Nitroxylové radikály

Nitroxylové radikály  jsou organické radikály obsahující nitroxylovou skupinu NO. Poprvé objeven v roce 1951 [1] První syntézu sloučeniny 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidon-1-oxylu (4-oxo-TEMPO) provedl O.L. Lebeděv v roce 1959 [2]

Klasifikace a nomenklatura

Nitroxylové radikály jsou zástupci různých řad: piperidin , pyrrolin , pyrrolidin , piperazin , isoindolin , karbolin , azetidin , imidazolin , atd.

Jeden způsob pojmenování radikálů pochází z názvu mateřské látky, ke kterému je přidána koncovka "oxyl" označující umístění této skupiny (například 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO) 3-karbamoyl-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidin-l-oxyl (PCM), 3-karboxy-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidin-l-oxyl (PCA)). Podle jiného způsobu se za základ bere nitroxylová skupina - k názvu substituentů se přidá koncovka „nitroxid“, například (C 6 H 5 ) 2 NO ⋅ - difenylnitroxy.

Struktura nitroxidové vazby

Nitroxidová skupina obsahuje tříelektronovou vazbu:

Nespárovaný elektron je v uvolňovacím π* orbitalu vytvořeném z 2pz orbitalů atomů dusíku a kyslíku. Hybridizace vazeb atomu dusíku je blízká sp 2 . U diterc -alkylnitroxidů je nepárový elektron téměř rovnoměrně lokalizován na atomech N a O. Při nahrazení alkylového radikálu arylovým se hustota spinu na atomu dusíku výrazně snižuje, zatímco na atomu kyslíku zůstává téměř nezměněna.

Stabilní nitroxylové radikály

Nitroxylové radikály, které se vyznačují přítomností sterických zábran v blízkosti skupiny NO (například díky terciárním atomům uhlíku), jsou vysoce stabilní a lze je izolovat ve volném stavu:

Stabilita těchto látek závisí na stupni delokalizace nepárového elektronu a také na stérické zábraně v jejich molekulách. Některé nitroxylové radikály mohou být skladovány roky bez rozkladu.

Stabilní nitroxylové radikály jsou polární barevné látky, pevné nebo kapalné. Pouze di-(trifluormethyl)nitroxyl (CF 3 ) 2 NO· je plynný.

Jako všechny radikály mají nitroxylové radikály EPR spektrum . V jejich spektru je pozorováno tripletové štěpení, které je způsobeno hyperjemnou interakcí nepárového elektronu radikálu s jádrem atomu dusíku 14 N. Hyperjemná štěpící konstanta a N se pohybuje od 0,65–1,1 pro acyl( tert . 8 pro alkoxyarylnitroxidy. G-faktor nitroxylových radikálů je v rozmezí 2,005-2,006.

Syntéza nitroxy radikálů

Oxidace hydroxylaminů

Oxidace substituovaných hydroxylaminů vede k tvorbě nitroxy radikálů:

Reakce probíhá velmi snadno – i když stojí na vzduchu.

Oxidace aminů

Jedná se o nejběžnější metodu syntézy, kterou bylo získáno široké spektrum nitroxy radikálů, derivátů cyklických aminů. Nejvhodnějšími oxidačními činidly jsou peroxid vodíku v přítomnosti solí kyseliny wolframové a perkyseliny:

Jako oxidační činidla lze použít také organické hydroperoxidy , ozon .

Získávání nitrososloučenin

Interakce nitroso- a nitrosloučenin s redukčními činidly, jako jsou hydroxylaminy, thioly , může vést k nitroxy radikálům:

Vlastnosti

Disproporcionace

K disproporcionaci nitroxidových radikálů dochází, pokud vysoká hustota spinu nepárového elektronu na nitroxidové skupině není delokalizována na sousední skupiny. V tomto případě se tvoří substituovaný hydroxylamin a nitrososloučenina:

Oxidace

Oxidace nitroxidových radikálů probíhá pouze silnými oxidačními činidly (Cl 2 , SbCl 5 , SnCl 4 ). Reakčními produkty jsou oxoamoniové soli:

Jiné reakce

Kromě reakcí na skupině NO vstupují nitroxidové radikály do reakcí na jiných funkčních skupinách molekuly, které neovlivňují volnou valenci, což umožňuje získat modifikované nitroxidové radikály.

Aplikace

Nitroxylové radikály lze použít v metodě spinového značení (vznikají např. reakcí 2-methyl-2-nitrosopropanu s volným radikálem a mají životnost dostatečnou ke stanovení N a g-faktoru a identifikaci obou výsledných nitroxid a počáteční volný radikál):

Literatura

Odkazy

  1. A. N. Holden, W. A. ​​​​Yager a F. R. Merity, J. Chem. Phys. , 19 , 1319 (1951)
  2. OL Lebedev, MI Khidekel a GA Razuvaev, Doklady Akademii Nauk SSSR , 140 , 1327-1329 (1961)

Viz také