Изопропилнитрит

Изопропилнитрит (2-пропилнитрит, изопропиловый эфир азотистой кислоты) — нерастворимая в воде желтоватая маслянистая жидкость.

Изопропилнитрит
Общие
Систематическое наименование	2-​пропилнитрит
Традиционные названия	Изопропилнитрит, изопропиловый эфир азотистой кислоты
Хим. формула	C3H7NO2
Рац. формула	H3C-CH(ONO)-CH3
Физические свойства
Состояние	Жидкость
Молярная масса	89,09 г/моль
Плотность	0,8684 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	−132°C
• кипения	45 °C
• разложения	45 °C
Давление пара	57,595 кПа
Химические свойства
Растворимость
• в воде	не растворим
• в этаноле, ацетоне, диэтиловом эфире	смешивается в любых пропорциях
Классификация
Рег. номер CAS	541-42-4
PubChem	10929
Рег. номер EINECS	208-779-0
SMILES	CC(C)ON=O
InChI	InChI=1S/C3H7NO2/c1-3(2)6-4-5/h3H,1-2H3 SKRDXYBATCVEMS-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	10466
Безопасность
ЛД50	300 мг/кг (мыши, перорально) 980 мг/кг (крысы, перорально) 3200 мг/кг (кролики, перорально)
Токсичность	Умеренно-токсичен
Пиктограммы ECB
NFPA 704	4 2 2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Получение

Изопропилнитрит может быть получен действием азотистой кислоты на изопропанол. Обычно, реакция проводится при низких температурах (ибо вещество подвергается гидролизу в кислой среде) и так, чтобы выделяющаяся азотистая кислота была сразу израсходована. Например, раствор соли азотистой кислоты (обыкновенно — нитрита натрия или калия) по каплям прибавляют к раствору серной или соляной кислоты в изопропиловом спирте (или наоборот).^[1] Сильные кислоты нужны для вытеснения азотистой кислоты и её протонирования. Азотная кислота не подходит, ибо будет вступать в реакцию с изопропиловым спиртом.

При прибавлении нитритов к сильным кислотам, азотистая кислота вытесняется:

${\displaystyle {\ce {NaNO2 + HCl -> HNO2 + NaCl}}}$

Затем, азотистая кислота протонируется:

${\displaystyle {\ce {HNO2 + HCl -> [H2NO2]^+ + Cl-}}}$

Её протонированная форма быстро распадается на ион нитрозония и воду:

${\displaystyle {\ce {[H2NO2]^+ -> NO+ + H2O}}}$

Который затем встраивается в гидроксогруппу изопропилового спирта:

${\displaystyle {\ce {H3C-CH(OH)-CH3 + NO^+ -> H3C-CH(ONO)-CH3 + H^+}}}$

Таким образом, кислота восстанавливается, то есть она служит катализатором. Краткую реакцию можно представить так:

${\displaystyle {\ce {H3C-CH(OH)-CH3 + HNO2 -> H3C-CH(ONO)-CH3 + H2O}}}$

Общая реакция выглядит так:

${\displaystyle {\ce {NaNO2 + HCl + H3C-CH(OH)-CH3 -> H3C-CH(ONO)-CH3 + NaCl + H2O}}}$

К концу реакции, слой изопропилнитрита будет находиться на поверхности и может быть отделён. Изопропилнитрит, несмотря на то, что не растворяется в воде, встряхивается после приготовления с раствором гидрокарбоната натрия для нейтрализации кислоты^[1], и, иногда, безводным хлоридом кальция для полного осушения. Вместо этого можно сразу применить дистилляцию.^[1]

Физические свойства

Изопропилнитрит представляет собой лёгкую, маслянистую, очень летучую и легкоподвижную жидкость желтоватого цвета с приятным запахом. Плотность вещества — 0,8684 г/см³. Температура кипения — 45 °C^[2] (по другим данным — 39 °C^[3]). При кипении распадается на изопропанол и оксиды азота. Не растворяется в воде (однако образует быстрораспадающиеся эмульсии при взбалтывании), смешивается с этанолом, ацетоном, диэтиловым эфиром. Также является хорошим растворителем для многих других органических веществ, которые не растворяются в обычных растворителях.

Химические свойства

Изопропилнитрит легковоспламеняем и горит на воздухе белым пламенем.

В нейтральной среде подвергается медленному гидролизу до азотистой кислоты и изопропилового спирта. Реакция очень сильно ускоряется в кислой среде и становится необратимой в щелочной (ввиду связывания азотистой кислоты):

${\displaystyle {\ce {H3C-CH(ONO)-CH3 + H2O <=>[H^+/OH^-] H3C-CH(OH)-CH3 + HNO2}}}$

В лаборатории, изопропилнитрит (как и другие органические нитриты) могут использовать для получения азидов с относительно высокими выходами (до 90% для азида натрия и 86% для азида калия):^[1]

${\displaystyle {\ce {R-ONO + N2H4 + NaOH -> NaN3 + R-OH + H2O}}}$

Как и иные эфиры азотистой кислоты, его можно использовать получения нитритов щелочных металлов (например, нитрита калия)^[4]:

${\displaystyle {\ce {H3C-CH(ONO)-CH3 + KOH -> KNO2 + H3C-CH(OH)-CH3}}}$

Применение

• Действующее вещество в попперсах;
• Для лечения отравления цианидами;
• В лабораториях для получения иных веществ;
• В качестве растворителя.

Влияние на здоровье

Изопропилнитрит расслабляет мышцы гладкой мускулатуры, ввиду чего используется в попперсах. Вызывает снижение кровяного давления, из-за чего сердцебиение рефлекторно ускоряется. Потребление изопропилнитрита может вызвать проблемы со зрением, которые однако могут быть обратимы.^[5] Повышает уровень метгемоглобина в крови, что может вызвать метгемоглобинемию.

Примечания

1. Leonid Lerner. Small-scale Synthesis Of Laboratory Reagents With Reaction Modeling (англ.). — 2011. — P. 117—119.
2. Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом практикуме (рус.). — 1974.
3. ISOPROPYL NITRITE | 541-42-4 (англ.). ChemicalBook. Дата обращения: 17 декабря 2023. Архивировано 17 декабря 2023 года.
4. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. — 1974. — 121 с.
5. Andrew J. Davies, Rohan Borschmann, Simon P. Kelly, John Ramsey, Jason Ferris, Adam R. Winstock. The prevalence of visual symptoms in poppers users: a global survey // BMJ Journals. — 2017.