ニトロ化合物

芳香族ニトロ化合物は、通常、硝酸と硫酸によるニトロ化によって合成される。活性中間体はニトロニウムイオン（NO + 2）であり、これは求電子剤である。

 +

 

H ⁺

ニトロ化生成物の中で最も大規模に生産されているのはニトロベンゼンである。トリニトロフェノール（ピクリン酸）、トリニトロトルエン（TNT）、トリニトロレゾルシノール（スチフニン酸）など、多くの爆発物がニトロ化によって製造されている。^{[ 3 ]}

場合によっては、フェノールのジンケニトロ化のように、求核置換反応によってニトロアレーンが生成される。

脂肪族ニトロ化合物は様々な方法で合成できます。代表的な例としては以下のようなものがあります。

• アルカンのフリーラジカルニトロ化。^{[ 4 ]}この反応では、親アルカンから断片が生成され、さまざまな生成物の混合物が作られます。たとえば、プロパンを気相（例えば350～450 ℃、8～12気圧）で硝酸で処理すると、ニトロメタン、ニトロエタン、1-ニトロプロパン、2-ニトロプロパンが生成されます。 
• 亜硝酸銀の第一級^{[ 5 ]}ハロカーボン^{[ 6 ​​]}または有機硫酸塩^{[ 7 ]}への求核置換反応（マイヤー合成）。
• オキシム^{[ 8 ]}または第一^級アミン[ ^{9 ]}の酸化
• β-ニトロアルコール^{[ 10 ]}またはニトロアルケン[ ^{11 ]の}還元
• α-ニトロカルボン酸の脱炭酸（クラプチョ脱炭酸の変種）によって。後者は、例えばニトリルと硝酸エチルとのα-ニトロ化^{[ 12 ] [ 13 ]}、またはハロカルボン酸とのマイヤー型反応によって生成することができる。例えば、ニトロメタンは、クロロ酢酸ナトリウムを亜硝酸ナトリウムで処理することによって実験室で生成することができる[ 14 ]（^一般に、 アルカリ亜硝酸塩は主に亜硝酸エステルの平衡を与えるため、マイヤー反応には適さないが、脱炭酸によって初期平衡はニトロ生成物の方にシフトする）。

クロラムフェニコールは、天然に存在するニトロ化合物の珍しい例である。少なくとも一部の天然のニトロ基は、アミノ基の酸化によって生じた。^{[ 18 ]} 2-ニトロフェノールはダニの集合フェロモンである。

ニトロ化合物の例は自然界ではまれである。3-ニトロプロピオン酸は菌類や植物（インディゴフェラ）に見られる。ニトロペンタデセンはシロアリに見られる防御化合物である。アリストロキア酸はウマノスズクサ科の顕花植物に見られる。ニトロフェニルエタンはアニバ・カネリラに見られる。^{[ 19 ]}ニトロフェニルエタンはバンレイシ科、クスノキ科、ケシ科の植物にも見られる。^{[ 20 ]}

医薬品に時折使用されるにもかかわらず、ニトロ基は変異原性および遺伝毒性に関連しており、そのため創薬プロセスにおいてしばしば欠点とみなされる。^{[ 21 ]}

ライムグルーバー・バッチョ、バルトリ、バイヤー・エマーリングのインドール合成は、芳香族ニトロ化合物から始まる。インジゴは、オルト-ニトロベンズアルデヒドとアセトンを強塩基性条件下で縮合させることで合成でき、この反応はバイヤー・ドリューソン・インジゴ合成として知られている。

多くのフラビン依存性酵素は、脂肪族ニトロ化合物を毒性の低いアルデヒドやケトンに酸化することができる。ニトロアルカンオキシダーゼと3-ニトロプロピオン酸オキシダーゼは脂肪族ニトロ化合物のみを酸化するが、グルコースオキシダーゼなどの他の酵素は他の生理的基質を持つ。^{[ 30 ]}

有機ニトロ化合物の爆発的分解は酸化還元反応であり、酸化剤（ニトロ基）と燃料（炭化水素置換基）が同一分子内に結合している。爆発過程では、分子状窒素（N₂ _）、二酸化炭素、水などの非常に安定な生成物が生成され、熱が発生する。これらの安定な生成物は比較的低温で気体となるため、この酸化還元反応の爆発力は高まる。多くの接触爆薬はニトロ基を含んでいる。