一氧化氮

一氧化氮
显示两个孤对键和一个三电子键的骨架式	一氧化氮的空间填充模型
	IUPAC名; Nitric oxide
	系统名; Oxidonitrogen(•) (additive)
别名	氧化氮(II)
识别
CAS号	10102-43-9
PubChem	145068
ChemSpider	127983
SMILES	[N]=O;
InChI	1/NO/c1-2;
InChIKey	MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYAI
Gmelin	451
3DMet	B00122
UN编号	1660
EINECS	233-271-0
ChEBI	16480
RTECS	QX0525000
DrugBank	DB00435
KEGG	D00074
IUPHAR配体	2509
性质
化学式	NO
摩尔质量	30.01 g·mol−1
外观	无色气体
密度	1.3402 g/L
熔点	−164 °C（109 K）
沸点	−152 °C（121 K）
溶解性（水）	0.0098 g / 100 ml (0 °C) ; 0.0056 g / 100 ml (20 °C)
折光度n; D	1.0002697
结构
分子构型	线形
热力学
ΔfHm⦵298K	91.29 kJ/mol
S⦵298K	210.76 J/(K·mol)
药理学
ATC代码	R07AX01（R07）
药品许可证
给药途径	吸入
	药代动力学：
生物利用度	好
代谢	肺毛细血管床
生物半衰期	2至6秒
危险性
	GHS危险性符号;
GHS提示词	Danger
H-术语	H270, H280, H330, H314
P-术语	P244, P260, P220, P280, P304+340, P303+361+353, P305+351+338, P370+376, P403, P405
主要危害	吸入致命、造成严重烧伤、造成眼睛损伤、对呼吸道有腐蚀性
NFPA 704	0 3 3 OX
	致死量或浓度：
LC50（中位浓度）	315 ppm（兔子，15 min）; 854 ppm （大鼠， 4 h）; 2500 ppm（小鼠，12 min）
LCLo（最低）	320 ppm （小鼠）
相关物质
相关氮氧化物	五氧化二氮; 四氧化二氮; 三氧化二氮; 二氧化氮; 一氧化二氮; 次硝酸; 羟胺
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

一氧化氮是氮的化合物，化学式NO，分子量30，氮化合价+2，是无色、无味、难溶于水的有毒气体。一氧化氮是自由基，化学性质非常活泼。有顺磁性。与氧反应可形成腐蚀气体二氧化氮（NO₂）。标准状况下为无色气体，液态、固态呈蓝色。

作用

一氧化氮起信号分子作用。^[6]它是脊椎动物的关键讯息传递分子，在各种生物过程中发挥作用。^[7]它是几乎所有生物的生物产品，包括细菌、植物、真菌和动物细胞。^[8]

当内皮要向肌肉发出放松指令以促进血液流通时，它就会产生一些一氧化氮分子，这些分子很小，能很易穿过细胞膜。血管周围的平滑肌细胞接收信号后舒张，使血管扩张并增加血流量。^[9]西地那非是使用一氧化氮途径的药物。它并不产生一氧化氮，但它通过保护环磷酸鸟苷免受海绵体内cGMP特异性磷酸二酯酶5型（英语：cGMP-specific phosphodiesterase type 5）降解来增强一氧化氮通路下游的信号，舒张血管。^[10]另一种信号分子，硫化氢与一氧化氮一起以协同方式诱导血管舒张和血管生成。^[11]^[12]

机体饥饿状态下，一氧化氮对肝脏中脂肪代谢起着关键调控作用，其合成受阻会导致肝脏脂肪病变^[13]。

一氧化氮也能在神经系统的细胞中发挥作用。它对周围神经末梢或许有所作用。

免疫系统产生的一氧化氮分子，不仅能抗击侵入人体的微生物，而且还能在一定程度阻止癌细胞繁殖，阻止肿瘤细胞扩散。

结构

一氧化氮为双原子分子，分子构型为直线型。一氧化氮中，氮与氧之间形成一条σ键、一条双电子π键与一条3电子π键。氮氧间键级为2.5，氮与氧各有一对孤对电子。有11粒价电子，是奇电子分子，顺磁。分子轨道式：

(σ_1s)²(σ_1s^*)²(σ_2s)²(σ_2s^*)²(σ_2p)²(π_2p)⁴(π_2p^*)¹

反键轨道上(π_2p^*)¹易失去生成亚硝酰阳离子NO⁺：

2 NO＋Cl₂　→　2 NOCl

可二聚生成(NO)₂，固体有少量之：

2 NO　→　(NO)₂

(NO)₂的结构为氧＝氮－氮＝氧，分子为平面型，属C_2v点群^[14]。

性质

还原

一氧化氮易氧化生成二氧化氮，一氧化氮在空气中很快会由氧氧化成红棕色二氧化氮。工业用此法生产硝酸。

2 NO＋O₂　→　2 NO₂

配位

孤对电子使一氧化氮易与金属离子形成配合物。可与血红蛋白结合，使人窒息中毒。

如一氧化氮可与Fe²⁺／Fe（II）生成棕色亚硝酰亚铁离子，称为棕环反应，为检验亚铁离子的一种反应：

Fe²⁺＋NO＋5H₂O　→　[Fe(H₂O)₅NO]²⁺

NO可与过渡金属以端基、边桥基、面桥基形式配位。

生物活性

心血管中，一氧化氮对维持血管张力的恒定与调节血压稳定起重要作用。硝酸甘油治疗心绞痛正是由于其在体内转化成NO，扩张血管。
免疫系统中，NO起杀伤细菌、病毒、肿瘤细胞的作用。
神经系统中，一氧化氮促进学习、记忆过程，并可调节脑血流。
肝脏代谢中，一氧化氮对饥饿状态下肝脏中自由脂肪酸氧化起着关键调控作用。

生产与制备

工业以奥斯特瓦尔德法生产一氧化氮，铂催化氨在750至900°C（通常为850°C）氧化生成：

4 NH₃＋5 O₂　⇌　4 NO＋6 H₂O

氧和氮的未催化吸热反应在自然界由高温（>2000°C）与闪电实现，并没有发展为一种实际的工业合成方法（伯克兰－艾德法）：

N₂＋O₂　→　2 NO

实验室

实验室用铜与稀硝酸共热制取一氧化氮：

3 Cu＋8 HNO₃　→　3 Cu(NO₃)₂＋2 NO↑＋4H₂O

另一种途径是以亚硝酸盐形式还原亚硝酸：

2 NaNO₂＋2 NaI＋2 H₂SO₄　→　I₂＋2 Na₂SO₄＋2 H₂O＋2 NO↑

2 NaNO₂＋2 FeSO₄＋3 H₂SO₄　→　Fe₂(SO₄)₃＋2 NaHSO₄＋2 H₂O＋2 NO↑

3 KNO₂＋KNO₃＋Cr₂O₃　→　2 K₂CrO₄＋4 NO↑

硫酸亚铁路线简单，有用于本科实验室。NONOate化合物也可用于制取一氧化氮。

参考资料

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