Stickstoffoxyd, auch bekannt als Stickstoff-Monoxyd, sind ein binäres diatomic Molekül mit der chemischen Formel NEIN. Es ist ein freier Radikaler und ist ein wichtiges Zwischenglied in der chemischen Industrie. Stickstoffoxyd ist ein Nebenprodukt des Verbrennens von Substanzen in der Luft, als in Kraftfahrzeugmotoren, Kraftwerken des fossilen Brennstoffs, und wird natürlich während der elektrischen Entladungen des Blitzes in Gewittern erzeugt.

In Säugetieren einschließlich Menschen, ist NICHT ein wichtiges an vielen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligtes Zellsignalmolekül. Es ist ein starker vasodilator mit einer kurzen Halbwertzeit von ein paar Sekunden im Blut. Lange bekannte Arzneimittel wie Nitroglyzerin und Amyl nitrite wurden mehr entdeckt als Jahrhundert nach ihrem ersten Gebrauch in der Medizin, um durch den Mechanismus aktiv zu sein, Vorgänger zu Stickstoffoxyd zu sein.

Niedrige Stufen der Stickstoffoxydproduktion sind im Schutz von Organen wie die Leber vom Ischemic-Schaden wichtig. Chronischer Ausdruck dessen wird NICHT mit verschiedenem Krebsgeschwür und entzündlichen Bedingungen einschließlich Zuckerkrankheit des Typs 1, multipler Sklerose, Arthritis und Geschwürkolik vereinigt.

Stickstoffoxyd sollte mit Stickoxyd (NO), einem Narkosemittel und Treibhausgas, oder mit dem Stickstoff-Dioxyd (NICHT), einem braunen toxischen Benzin und einem Hauptluftschadstoff nicht verwirrt sein. Jedoch wird Stickstoffoxyd in Luft zum Stickstoff-Dioxyd schnell oxidiert. Humphrey Davy hat das zu seiner Unbequemlichkeit entdeckt, als er das Benzin früh in seiner Karriere eingeatmet hat.

Trotz, ein einfaches Molekül zu sein, ist NICHT ein wichtiger biologischer Gangregler und ist ein grundsätzlicher Bestandteil in den Feldern von neuroscience, Physiologie und Immunitätsforschung mit der Entdeckung seiner Schlüsselrollen, die zu Nobelpreis-Gewinnen-Forschung in diesen Gebieten führen. Es wurde "Molekül des Jahres" 1992 öffentlich verkündigt.

Reaktionen

• Wenn ausgestellt, zu Sauerstoff, wird NICHT ins Stickstoff-Dioxyd umgewandelt.

:: 2 NICHT + O  2 KEINE

:This-Konvertierung ist als vorkommend über das ONOONO Zwischenglied nachgesonnen worden. In Wasser, reagiert NICHT mit Sauerstoff und Wasser, um HNO oder salpetrige Säure zu bilden. Wie man denkt, geht die Reaktion über die folgende Stöchiometrie weiter:

:: 4 NICHT + O + 2 HO  4 HNO

• NICHT wird mit dem Fluor, Chlor und Brom reagieren, um die Arten XNO zu bilden, die als die nitrosyl Halogenide wie Nitrosyl-Chlorid bekannt sind. Nitrosyl iodide kann sich formen, aber ist eine äußerst kurzlebige Art und neigt zur Reform I.

:: 2 NICHT + Kl.  2 NOCl

• Nitroxyl (HNO) ist die reduzierte Form von Stickstoffoxyd.
• Stickstoffoxyd reagiert mit Azeton und einem alkoxide zu einem diazeniumdiolate oder nitrosohydroxylamine und Methyl-Azetat:

:This ist eine sehr alte Reaktion (1898), aber von Interesse heute in KEINER Pro-Rauschgift-Forschung. Stickstoffoxyd kann auch direkt mit Natrium methoxide reagieren, Natrium formate und Stickoxyd bildend.

Vorbereitung

Gewerblich, wird NICHT durch die Oxydation von Ammoniak an 750 °C zu 900 °C (normalerweise an 850 °C) mit Platin als Katalysator erzeugt:

:4 NH + 5 O  4 NICHT + 6 HO

Die unkatalysierte endothermic Reaktion von O und N, der bei der hohen Temperatur (> 2000 °C) durch den Blitz durchgeführt wird, ist in eine praktische kommerzielle Synthese nicht entwickelt worden (sieh Birkeland-Eyde in einer Prozession gehen):

:N + O  2 KEINE

Im Laboratorium wird Stickstoffoxyd durch die Verminderung von Stickstoffsäure mit Kupfer günstig erzeugt:

:8 HNO + 3 Cu  3 Cu (NICHT) + 4 HO + 2 KEINE

oder durch die Verminderung von salpetriger Säure in der Form von Natrium nitrite oder Kalium nitrite:

: 2 NaNO + 2 NaI + 2 HSO  I + 4 NaHSO + 2 KEINE

: 2 NaNO + 2 FeSO + 3 HSO  Fe (SO) + 2 NaHSO + 2 HO + 2 KEINE

: 3 KNO (l) + KNO (l) + CrO (s)  2 KCrO (s) + 4 KEIN (g)

Das Eisen (II) ist Sulfat-Weg einfach und ist in Studentenlaborexperimenten verwendet worden.

So genannte NONOate-Zusammensetzungen werden auch für KEINE Generation verwendet.

Koordinationschemie

NICHT reagiert mit allen Übergang-Metallen, um Komplexe genannt Metall nitrosyls zu geben. Die allgemeinste Abbinden-Weise dessen ist NICHT der geradlinige Endtyp (M NICHT). Der Winkel der M-N-O Gruppe ändert sich von 160 ° bis 180 °, aber wird noch "geradlinig" genannt. In diesem Fall wird KEINE Gruppe als ein 3 Elektronendonator unter dem covalent (als neutrale) Methode des Elektronzählens oder ein 2 Elektronendonator unter der ionischen Methode betrachtet.

Im Fall von einer Begabung M-N-O Angleichung kann KEINE Gruppe als ein ein Elektronendonator mit dem neutralen Zählen oder einem 2 Elektronendonator mit dem ionischen Zählen betrachtet werden. Man kann solche Komplexe, wie abgeleitet, ansehen Nein, der isoelectronic mit CO ist.

Stickstoffoxyd kann als ein Ein-Elektron-Pseudohalogenid dienen. In solchen Komplexen wird die M-N-O Gruppe durch einen Winkel zwischen 120 ° und 140 ° charakterisiert.

KEINE Gruppe kann auch zwischen Metallzentren durch das Stickstoff-Atom in einer Vielfalt der Geometrie überbrücken.

Maß der Stickstoffoxydkonzentration

Stickstoffoxydkonzentration kann mit einer einfachen chemiluminescent Reaktion bestimmt werden, die mit Ozon verbunden ist: Ein Beispiel-, der Stickstoffoxyd enthält, wird mit einer großen Menge des Ozons gemischt. Das Stickstoffoxyd reagiert mit dem Ozon, um Sauerstoff und Stickstoff-Dioxyd zu erzeugen. Diese Reaktion erzeugt auch Licht (Chemilumineszenz), die mit einem Photoentdecker gemessen werden kann. Der Betrag des erzeugten Lichtes ist im Wert von Stickstoffoxyd in der Probe proportional.

: NICHT + O  NICHT + O + Licht

Andere Methoden zu prüfen schließen electroanalysis ein (amperometric Annäherung), wo NICHT mit einer Elektrode reagiert, um einen Strom oder Stromspannungsänderung zu veranlassen. Die Entdeckung KEINER Radikalen in biologischen Geweben ist wegen der kurzen Lebenszeit und Konzentration dieser Radikalen in Geweben besonders schwierig. Eine der wenigen praktischen Methoden ist das Drehungsabfangen von Stickstoffoxyd mit Eisen-Dithiocarbamate Komplexen und nachfolgender Entdeckung des mono-nitrosyl-iron Komplexes mit der paramagnetischen Elektronklangfülle (EPR).

Eine Gruppe von Leuchtstofffärbemittel-Hinweisen, die auch in der Acetylated-Form für intrazelluläre Maße verfügbar sind, besteht. Die allgemeinste Zusammensetzung ist (DAF-2) 4,5-diaminofluorescein.

Produktion

Von einer thermodynamischen Perspektive, ist NICHT in Bezug auf O und N nicht stabil, obwohl diese Konvertierung an Umgebungstemperaturen ohne einen Katalysator sehr langsam ist. Weil die Bildungswärme dessen NICHT endothermic ist, verlangt seine Synthese vom molekularen Stickstoff und Sauerstoff erhobene Temperaturen über 1000 °C.

Eine natürliche Hauptquelle ist Blitz. Der Gebrauch von inneren Verbrennungsmotoren hat die Anwesenheit von Stickstoffoxyd in der Umgebung drastisch vergrößert. Ein Zweck von Katalysatoren in Autos soll KEINE Emission durch den katalytischen Rückfall zu O und N minimieren.

Umwelteffekten

Das Stickstoffoxyd in der Luft kann sich zu Stickstoffsäure umwandeln, die in den sauren Regen hineingezogen worden ist. Jedoch ist es eine wichtige Quelle der Nahrung für das Pflanzenleben in der Form von Nitraten. Außerdem, sowohl NICHT als auch nehmen NICHT an der Ozon-Schicht-Erschöpfung teil. Stickstoffoxyd ist ein kleines hoch diffusionsfähiges Benzin und ein allgegenwärtiges bioactive Molekül.

Technische Anwendungen

Obwohl NICHT relativ wenigen direkten Nutzen hat, wird es auf einer massiven Skala als ein Zwischenglied im Prozess von Ostwald für die Synthese von Stickstoffsäure von Ammoniak erzeugt. 2005 haben die Vereinigten Staaten allein 6 Millionen Metertonnen Stickstoffsäure erzeugt. Es findet Gebrauch in der Halbleiter-Industrie für verschiedene Prozesse. In einer seiner Anwendungen wird es zusammen mit Stickoxyd verwendet, um oxynitride Tore in CMOS Geräten zu bilden.

Verschiedene Anwendungen

Stickstoffoxyd kann verwendet werden, um Oberflächenradikale auf Polymern zu entdecken. Das Löschen von Oberflächenradikalen mit Stickstoffoxyd läuft auf Integration des Stickstoffs hinaus, der mittels der Röntgenstrahl-Photoelektronspektroskopie gemessen werden kann.

Biologische Funktionen

NICHT ist eines der wenigen gasartigen Signalmoleküle bekannt und ist zusätzlich außergewöhnlich auf Grund dessen, dass es ein radikales Benzin ist. Es ist ein Schlüsselwirbeltier biologischer Bote, eine Rolle in einer Vielfalt von biologischen Prozessen spielend. Es ist ein bekannter bioproduct in fast dem ganzen Typ von Organismen, im Intervall von Bakterien zu Werken, Fungi und Tierzellen.

Stickstoffoxyd, das als der 'endothelium-abgeleitete sich entspannende Faktor' oder 'EDRF' bekannt ist, ist biosynthesized endogen von L-arginine, Sauerstoff und NADPH durch verschiedene Enzyme des Stickstoffoxyds synthase (NOS). Die Verminderung des anorganischen Nitrats kann auch dienen, um Stickstoffoxyd zu machen. Der endothelium (inneres Futter) des Geäders verwendet Stickstoffoxyd, um dem glatten Umgebungsmuskel Zeichen zu geben, um sich zu entspannen, so vasodilation hinauslaufend und Blutfluss vergrößernd. Stickstoffoxyd ist hoch reaktiv (eine Lebenszeit von ein paar Sekunden zu haben), noch verbreitet sich frei über Membranen. Diese Attribute machen Stickstoffoxydideal für einen vergänglichen paracrine (zwischen angrenzenden Zellen) und autocrine (innerhalb einer einzelnen Zelle) Signalmolekül.

Die Produktion von Stickstoffoxyd wird in Bevölkerungen erhoben, die an hohen Höhen leben, der diesen Leuten hilft, Hypoxie durch das Helfen in Lungenvasculature vasodilation zu vermeiden. Effekten schließen vasodilatation, neurotransmission ein (sieh gasotransmitters), Modulation des Haarzyklus, Produktion von reaktiven Stickstoff-Zwischengliedern und penile Errichtungen (durch seine Fähigkeit zu vasodilate). Nitroglyzerin und Amyl nitrite dienen als vasodilators, weil sie zu Stickstoffoxyd im Körper umgewandelt werden. Der vasodialating antihypertensive Rauschgift minoxidil enthält KEINEN moity und kann als KEIN agonist handeln. Ähnlich stimuliert Sildenafil Zitrat, das populär durch den Handelsnamen Viagra bekannt ist, Errichtungen in erster Linie durch das Erhöhen signalisierend durch den Stickstoffoxydpfad im Penis.

Stickstoffoxyd (NO) trägt zu Behälter homeostasis durch das Hemmen glatter Gefäßmuskelzusammenziehung und Wachstums, Thrombozyt-Ansammlung und Leukozyt-Festklebens an bei

der endothelium. Menschen mit atherosclerosis, Zuckerkrankheit oder Hypertonie zeigen sich häufig hat KEINE Pfade verschlechtert. Eine hohe Salz-Aufnahme wurde demonstriert, um KEINE Produktion in Patienten mit wesentlicher Hypertonie zu verdünnen, obwohl Bioverfügbarkeit ungeregelt bleibt.

Stickstoffoxyd wird auch durch phagocytes (monocytes, macrophages, und neutrophils) als ein Teil der menschlichen geschützten Antwort erzeugt. Phagocytes werden mit inducible Stickstoffoxyd synthase (iNOS) bewaffnet, das durch das Interferongamma (IFN-γ) als ein einzelnes Signal oder durch den Geschwulst-Nekrose-Faktor (TNF) zusammen mit einem zweiten Signal aktiviert wird. Andererseits Wachstumsfaktor-Beta umgestaltend, stellt (TGF-β) ein starkes hemmendes Signal zu iNOS zur Verfügung, wohingegen interleukin-4 (IL-4) und IL-10 schwache hemmende Signale zur Verfügung stellen. Auf diese Weise kann das Immunsystem den armamentarium von phagocytes regeln, die eine Rolle in Entzündung und geschützten Antworten spielen. Stickstoffoxyd hat abgesondert, wie eine geschützte Antwort als freie Radikale ist und für Bakterien toxisch ist; der Mechanismus dafür schließt DNA-Schaden und Degradierung von Eisenschwefel-Zentren in Eisenionen und Eisen-Nitrosyl Zusammensetzungen ein.

Als Antwort haben viele bakterielle pathogens Mechanismen für den Stickstoffoxydwiderstand entwickelt. Weil Stickstoffoxyd als ein inflammometer in Bedingungen wie Asthma dienen könnte, dort hat Interesse am Gebrauch von ausgeatmetem Stickstoffoxyd als ein Alkoholtest in Krankheiten mit Wetterstrecke-Entzündung vergrößert. Reduzierte Niveaus von ausgeatmeten sind NICHT mit der Aussetzung von der Luftverschmutzung vereinigt worden.

Stickstoffoxyd kann zu reperfusion Verletzung beitragen, wenn ein übermäßiger Betrag, der während reperfusion (im Anschluss an eine Periode von ischemia) erzeugt ist, mit Superoxyd reagiert, um das Beschädigen oxidant peroxynitrite zu erzeugen. Im Gegensatz, wie man gezeigt hat, hat eingeatmetes Stickstoffoxyd Überleben und Wiederherstellung von Paraquat-Vergiftung geholfen, die Lungengewebebeschädigen-Superoxyd erzeugt und NO-Metabolismus hindert.

In Werken kann Stickstoffoxyd durch einigen von vier Wegen erzeugt werden: (i) L-arginine-dependent Stickstoffoxyd synthase, (obwohl die Existenz von Tier-NO homologs in Werken diskutiert wird), (ii) durch Plasma membranengebundenes Nitrat reductase, (iii) durch die mitochondrial Elektrontransportkette, oder (iv) durch nichtenzymatische Reaktionen. Es ist ein Signalmolekül, handelt hauptsächlich gegen Oxidative-Betonung und spielt auch eine Rolle im Werk pathogen Wechselwirkungen. Wie man gezeigt hat, hat das Behandeln von Schnittblumen und anderen Werken mit Stickstoffoxyd die Zeit vor dem Verwelken verlängert.

Eine wichtige biologische Reaktion von Stickstoffoxyd ist S-nitrosylation, die Konvertierung von thiol Gruppen einschließlich cysteine Rückstände in Proteinen, um S-nitrosothiols (RSNOs) zu bilden. S-Nitrosylation ist ein Mechanismus für die dynamische Postübersetzungsregulierung von die meisten oder alle Hauptklassen des Proteins.

Mechanismus der Handlung

Es gibt mehrere Mechanismen, durch die NICHT demonstriert worden ist, um die Biologie von lebenden Zellen zu betreffen. Diese schließen Oxydation von eisenhaltigen Proteinen wie ribonucleotide reductase und aconitase, Aktivierung des auflösbaren guanylate cyclase, ADP ribosylation Proteine, Protein sulfhydryl Gruppe nitrosylation und Eisen Durchführungsfaktor-Aktivierung ein. NICHT ist demonstriert worden, um NF-κB im peripherischen Blut Monokernzellen, ein wichtiger Abschrift-Faktor im iNOS Genausdruck als Antwort auf Entzündung zu aktivieren.

Es wurde gefunden, dass KEINE Taten durch die Anregung des auflösbaren guanylate cyclase, der ein heterodimeric Enzym mit der nachfolgenden Bildung von zyklischem GMP ist. Zyklischer GMP aktiviert Protein kinase G, der phosphorylation der myosin leichten Kette phosphatase, und deshalb inactivation der myosin leichten Kette kinase verursacht, und schließlich zum dephosphorylation der myosin leichten Kette führt, glatte Muskelentspannung verursachend.

Medizinischer Gebrauch

Neugeborenengebrauch

Stickstoffmischungen des Oxyds/Sauerstoffes werden in der kritischen Sorge verwendet, um kapillare und Lungenausdehnung zu fördern, um primäre Lungenhypertonie in Neugeborenenpatienten post-meconium Ehrgeiz zu behandeln, und mit Geburtsdefekten verbunden. Das ist häufig eine Gasmischung des letzten Auswegs vor dem Gebrauch der extracorporeal Membranenoxydation (ECMO). Stickstoffoxydtherapie hat das Potenzial, um die Lebensqualität bedeutsam zu vergrößern und in einigen Fällen die Leben von Säuglings gefährdet für Lungengefäßkrankheit zu sparen.

Pädiatrischer und erwachsener Gebrauch

Zurzeit im USA-Stickstoffoxydgebrauch wird für keine Bevölkerung außer neonates genehmigt.

Dosierung und Kraft

Zurzeit im USA-Stickstoffoxyd ist ein Benzin verfügbar nur in 100 ppm und 800 ppm Konzentrationen. Die Überdosierung mit eingeatmetem Stickstoffoxyd wird durch Erhebungen in methemoglobin und mit inspiriertem NO2 vereinigter Lungengiftigkeit gesehen. Erhobener NO2 kann akute Lungenverletzung verursachen.

Gegenindikationen

Eingeatmetes Stickstoffoxyd wird in der Behandlung von neonates kontraindiziert, der bekannt ist, vom Rangieren des Rechts-zu-link des Bluts abhängig zu sein.

Lungenembolie

Stickstoffoxyd wird auch verwaltet, wie Therapie in Patienten mit dem akuten richtigen ventrikulären zur Lungenembolie sekundären Misserfolg bergen.

Arzneimittellehre

Stickstoffoxyd wird als ein antianginal Rauschgift betrachtet: Es verursacht vasodilation, der mit ischemic Schmerz helfen kann, der als Angina, durch das Verringern des Herzarbeitspensums bekannt ist. Indem sie (Erweiterung) der Adern ausgedehnt wird, senken Stickstoffoxydrauschgifte arteriellen Druck und haben ventrikulären sich füllenden Druck verlassen.

Dieser vasodilation vermindert das Volumen des Bluts die Herzpumpen nicht, aber eher vermindert es die Kraft, die der Herzmuskel ausüben muss, um dasselbe Volumen des Bluts zu pumpen. Nitroglyzerin-Pillen, genommen subsprachlich (unter der Zunge), werden verwendet, um akuten Brust-Schmerz zu verhindern oder zu behandeln. Das Nitroglyzerin reagiert mit einer sulfhydryl Gruppe (-SCH), um Stickstoffoxyd zu erzeugen, das den Schmerz durch das Verursachen vasodilation erleichtert. Neue Beweise weisen darauf hin, dass Nitrate für die Behandlung der Angina wegen des reduzierten myocardial Sauerstoff-Verbrauchs sowohl durch das Verringern der Vorlast als auch afterload und durch einen direkten vasodilation von kranzartigen Behältern vorteilhaft sein können.

Verbundene Probleme

Es gibt einige verbundene Beschwerden mit der Anwendung von Stickstoffoxyd in Neugeborenenpatienten. Einige von ihnen schließen mit dem Liefersystem vereinigte Dosis-Fehler ein; Kopfweh hat mit der Umweltaussetzung von Stickstoffoxyd im Krankenhaus-Personal verkehrt; hypotension hat mit dem akuten Abzug des Rauschgifts verkehrt; hypoxemia hat mit dem akuten Abzug des Rauschgifts verkehrt; Lungenödem in Patienten mit KAMM-Syndrom.

Mechanismus der Handlung

Stickstoffoxyd ist eine durch viele Zellen des Körpers erzeugte Zusammensetzung. Es entspannt glatten Gefäßmuskel durch die Schwergängigkeit zur heme Hälfte von cytosolic guanylate cyclase, das Aktivieren guanylate cyclase und die Erhöhung intrazellulärer Niveaus von zyklischem guanosine 3, ', 5 '-Monophosphat, das dann zu vasodilation führt. Wenn eingeatmet, dehnt Stickstoffoxyd den Lungenvasculature, und wegen des effizienten Suchens durch das Hämoglobin aus, hat minimale Wirkung auf den vasculature des kompletten Körpers.

Eingeatmetes Stickstoffoxyd scheint, den teilweisen Druck von arteriellem Sauerstoff (PaO) durch das Ausdehnen von Lungenbehältern in besser ventilierten Gebieten der Lunge zu vergrößern, das Bewegen des Lungenbluts strömt von Lungensegmenten mit niedrigem ventilation/perfusion (V/Q) Verhältnisse zu Segmenten mit normalen oder besseren Verhältnissen weg.

Pharmacokinetics

Stickstoffoxyd wird systematisch nach der Einatmung absorbiert. Der grösste Teil davon bewältigt das kapillare Lungenbett, wo es sich mit dem Hämoglobin verbindet, das um 60 % bis 100 % Sauerstoff-durchtränkt ist.

Nitrat ist als das vorherrschende Stickstoffoxyd metabolite excreted im Urin identifiziert worden,> 70 % der eingeatmeten Stickstoffoxyddosis dafür verantwortlich seiend. Nitrat wird vom Plasma durch die Niere an Raten geklärt, die sich der Rate des glomerular Filtrierens nähern.

Weiterführende Literatur

• Butler A. und Nicholson R.; "Leben, Tod und NEIN." Cambridge 2003. Internationale Standardbuchnummer 978-0-85404-686-7.
• van Faassen, E. E.; Vanin, A. F. (Hrsg.); "Radikale für das Leben: Die verschiedenen Formen von Stickstoffoxyd." Elsevier, Amsterdam 2007. Internationale Standardbuchnummer 978-0-444-52236-8.
• Ignarro, L. J. (Hrsg.).; "Stickstoffoxide:biology und pathobiology." Akademische Presse, San Diego 2000. Internationale Standardbuchnummer 0-12-370420-0.

Links

• Internationale Chemische Sicherheitskarte 1311
• Nationaler Schadstoff-Warenbestand - Oxyde von Tatsächlichen Stickstoff-Angaben
• 1998-Nobelpreis in der Physiologie/Medizin für die Entdeckung der Rolle von NO in der kardiovaskulären Regulierung
• Stickstoffoxyd und seine Rolle in Zuckerkrankheit, Wunde-Heilung und Peripherischem Nervenleiden
• Mikroskala-Gaschemie: Experimente mit Stickstoff-Oxyden
• Ihre Gehirnstiefel Wie ein Computer - neue Einblicke über die biologische Rolle von Stickstoffoxyd.
• Das Festsetzen des Potenzials von Stickstoffoxyd im diabetischen Fuß
• Neue Entdeckungen über Stickstoffoxyd können Rauschgifte für Schizophrenie zur Verfügung stellen
• Stickstoffoxyd an der chemischen Datenbank