildenafil og lignende lægemidler erektion primært ved at øge den NO-relaterede signaleringskaskade i penis.
Nitrogenoxid bidrager til opretholdelsen af vaskulær homeostase ved at forårsage afslapning af de glatte muskler i karvæggene og hæmme deres vækst og fortykkelse af den vaskulære intima (hypertensiv vaskulær remodeling), samt hæmme adhæsion og aggregering af blodplader og adhæsion af leukocytter til det vaskulære endotel. Patienter med vaskulær åreforkalkning, diabetes mellitus eller hypertension har ofte tegn på nedsat nitrogenoxidmetabolisme eller abnormiteter i intracellulære nitrogenoxidsignalkaskader. [13]
Det er også blevet vist, at højt saltindtag reducerer produktionen af nitrogenoxid hos hypertensive patienter, selvom biotilgængeligheden af nitrogenoxid ikke ændres, forbliver den samme. [fjorten]
Nitrogenoxid dannes også under fagocytose af sådanne celler, der er i stand til fagocytose, såsom monocytter , makrofager , neutrofiler , som en del af immunresponset på invaderende fremmede mikroorganismer (bakterier, svampe osv.). [15] Celler, der er i stand til fagocytose, indeholder inducerbar nitrogenoxidsyntase (iNOS), som aktiveres af interferon-γ eller en kombination af tumornekrosefaktor med et andet inflammatorisk signal . [16] [17] [18] På den anden side har β-transformerende vækstfaktor (TGF-β) en stærk hæmmende effekt på iNOS-aktivitet og nitrogenoxidbiosyntese af fagocytter. Interleukin 4 og 10 har en svag inhiberende effekt på iNOS-aktivitet og nitrogenoxidbiosyntese af de tilsvarende celler. Således har kroppens immunsystem evnen til at regulere aktiviteten af iNOS og arsenalet af immunresponsmidler, der er tilgængelige for fagocytter, hvilket spiller en rolle i reguleringen af inflammation og styrken af immunresponser. [19] Nitrogenoxid udskilles af fagocytter under immunresponset som et af de frie radikaler og er meget giftigt for bakterier og intracellulære parasitter, herunder Leishmania [20] og malaria Plasmodium. [21] [22] [23] Mekanismen for den bakteriedræbende, svampedræbende og antiprotozoale virkning af nitrogenoxid omfatter beskadigelse af DNA fra bakterier, svampe og protozoer [24] [25] [26] og beskadigelse af jernholdige proteiner med ødelæggelsen af jernkomplekser med svovl og dannelsen af nitrosylkirtel. [27]
Som svar på dette har mange patogene bakterier, svampe og protozoer udviklet mekanismer for resistens over for nitrogenoxid dannet under fagocytose eller mekanismer til dets hurtige neutralisering. [28] Da øget produktion af endogen nitrogenoxid er en af markørerne for inflammation, og da endogen nitrogenoxid kan have en pro-inflammatorisk effekt ved tilstande som bronkial astma og bronchoobstruktive sygdomme, er der en øget interesse for praktisk medicin i den mulige brug af en analyse af indholdet af nitrogenoxid i udåndingsluften som en simpel udåndingstest for betændelse i luftvejene. Der er fundet nedsatte niveauer af endogent udåndet nitrogenoxid hos rygere og cyklister, der er udsat for luftforurening. Samtidig var en stigning i niveauet af endogent nitrogenoxid i udåndingsluften i andre populationer (dvs. ikke-cyklister) forbundet med eksponering for luftforurening. [29]
Endogent nitrogenoxid kan bidrage til vævsskade under iskæmi og efterfølgende reperfusion, da der under reperfusion kan dannes en overskydende mængde nitrogenoxid, som kan reagere med superoxid eller hydrogenperoxid og danne et stærkt og giftigt oxidationsmiddel, der beskadiger væv - peroxynitrit . Tværtimod, ved paraquatforgiftning bidrager indånding af nitrogenoxid til øget overlevelse og bedre restitution af patienter, da paraquat forårsager dannelsen af store mængder superoxid og hydrogenperoxid i lungerne, et fald i biotilgængeligheden af NO på grund af dets binding til superoxid og dannelsen af peroxynitrit og hæmning af nitrogenoxidsyntaseaktivitet.
I planter kan endogent nitrogenoxid produceres på en af fire måder:
I planter er endogent nitrogenoxid også et signalmolekyle (gasotransmitter), bidrager til reduktion eller forebyggelse af oxidativt stress i celler og spiller også en rolle i at beskytte planter mod patogener og svampe. Udsættelse af afskårne blomster og andre planter for lave koncentrationer af eksogent nitrogenoxid har vist sig at forlænge den tid, det tager dem at visne, gulne og kaste blade og kronblade. [34]
De to vigtigste mekanismer, hvorved endogene nitrogenoxid udøver sine biologiske virkninger på celler, organer og væv, er S-nitrosylering af thiolforbindelser (inklusive thiolgrupperne i svovlholdige aminosyrer såsom cystein ) og nitrosylering af overgangsmetal. ioner. S-nitrosylering betyder den reversible omdannelse af thiolgrupper (for eksempel cysteinrester i proteinmolekyler) til S-nitrosothioler (RSNO). S-nitrosylering er en vigtig mekanisme til dynamisk, reversibel post-translationel modifikation og regulering af funktionerne af mange, hvis ikke alle, større proteinklasser. [35] Nitrosylering af overgangsmetalioner involverer binding af NO til en overgangsmetalion, såsom jern , kobber , zink , krom , kobolt , mangan , inklusive overgangsmetalioner som en del af protesegrupper eller aktive katalytiske steder af metalloenzymer. I denne rolle er NO en nitrosylligand . Typiske tilfælde af nitrosylering af overgangsmetalioner omfatter nitrosylering af hæm - holdige proteiner, såsom cytochrom , hæmoglobin , myoglobin , hvilket fører til proteindysfunktion (især hæmoglobins manglende evne til at udføre sin transportfunktion eller enzyminaktivering). Nitrosyleringen af ferrojern spiller en særlig vigtig rolle, da bindingen af nitrosylliganden til ferro-ionen er særlig stærk og fører til dannelsen af en meget stærk binding. Hæmoglobin er et vigtigt eksempel på et protein, hvis funktion kan ændres under påvirkning af NO på begge måder: NO kan både direkte binde til jern i hæm i nitrosyleringsreaktionen og danne S-nitrosothioler ved S-nitrosylering af svovlholdigt aminosyrer i hæmoglobin. [36]
Der er således flere mekanismer, hvorved endogent nitrogenoxid påvirker biologiske processer i levende organismer, celler og væv. Disse mekanismer omfatter oxidativ nitrosylering af jernholdige og andre metalholdige proteiner, såsom ribonukleotidreduktase, aconitase, aktivering af opløselig guanylatcyclase med en stigning i dannelsen af cGMP , stimulering af ADP-afhængig proteinribosylering, S-nitrosylering af sulfhydryl (thiol) grupper af proteiner, hvilket fører til deres post-translationelle modifikation (aktivering eller inaktivering), aktivering af regulerede transportfaktorer af jern, kobber og andre overgangsmetaller. [37] Endogent nitrogenoxid har også vist sig at være i stand til at aktivere den nukleare transkriptionsfaktor kappa (NF-κB) i mononukleære celler i perifert blod. Og det er kendt, at NF-KB er en vigtig transkriptionsfaktor i reguleringen af apoptose og inflammation, og især en vigtig transkriptionsfaktor i processen med induktion af genekspression af inducerbar nitrogenoxidsyntase. Produktionen af endogent nitrogenoxid er således selvreguleret - en stigning i NO-niveauer hæmmer yderligere ekspression af inducerbar nitrogenoxidsyntase og forhindrer dens overdrevne stigning i dets niveau og overdreven beskadigelse af værtsvæv under inflammation og immunrespons. [38]
Det er også kendt, at nitrogenoxids vasodilaterende virkning primært medieres gennem dets stimulering af aktiviteten af opløselig guanylatcyclase, som er et heterodimert enzym aktiveret ved nitrosylering. Stimulering af guanylatcyclaseaktivitet fører til akkumulering af cyklisk GMP. En stigning i koncentrationen af cyklisk GMP i cellen fører til en stigning i aktiviteten af proteinkinase G. Proteinkinase G phosphorylerer igen en række vigtige intracellulære proteiner, hvilket fører til genoptagelse af calciumioner fra cytoplasmaet til intracellulær opbevaring og til åbning af calciumaktiverede kaliumkanaler . Et fald i koncentrationen af calciumioner i cellens cytoplasma fører til, at myosin letkædekinase, aktiveret af calcium, mister aktivitet og ikke kan fosforylere myosin, hvilket fører til forstyrrelse af dannelsen af "broer" i myosinet molekyle og afbrydelse af dets foldning til en mere kompakt struktur (forkortelser), og som følge heraf til afslapning af de glatte muskelceller. Og afslapning af de glatte muskelceller i blodkarvæggene fører til vasodilatation (vasodilation) og en stigning i blodgennemstrømningen. [39]
![]() | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |
|
nitrogenoxider | |
---|---|