一氧化氮

一氧化氮是氮的化合物，化学式NO，分子量30，氮化合价+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。有顺磁性。与氧反应可形成腐蚀气体二氧化氮（NO₂）。标准状况下为无色气体，液态、固态呈蓝色。

作用 

一氧化氮起信号分子作用。它是脊椎动物的关键讯息传递分子，在各种生物过程中发挥作用。它是几乎所有生物的生物产品，包括细菌、植物、真菌和动物细胞。

当内皮要向肌肉发出放松指令以促进血液流通时，它就会产生一些一氧化氮分子，这些分子很小，能很易穿过细胞膜。血管周围的平滑肌细胞接收信号后舒张，使血管扩张并增加血流量。西地那非是使用一氧化氮途径的药物。它并不产生一氧化氮，但它通过保护环磷酸鸟苷免受海绵体内降解来增强一氧化氮通路下游的信号，舒张血管。另一种信号分子，硫化氢与一氧化氮一起以协同方式诱导血管舒张和血管生成。

机体饥饿状态下，一氧化氮对肝脏中脂肪代谢起着关键调控作用，其合成受阻会导致肝脏脂肪病变。

一氧化氮也能在神经系统的细胞中发挥作用。它对周围神经末梢或许有所作用。

免疫系统产生的一氧化氮分子，不仅能抗击侵入人体的微生物，而且还能在一定程度阻止癌细胞繁殖，阻止肿瘤细胞扩散。

结构 

一氧化氮为双原子分子，分子构型为直线型。一氧化氮中，氮与氧之间形成一條σ键、一條雙电子π键与一條3电子π键。氮氧间键级为2.5，氮与氧各有一对孤对电子。有11粒价电子，是奇电子分子，顺磁。分子轨道式：
(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)1

反键轨道上(π2p*)1易失去生成亚硝酰阳离子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的结构为氧＝氮－氮＝氧，分子为平面型，属C2v点群。

性质

还原 

一氧化氮易氧化生成二氧化氮，一氧化氮在空气中很快会由氧氧化成红棕色二氧化氮。工业用此法生产硝酸。

2 NO＋O₂　→　2 NO₂

配位 

孤对电子使一氧化氮易与金属离子形成配合物。可与血红蛋白结合，使人窒息中毒。

如一氧化氮可与Fe²⁺／Fe（II）生成棕色亚硝酰亚铁离子，称为棕环反应，为检验亚铁离子的一種反应：

Fe²⁺＋NO＋5H₂O　→　[Fe(H₂O)₅NO]²⁺

NO可与过渡金属以端基、边桥基、面桥基形式配位。

生物活性 

心血管中，一氧化氮对维持血管张力的恒定与调节血压稳定起重要作用。硝酸甘油治疗心绞痛正是由于其在体内转化成NO，扩张血管。
免疫系统中，NO起杀伤细菌、病毒、肿瘤细胞的作用。
神经系统中，一氧化氮促进学习、记忆过程，并可调节脑血流。
肝脏代谢中，一氧化氮对饥饿状态下肝脏中自由脂肪酸氧化起着关键调控作用。

生产与制备 

工业以奥斯特瓦尔德法生產一氧化氮，铂催化氨在750至900°C（通常为850°C）氧化生成：

4 NH₃＋5 O₂　⇌　4 NO＋6 H₂O

氧和氮的未催化吸热反应由高温（>2000°C）用闪电实现，尚未发展为实际的工业合成（伯克兰－艾德法）：

N₂＋O₂　→　2 NO

实验室 

实验室用铜与稀硝酸共热制取一氧化氮：
3 Cu＋8 HNO₃　→　3 Cu(NO₃)₂＋2 NO↑＋4H₂O

另一种途径是以亚硝酸盐形式还原亚硝酸：
 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↑

硫酸亚铁路线简单，有用于本科实验室。NONOate化合物也可用于制取一氧化氮。

參考資料

神经递质
氮素代谢
自由基
氮氧化物
双原子分子