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硝基甲烷
硝基甲烷（化学式：CH3NO2）是最简单的有机硝基化合物。室温下为无色油状有微弱芳香气味的透明液体，有较大的极性，可燃，有毒，具爆炸性。可作燃料。它可以和乙醇、丙酮、乙醚混溶，是一种良好的溶剂和萃取剂。同时由于硝基α-氢具有较强的活性，故硝基甲烷也是化工和有机合成中的常见原料，用于制取药物、杀虫剂、炸药、染料和纤维等。
| 硝基甲烷 | |||
|---|---|---|---|
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| IUPAC名 nitromethane | |||
| 别名 | 一硝基甲烷 | ||
| 识别 | |||
| CAS号 | 75-52-5 | ||
| PubChem | 6375 | ||
| ChemSpider | 6135 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYAW | ||
| ChEBI | 77701 | ||
| RTECS | PA9800000 | ||
| KEGG | C19275 | ||
| 性质 | |||
| 化学式 | CH3NO2 | ||
| 摩尔质量 | 61.04 g·mol⁻¹ | ||
| 外观 | 无色透明油状液体 | ||
| 密度 | 1.138 g/cm³（液） | ||
| 熔点 | −29 °C (244.15 K) | ||
| 沸点 | 100–103 °C (373-376 K) | ||
| 溶解性（水） | ~ 10 g/100 mL | ||
| pKa | 10.2 | ||
| 黏度 | 0.61 mPa·s，25 °C | ||
| 危险性 | |||
| R/S术语 | R5, R10, R22, S41 | ||
| 主要危害 | 可燃性，有毒 | ||
| NFPA 704 | 3 2 4 | ||
| 闪点 | 35 °C | ||
| 相关物质 | |||
| 相关硝基化合物 | 硝基乙烷 | ||
| 相关化学品 | 亚硝酸甲酯、硝酸甲酯 | ||
| 若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
制备
工业上采取硝酸气相（350-450°C）硝化丙烷的方法制取硝基甲烷及其他低级的硝基化合物，比如硝基乙烷、1-硝基丙烷和2-硝基丙烷等。反应为放热反应，自由基机理，中间体是烷基亚硝酸酯均裂产生的CH3CH2CH2O·类型的自由基。它们大多不稳定，容易发生C-C键的断裂，故反应得到一硝基化合物以及低级硝基化合物的混合物。[1]
此外，甲烷/乙烷气相硝化法、氯乙酸钠与亚硝酸钠水溶液反应（方程式见下）、硫酸二甲酯与亚硝酸钠反应等方法都可以制得硝基甲烷。由于这些反应物都是易得的化工原料，故硝基甲烷很容易制取，用途也很广泛。
- ClCH2COONa + NaNO2 + H2O → CH3NO2 + NaCl + NaHCO3
用途
硝基甲烷在有机合成中为一碳合成子。受硝基吸电子效应的影响，碳上的氢具有酸性，可以与碱作用去质子化。生成的碳負离子可以与醛发生1,2-加成，生成β-羟基硝基化合物，若失水则生成硝基烯烃。这个反应称为Henry反应。作为亲核碳负离子的给体，硝基甲烷也可以和α,β-不饱和羰基化合物在碱催化下发生共轭加成，称为Michael加成反应。
硝基甲烷的衍生物包括三氯硝基甲烷（氯化苦）、三溴硝基甲烷、四硝基甲烷、三硝基甲烷等。常用的缓冲液Tris，即“三羟甲基氨基甲烷”，就是由三羟甲基硝基甲烷经还原得到的。
参考资料
- ^ Sheldon B. Markofsky “Nitro Compounds, Aliphatic” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 by Wiley-VCH, Wienheim, 2002. DOI: 10.1002/14356007.a17_401.
- ^ Coetzee, J. F. and Chang, T. H. Recommended Methods for the Purification of Solvents and Tests for Impurities: Nitromethane (PDF). Pure Appl. Chem. 1986, 58: 1541–1545 [2008-10-25]. doi:10.1351/pac198658111541. （原始内容 (PDF)于2016-08-20）.