Nitrosación y nitrosilación

La nitrosación y la nitrosilación son dos nombres que se le dan al proceso de convertir compuestos orgánicos o complejos metálicos ^[1] en derivados nitrosos , es decir, compuestos que contienen la funcionalidad R−NO . La sinonimia surge porque la funcionalidad R-NO puede interpretarse de dos maneras diferentes, dependiendo del entorno físico-químico:

• La nitrosilación interpreta el proceso como la adición de un radical nitrosilo NO ^• . Se presenta comúnmente en un metal (por ejemplo, hierro) o un tiol, lo que da lugar al hierro nitrosilo Fe−NO (por ejemplo, en el hemo nitrosilado = nitrosilhema) o S -nitrosotioles (RSNO).
• _La nitrosación se interpreta como la adición de un ion nitrosonio NO ⁺ . Ocurre comúnmente con aminas ( –NH2 ), dando lugar a una nitrosamina .

Existen múltiples mecanismos químicos mediante los cuales esto puede lograrse, incluidas las enzimas y la síntesis química.

Las funciones biológicas del óxido nítrico incluyen la S-nitrosilación , la conjugación de NO a tioles de cisteína en proteínas, que es una parte importante de la señalización celular . ^[2]

La nitrosación se realiza típicamente con ácido nitroso , formado a partir de la acidificación de una solución de nitrito de sodio . El ácido nitroso es inestable y los altos rendimientos requieren una velocidad de reacción rápida; la transferencia de NO ⁺ sintón es catalizada por un nucleófilo fuerte, como (en orden creciente de eficacia) cloruro , bromuro , tiocianato o tiourea . De hecho, los productos de nitrosación (meta)estables ( nitritos de alquilo o nitrosaminas ) también pueden nitrosarse en tales condiciones; y los equilibrios pueden conducirse en cualquier dirección deseada. En ausencia de una fuerza impulsora, los tionitrosos se forman a partir de nitrosaminas, que se forman a partir de ésteres de nitrito, que se forman a partir de ácido nitroso. ^[3]

Algunas formas de ácido de Lewis también mejoran la electrofilicidad de los portadores de NO ⁺ , pero no es necesario que el ácido sea Brønsted: el nitroprusiato , por ejemplo, nitrosa mejor en condiciones neutras a básicas. Las sales de Roussin pueden reaccionar de manera similar, pero no está claro si liberan NO ⁺ o NO ^• . ^[4]

En general, el óxido nítrico es un nitrosante deficiente, a pesar de las reacciones de tipo Traube . Pero el oxígeno atmosférico puede oxidar el óxido nítrico a dióxido de nitrógeno , que sí produce nitrosación. Alternativamente, los iones cúpricos catalizan la desproporción en NO ⁺ y NO ⁻ . ^[5]

Los compuestos nitrosos , como el nitrosobenceno , se preparan típicamente mediante oxidación de hidroxilaminas :

RNHOH + [O ] → RNO + _H2O

En principio, el NO ⁺ puede sustituir directamente en un anillo aromático, pero el anillo debe estar sustancialmente activado, porque el NO ⁺ es aproximadamente 14 bel menos electrofílico que el NO.⁺
₂. ^[6] De manera inusual en la sustitución aromática electrofílica , la liberación de protones al solvente suele ser limitante de la velocidad y la reacción puede suprimirse en condiciones superácidas. ^[7]

El exceso de NO ⁺ generalmente oxida el producto inicialmente nitroso a un compuesto nitro o sal de diazonio. ^[8]

Los S -nitrosotioles se preparan típicamente mediante la condensación de un tiol y ácido nitroso : ^[9]

RSH + HONO → RSNO + _H2O

Son susceptibles de producir desproporciones en cuanto a disulfuro y óxidos de nitrógeno . ^[10]

Aunque no se han aislado dichos cationes, es probable que los reactivos nitrosantes se coordinen con sulfuros sin sustituyentes de hidrógeno . ^[11]

Los sulfinatos y los ácidos sulfínicos se añaden dos veces al ácido nitroso , de modo que el producto nitroso inicial (de la primera adición) se reduce a una disulfonilhidroxilamina. Una variante de este proceso con bisulfito es la técnica de producción de hidroxilamina de Raschig . ^[12]

Los compuestos O - nitrosos son similares a los compuestos S -nitrosos, pero son menos reactivos porque el átomo de oxígeno es menos nucleófilo que el átomo de azufre. La formación de un nitrito de alquilo a partir de un alcohol y un ácido nitroso es un ejemplo común: ^[13]

ROH + HONO → RONO + _H2O

Las N - nitrosaminas surgen de la reacción de fuentes de nitrito con compuestos amino . Normalmente, esta reacción ocurre cuando el nitrógeno nucleofílico de una amina secundaria ataca al nitrógeno del ion nitrosonio electrofílico : ^[14]

NO2 ⁻ ₊ 2H ⁺ → NO ₊₊ ⁺ H2O

R2NH +NO ⁺ → R2N _- NO+ _H ⁺

Si la amina es secundaria, entonces el producto es estable, pero las aminas primarias se descomponen en ácido en el catión diazonio correspondiente y luego atacan a cualquier nucleófilo cercano. Por lo tanto, la nitrosación de una amina primaria a veces se denomina desaminación . ^[15]

Las nitrosaminas secundarias estables son carcinógenas en roedores. Se cree que estos compuestos nitrosan las aminas primarias en el ambiente ácido del estómago y los iones diazonio resultantes alquilan el ADN, lo que provoca cáncer.

• Nitrosación de aminas