Нитрозамины

Нитрозамины (N-нитрозоамины) — органические соединения с общей формулой R₁R₂NNO, где R₁, R₂ — алкильный или арильный радикал. Известны также первичные нитрозамины (нестабильны, обычно не могут быть выделены в индивидуальном состоянии)^[1] и их N-ацильные производные общей формулы RN(X)NO — нитрозамиды (X = COR) нитрозомочевины (X = CONR₂), нитрозоуретаны (X = COOR) и пр.

Получение

Синтез нитрозаминов осуществляется введением нитрозо-группы во вторичные амины или амиды следующими реагентами:

• нитритом натрия в слабокислой среде,
• оксидом азота (III),
• оксидом азота (IV),
• NO₂BF₄.

Нитрозамины получают также реакцией вторичных аминов с нитритом натрия и формальдегидом или хлоралем:

Строение

Атомы в молекулах нитрозаминов располагаются в одной плоскости. Строение молекулы простейшего органического нитрозамина (CH₃)₂NNO следующее:

Вращение по связи N−N сильно затруднено большим энергетическим барьером ΔG^‡ = 75—190 кДж/моль).

В ультрафиолетовом спектре присутствуют 2 полосы λ_макс = 360 нм (переход n → π, ε ~ 100) и λ_макс = 230—255 нм (переход n → π, ε ~ 5000).

В ИК-спектре различаются 2 характеристические полосы для связи N=O (1430—1530 см⁻¹) и связи N−N (~1000 см⁻¹).

Физические и химические свойства

Первичные нитрозамины (R₁ = H) — малоустойчивые вещества, стабильны только при температурах ниже 0 °C.

Нитрозамины являются жидкими или твёрдыми веществами жёлтого цвета, в индивидуальном виде малоустойчивы. Хорошо растворимы в воде и многих органических растворителях.

При действии восстановителей (водород на платине, палладии, LiAlH₄) нитрозамины превращаются в производные гидразина. Действие более жёстких восстановителей (водород на никеле Ренея, амальгама натрия) на нитрозамины сопровождается разрывом связи N−N с образованием вторичных аминов.

Азотная и перфторпероксоуксусная кислоты окисляют нитрозамины в соответствующие N-нитрамины. Ангидриды органических кислот ацилируют нитрозамины, при этом происходит разрыв связи N−N. Действие хлороводорода также приводит к разрыву связи N−N.

К разрыву связи N−N и образованием радикала R₂N· приводит и фотолиз нитрозаминов в парогазовой фазе.

В жидкой фазе в кислой среде нитрозамины способны фотолитически присоединяться к алкенам:

Арилнитрозамины под действием кислот претерпевают перегруппировку Фишера — Хеппа в p-нитрозоариламины:

Применение

Нитрозамины применяют для извлечения вторичных аминов из смесей, а также в синтезе некоторых лекарственных препаратов и органических красителей. В лабораторных синтезах нитрозамины применяют для получения диазоалканов.

Биологическая роль

Нитрозамины являются высокотоксичными соединениями. При попадании в организм они поражают печень, вызывают кровоизлияния, конвульсии, могут привести к коме. Большая часть нитрозаминов обладает сильным канцерогенным действием даже при однократном действии, проявляют мутагенные свойства. Напротив, N-нитрозо-N-метилмочевина обладает противоопухолевой активностью.

Чаще всего в пищевых продуктах обнаруживают наиболее токсичный нитрозодиметиламин и нитрозодиэтиламин. Содержание нитрозаминов контролируют в колбасных изделиях, рыбе и рыбных консервах, поскольку в них в качестве пищевой добавки используются нитриты натрия и калия, позволяющие придать мясу яркий розовый цвет. Больше всего нитрозаминов встречается в копченых мясных изделиях, колбасах, приготовленных с добавлением нитритов, — до 80 мкг/кг, в соленой и копченой рыбе — до 110 мкг/кг^[2]

Нитрозамины в косметике

Нитрозамины в крайне низких концентрациях (до 1—3 ppm) могут встречаться в косметической продукции ^[3],^[4], .

Нитрозамины могут образовываться при реакции аминов, входящих в состав косметических продуктов с нитритами, при этом при реакция с первичными аминами ведет к образованию нестабильных нитрозаминов, которые быстро превращаются в быстро разлагающиеся диазониевые соли, нитрозирование третичных аминов в косметических продуктах практически невозможно, поскольку оно идет через дезалкилирование и требует достаточно жестких условий и большого избытка нитрозирующего агента. Таким образом, образование нитрозаминов в косметике возможно только из вторичных аминов, в частности, из аминоспиртов типа диэтаноламина, которые используются в продуктах в качестве регуляторов pH либо ароматических аминов, использующихся как предшественники красителей в красках для волос. Основным фактором, определяющим образование нитрозаминов в косметике, являются источники нитрозирующих агентов - это либо окислы азота в атмосферном воздухе, концентрация которых и время контакта которых с косметикой пренебрежимо малы, либо алифатические нитросоединения типа бронопола (2-бром-2-нитропропан-1,3-диола), использующиеся в качестве антибактериальных добавок, в таких случаях добавление агентов, восстанавливающих нитриты (аскорбаты и т.п.) эффективно подавляет образование нитрозаминов^[5].

Литература

• И, Губен. Методы органической химии. — Directmedia, 2016-04-11. — P. 144-162. — ISBN 978-5-4475-7483-3.
• Меди — Полимерные // Химическая энциклопедия в 5 томах. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с.