Ver tamén homónimos na páxina No.
O óxido nítrico, tamén chamado monóxido de nitróxeno ou óxido de nitróxeno(II), é unha molécula coa fórmula química NO. É un radical libre e un importante composto intermediario na industria química. O óxido nítrico é un subproduto da combustión de substancias no aire, como as combustións dos motores de automóbiles, centrais enerxéticas de combustibles fósiles, e prodúcese de forma natural durante as descargas eléctricas dos lóstregos durante as tormentas. Inflúe na produción de chuvia ácida (ao transformarse en ácido nítrico), e afecta negativamente á capa de ozono.
Nos mamíferos, incluídos os humanos, o NO é unha importante molécula de sinalización celular que intervén en moitos procesos fisiolóxicos e patolóxicos. É un poderoso vasodilatador cunha curta vida media de só uns poucos segundos no sangue. Produtos de uso farmacéutico como a nitroglicerina e o nitrito de amilo foron os precursores, hai máis dun século, do uso actual do NO en medicina.
Para protexer de danos como os producidos pola isquemia a órganos como o fígado é importante que haxa un baixo nivel de produción de óxido nítrico.
O óxido nítrico non debe confundirse co óxido nitroso (N2O), que é un anestésico e un gas de efecto invernadoiro, nin co dióxido de nitróxeno (NO2), que é un gas tóxico marrón e un dos principais contaminantes do aire. De todos modos, o óxido nítrico oxídase rapidamente no aire a dióxido de nitróxeno, polo que é unha fonte de dito gas. Humphry Davy descubriu esta propiedade, para a súa desgraza, cando inhalou este gas ao comezo da súa carreira.
Malia ser unha molécula moi simple, o NO é un importante regulador biolóxico e é, por tanto, un compoñente fundamental usado nos campos da neurociencia, fisioloxía e inmunoloxía. Foi proclamado “molécula do ano” en 1992. As investigacións sobre a súa función como molécula de sinalización cardiovascular mereceron o premio Nobel de Medicina de 1998, outorgado a Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro e Ferid Murad.
Reaccións Cando se expón ao oxíxeno, o NO convértese en dióxido de nitróxeno. 2 NO + O2 → 2 NO2
Esta conversión especúlase que ocorre a través do intermediario ONOONO. En auga, o NO reacciona co oxíxeno e a auga para formar HNO2 ou ácido nitroso. A reacción crese que procede así: 4 NO + O2 + 2 H2O → 4 HNO2
O NO reacciona co flúor, cloro, e bromo para formar as especies XNO (X é o halóxeno), chamadas haluros de nitrosilo, como o cloruro de nitrosilo. O ioduro de nitrosilo pode tamén formarse, mais é unha especie cunha vida extremadamente curta e tende a volver a formar I2. 2 NO + Cl2 → 2 NOCl O nitroxilo (HNO) é a forma reducida do óxido nítrico. O dímero de óxido nítrico N2O2 fórmase ao arrefriar o óxido nítrico. O óxido nítrico reacciona coa acetona e un alcóxido dando un diazeniodiolato ou nitrosohidroxilamina e acetato de metilo:
400px|Reacción de Traube.
Esta é unha reacción vella (de 1898) pero que aínda ten interese hoxe na investigación do profármaco NO. O óxido nítrico pode tamén reaccionar directamente co metóxido de sodio, formando formato de sodio e óxido nitroso.
Preparación Comercialmente, o NO prodúcese por oxidación de amoníaco a 750-900 °C (normalmente a 850 °C) con platino como catalizador:
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
A reacción endotérmica non catalizada do O2 e o N2, que se realiza a alta temperatura (>2000 °C) por causa dos lóstregos nas tormentas eléctricas non se desenvolveu para unha síntese comercial práctica (ver proceso de Birkeland–Eyde):
N2 + O2 → 2 NO
No laboratorio, o óxido nítrico xérase por redución do ácido nítrico diluído con cobre:
8 HNO3 + 3 Cu → 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO
ou por redución de ácido nitroso en forma de nitrito de sodio ou de nitrito de potasio: 2 NaNO2 + 2 NaI + 2 H2SO4 → I2 + 4 NaHSO4 + 2 NO 2 NaNO2 + 2 FeSO4 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2 NaHSO4 + 2 H2O + 2 NO 3 KNO2(l) + KNO3(l) + Cr2O3(s) → 2 K2CrO4(s) + 4 NO(g)
A ruta do sulfato de ferro(II) é simple e utilizouse en experimentos de laboratorio simples. Os denominados compostos NONOato tamén se usan para xerar NO.
Química de coordinación O NO reacciona con todos os metais de transición para dar lugar a complexos chamados nitrosilos de metal. O modo máis común de enlace do NO é o tipo linear terminal (M-NO). O ángulo do grupo M-N-O varía de 160° a 180°, pero a pesar de todo segue chamándose "linear". Neste caso, o grupo NO é considerado un doante de 3 elecróns no método de contaxe de electróns covalente (neutro), ou un doante de 2 electróns no método iónico.
No caso dunha conformación M-N-O curvada, o grupo NO pode considerarse un doante de 1 electrón usando a contaxe neutra, ou un doante de 2 electróns usando a contaxe iónica. Poden considerarse eses complexos como derivados do NO+, o cal é isoelectrónico co CO.
O óxido nítrico pode servir como un pseudohaluro de 1 electrón. Neses complexos, o grupo M-N-O caracterízase por ter un ángulo entre 120° e 140°.
O grupo NO pode tamén servir de ponte entre centros metálicos por medio do átomo de nitróxeno con diversas xeometrías.
Medición da concentración miniatura|250px|Óxido nítrico (en branco) en células de coníferas, visualizado usando DAF-2 DA (diaminofluoresceína diacetato).
A concentración de óxido nítrico pode determinarse usando unha reacción quimioluninescente simple que implique ao ozono: Unha mostra que conteña óxido nítrico mestúrase cunha gran cantidade de ozono. O óxido nítrico reacciona co ozono para producir oxíxeno e dióxido de nitróxeno. Esta reacción tamén produce luz (quimioluminescencia), a cal pode medirse cun fotodetector. A cantidade de luz producida é proporcional á cantidade de óxido nítrico que hai na mostra, o que permite a medición. NO + O3 → NO2 + O2 + hv
Outros métodos de proba son a electroanálise (aproximación amperométrica), onde o NO reacciona cun eléctrodo para inducir unha corrente ou cambio de voltaxe. A detección de radicais NO en tecidos biolóxicos é especialmente difícil debido ao curto tempo de vida e á concentración destes radicais nos tecidos. Un dos poucos métodos prácticos é o spin trapping do óxido nítrico con complexos de ferro-ditiocarbamato e a subseguinte detección dos complexos mono-nitrosil-ferro con resonancia paramagnética electrónica (EPR).
Hai tamén un grupo de indicadores de tinguidura fluorescente dos que se dispón en forma acetilada para medidas intracelulares. O composto máis común é a 4,5-diaminofluoresceína (DAF-2).
Produción Desde unha perspectiva termodinámica, o NO é inestable con respecto ao O2 e ao N2, aínda que esta conversión é moi lenta a temperatura ambiente en ausencia dun catalizador. Como a calor de formación do NO é endotérmica, a súa síntese a partir de nitróxeno molecular e oxíxeno require temperaturas elevadas por riba de 1000 °C.
Unha importante fonte natural deste composto son as tormentas eléctricas. O uso de motores de combustión interna incrementou drasticamente a presenza de óxido nítrico no medio ambiente. Un dos propósitos do uso de convertedores catalíticos nos coches é minimizar as emisións de NO ao catalizaren a súa reversión a O2 e N2.
Efectos ambientais O óxido nítrico é un gas pequeno difusible e unha molécula bioactiva ubicua. O óxido nítrico no aire pode converter o ácido nítrico, que está implicado na chuvia ácida. Porén, é unha importante fonte de nutrientes nitroxenados para as plantas en forma de nitratos, nos cales se pode transformar. Ademais, tanto o NO coma o NO2 participan na depleción da capa de ozono.
Aplicacións técnicas Aínda que o NO ten relativamente poucos usos directos, prodúcese a escala masiva como un intermediario no proceso de Ostwald para a síntese de ácido nítrico a partir de amoníaco. En 2005, só nos Estados Unidos producíanse 6 millóns de toneladas métricas de ácido nítrico. Úsase tamén na industria dos semicondutores para varios procesos. Nunha das súas aplicacións, utilízase xunto co óxido nitroso para formar portas de oxinitruro en dispositivos CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor).
O óxido nítrico pode usarse para detectar radicais de superficie en polímeros. O tratamento de radicais de superficie con óxido nítrico orixina a incorporación de nitróxeno, o cal pode ser cuantificado por medio de espectroscopia fotoelectrónica de raios X.
Funcións biolóxicas
O NO é unha das poucas moléculas sinalizadoras gasosas coñecidas, e ademais é excepcional por ser un radical en estado gasoso. É un mensaxeiro biolóxico clave en vertebrados, que intervén en varios procesos biolóxicos.Weller, Richard, Could the sun be good for your heart? TedxGlasgow. Filmed March 2012, posted January 2013 É un bioproduto atopado en case todos os tipos de organismos, que van desde as bacterias ás células de plantas, fungos e animais.Roszer, T (2012) The Biology of Subcellular Nitric Oxide. ISBN 978-94-007-2818-9 O óxido nítrico coñécese como "factor relaxante derivado do endotelio" ou EDRF, e biosintetízase endoxenamente a partir da L-arxinina, oxíxeno, e NADPH coa intervención de varios encimas óxido nítrico sintases (NOS). A redución de nitrato inorgánico pode tamén servir para producir óxido nítrico. O revestimento interno dos vasos sanguíneos (endotelio) utiliza o óxido nítrico para causar a relaxación do músculo liso que o rodea, o que dá lugar a unha vasodilatación e a un incremento do fluxo sanguíneo. O óxido nítrico é moi reactivo (e ten unha vida media de poucos segundos), aínda que difunde libremente a través das membranas. Estes atributos fan que o óxido nítrico sexa unha molécula ideal para a sinalización parácrina (entre células veciñas) e autócrina (na propia célula). Hai unha vía alternativa, independente da óxido nítrico sintase, denominada vía nitrato-nitrito-óxido nítrico, que eleva o óxido nítrico por medio da redución secuencial do nitrato da dieta derivado de alimentos de orixe vexetal. Os vexetais ricos en nitratos, en particular os de follas verdes, como as espinacas, rúcula, e remolacha, incrementan os niveis cardioprotectores de óxido nítrico cunha redución correspondente da presión sanguínea en persoas pre-hipertensivas. Para que o corpo xere óxido nítrico por medio da vía do nitrato-nitrito-óxido nítrico, un paso obrigado é a redución do nitrato a nitrito na boca, feita polas bacterias comensais. A monitorización do status do óxido nítrico pola proba da saliva detecta a bioconversión de nitrato derivado de plantas en óxido nítrico. Unha elevación nos niveis salivarios é indicativo de dietas ricas en vexetais de follas verdes que son a miúdo abundantes en dietas anti-hipertensión.
A produción de óxido nítrico é alta en poboacións que viven en altitudes elevadas, o que axuda a estas poboacións a evitar a hipoxia ao facilitar a vasodilatación dos vasos pulmonares. Entre os efectos están a vasodilatación, neurotransmisión (ver gasotransmisores), modulación do ciclo de crecemento dos cabelos, a produción de intermediarios reactivos do nitróxeno e a erección do pene (grazas á súa capacidade de vasodilatar). A nitroglicerina e o nitrito de amilo funcionan como vasodilatadores porque se converten en óxido nítrico no corpo. O fármaco anti-hipertensivo vasodilatador minoxidil contén un residuo de NO e pode actuar como agonista do NO. Igualmente, o citrato de sildenafilo, coñecido popularmente como Viagra, estimula as ereccións principalmente ao potenciar a sinalización da vía do óxido nítrico no pene.
O óxido nítrico (NO) contribúe á homeostase dos vasos sanguíneos ao inhibir a contracción do músculo liso vascular e o seu crecemento, a agregación das plaquetas, e a adhesión de leucocitos ao endotelio. As persoas con aterosclerose, diabete, ou hipertensión teñen alteradas con frecuencia as vías do NO. Unha inxestión alta de sal atenúa a produción de NO en pacientes con hipertensión esencial, aínda que a súa biodispoñibilidade permanece sen regular.