Нитромета́н, простейшее нитросоединение алифатического ряда, CH₃NO₂.

Физико-химические свойства

Нитрометан представляет собой бесцветную жидкость с запахом горького миндаля; молярная масса 61,042 г/моль; t_пл ‒28,55 °С; t_кип 100,8 °С; плотность 1,1371 г/см³; показатель преломления n_D²⁰ 1,3817; электрический дипольный момент μ 11,67·10^-30 Кл·м; вязкость η 0,646 мПа·с (20 °С); коэффициент поверхностного натяжения γ 37,48 мН/м; стандартная энтальпия плавления ΔH°_пл 9,7 кДж/моль, стандартная энтальпия испарения ΔH°_исп 38,28 кДж/моль, стандартная энтальпия образования ΔH°_обр ‒113,1 кДж/моль, стандартная энтальпия сгорания ΔH°_сгор ‒708,4 кДж/моль; показатель константы кислотности рК_а 10,2. Растворимость нитрометана в воде 9,5 мл в 100 мл, воды в нитрометане 2,2 мл в 100 мл, образует азеотропную смесь с водой (76,4 % по массе нитрометана, t_кип 83,6 °С); хорошо растворяется в органических растворителях (кроме алифатических углеводородов). Концентрированные кислоты разлагают нитрометан до NH₃, NH₂OH, CO₂, CO. Нитрометан легко нитрозируется, восстанавливается, галогенируется, карбоксилируется, участвует в азосочетании, конденсируется с альдегидами, кетонами, этиленоксидом и другими соединениями.

По химическим свойствам нитрометан типичный представитель алифатических нитросоединений. Специфические свойства нитрометана связаны с наличием трёх реакционноспособных связей С—Н, а также с нестабильностью метаннитронатов ‒ производных ациформы. На этом основано применение нитрометана в синтезе нитроацетатов:

$CH_3NO_2 \xrightarrow{KOH/H_2O} \{ K^+[CH_2\texttt=N(O)O] \xrightarrow \ K_2^+[ON\texttt=CHCH\texttt=N(O)O]^{2-} \} \xrightarrow{AlkOH/H_2SO_4}O_2NCH_2COOAlk$При взаимодействии нитрометана с пирилиевыми солями образуются ароматические нитросоединения; с помощью нитрометана происходит расширение цикла в циклоалканонах, например:

Механизм реакции расширения цикла в циклоалканонах.Механизм реакции расширения цикла в циклоалканонах.Для CH₃NO₂ характерно существование таутомерной кислотной формы CH₂N⁺(OH)O^– ‒ т. н. метаннитроновой кислоты; при взаимодействии нитрометана со щелочами образуются соли ‒ метаннитронаты (взрываются при нагревании). Метаннитронаты щелочных металлов с HgCl₂ дают гремучую ртуть.

Получение

В промышленности нитрометан получают деструктивным нитрованием низших алканов (например, пропана) 50–70%‑ной HNO₃ при 400–700 °С в проточном реакторе (трубка Ni‑Cr, время контакта до 2 с). Из реакционной смеси фракционированием выделяют нитрометан (~ 10 %) и нитропарафины С₂–С₃; исходный пропан возвращают в реактор. В лаборатории нитрометан получают по реакциям:

$ClCH_2COONa\xrightarrow{NaNO_2}O_2NCH_2COONa\xrightarrow{H_2O}CH_3NO_2+NaHCO_3;$$(CH_3)_2SO_4\xrightarrow{NaNO_2}CH_3NO_2;$$CH_3I\xrightarrow[или\ NaNO_2\ в\ ДМФА]{AgNO_2\ в\ эфире}CH_3NO_2+CH_3ONO.$

Применение

Нитрометан – растворитель для эфироцеллюлозных лаков и смол, экстрагент ароматических углеводородов из их смесей с парафинами, добавка к дизельным топливам, однокомпонентное ракетное топливо. В лаборатории нитрометан используют как растворитель и полупродукт в синтезе различных мононитро-, полинитросоединений, а также соединений с другими функциональными группами.

Нитрометан взрывоопасен, токсичен (вызывает эпилептиформные судороги, обладает наркотическим действием). Предельно допустимая концентрация 30 мг/м³.