一氧化氮

一氧化氮
顯示兩個孤對鍵和一個三電子鍵的骨架式	一氧化氮的空間填充模型
	IUPAC名; Nitric oxide
	系統名; Oxidonitrogen(•) (additive)
別名	氧化氮(II)
識別
CAS編號	10102-43-9
PubChem	145068
ChemSpider	127983
SMILES	[N]=O;
InChI	1/NO/c1-2;
InChIKey	MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYAI
Gmelin	451
3DMet	B00122
UN編號	1660
EINECS	233-271-0
ChEBI	16480
RTECS	QX0525000
DrugBank	DB00435
KEGG	D00074
IUPHAR配體	2509
性質
化學式	NO
摩爾質量	30.01 g·mol−1
外觀	無色氣體
密度	1.3402 g/L
熔點	−164 °C（109 K）
沸點	−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
結構
分子構型	線形
熱力學
ΔfHm⦵298K	91.29 kJ/mol
S⦵298K	210.76 J/(K·mol)
藥理學
ATC代碼	R07AX01（R07）
藥品許可證
給藥途徑	吸入
	藥代動力學：
生物利用度	好
代謝	肺毛細血管床
生物半衰期	2至6秒
危險性
	GHS危險性符號;
GHS提示詞	Danger
H-術語	H270, H280, H330, H314
P-術語	P244, P260, P220, P280, P304+340, P303+361+353, P305+351+338, P370+376, P403, P405
主要危害	吸入致命、造成嚴重燒傷、造成眼睛損傷、對呼吸道有腐蝕性
NFPA 704	0 3 3 OX
	致死量或濃度：
LC50（中位濃度）	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）
相關物質
相關氮氧化物	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; 羥胺
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

一氧化氮是氮的化合物，化學式NO，分子量30，氮化合價+2，是無色、無味、難溶於水的有毒氣體。一氧化氮是自由基，化學性質非常活潑。有順磁性。與氧反應可形成腐蝕氣體二氧化氮（NO₂）。標準狀況下為無色氣體，液態、固態呈藍色。

作用

一氧化氮起信號分子作用。^[6]它是脊椎動物的關鍵訊息傳遞分子，在各種生物過程中發揮作用。^[7]它是幾乎所有生物的生物產品，包括細菌、植物、真菌和動物細胞。^[8]

越來越多研究表明一氧化氮可以調節血管的各種生理功能，如舒張及抗血栓形成等，是維持血管健康的重要因子^[9]。當內皮要向肌肉發出放鬆指令以促進血液流通時，它就會產生一些一氧化氮分子，這些分子很小，能很易穿過細胞膜。血管周圍的平滑肌細胞接收信號後舒張，使血管擴張並增加血流量。^[10]西地那非是使用一氧化氮途徑的藥物。它並不產生一氧化氮，但它通過保護環磷酸鳥苷免受海綿體內cGMP特異性磷酸二酯酶5型（英語：cGMP-specific phosphodiesterase type 5）降解來增強一氧化氮通路下游的信號，舒張血管。^[11]另一種信號分子，硫化氫與一氧化氮一起以協同方式誘導血管舒張和血管生成。^[12]^[13]

機體飢餓狀態下，一氧化氮對肝臟中脂肪代謝起着關鍵調控作用，其合成受阻會導致肝臟脂肪病變^[14]。

一氧化氮也能在神經系統的細胞中發揮作用。它對周圍神經末梢或許有所作用。

免疫系統產生的一氧化氮分子，不僅能抗擊侵入人體的微生物，而且還能在一定程度阻止癌細胞繁殖，阻止腫瘤細胞擴散。

結構

一氧化氮為雙原子分子，分子構型為直線型。一氧化氮中，氮與氧之間形成一條σ鍵、一條雙電子π鍵與一條3電子π鍵。氮氧間鍵級為2.5，氮與氧各有一對孤對電子。有11粒價電子，是奇電子分子，順磁。分子軌態式：

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

反鍵軌態上(π_2p^*)¹易失去生成亞硝酰陽離子NO⁺：

2 NO＋Cl₂　→　2 NOCl

可二聚生成(NO)₂，固體有少量之：

2 NO　→　(NO)₂

(NO)₂的結構為氧＝氮－氮＝氧，分子為平面型，屬C_2v點群^[15]。

性質

還原

一氧化氮易氧化生成二氧化氮，一氧化氮在空氣中很快會由氧氧化成紅棕色二氧化氮。工業用此法生產硝酸。

2 NO＋O₂　→　2 NO₂

配位

孤對電子使一氧化氮易與金屬離子形成配合物。可與血紅蛋白結合，使人窒息中毒。

如一氧化氮可與Fe²⁺／Fe（II）生成棕色亞硝酰亞鐵離子，稱為棕環反應，為檢驗亞鐵離子的一種反應：

Fe²⁺＋NO＋5H₂O　→　[Fe(H₂O)₅NO]²⁺

NO可與過渡金屬以端基、邊橋基、面橋基形式配位。

生物活性

心血管中，一氧化氮對維持血管張力的恆定與調節血壓穩定起重要作用。硝酸甘油治療心絞痛正是由於其在體內轉化成NO，擴張血管。
免疫系統中，NO起殺傷細菌、病毒、腫瘤細胞的作用。
神經系統中，一氧化氮促進學習、記憶過程，並可調節腦血流。
肝臟代謝中，一氧化氮對飢餓狀態下肝臟中自由脂肪酸氧化起着關鍵調控作用。

生產與製備

工業以奧斯特瓦爾德法生產一氧化氮，鉑催化氨在750至900°C（通常為850°C）氧化生成：

4 NH₃＋5 O₂　⇌　4 NO＋6 H₂O

氧和氮的未催化吸熱反應在自然界由高溫（>2000°C）與閃電實現，並沒有發展為一種實際的工業合成方法（伯克蘭－艾德法）：

N₂＋O₂　→　2 NO

實驗室

實驗室用銅與稀硝酸共熱製取一氧化氮：

3 Cu＋8 HNO₃　→　3 Cu(NO₃)₂＋2 NO↑＋4H₂O

另一種途徑是以亞硝酸鹽形式還原亞硝酸：

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↑

硫酸亞鐵路線簡單，有用於本科實驗室。NONOate化合物也可用於製取一氧化氮。

參考資料

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