一氧化氮

一氧化氮
Skeletal formula showing two lone pairs and one three-electron bond	Space-filling model of nitric oxide
	IUPAC名; Nitric oxide
	系统名; Oxidonitrogen(•)(additive)
别名	氧化氮(II)
识别
CAS号	10102-43-9
PubChem	145068
ChemSpider	127983
SMILES	[N]=O;
InChI	1/NO/c1-2;
InChIKey	MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYAI
Gmelin	451
3DMet	B00122
UN编号	1660
EINECS	233-271-0
ChEBI	16480
RTECS	QX0525000
DrugBank	DB00435
KEGG	D00074
IUPHAR配体	2509
性质
化学式	NO
摩尔质量	30.01 g·mol−1
外观	无色气体
密度	1.3402 g/L
熔点	−164 °C（109 K）
沸点	−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
结构
分子构型	线形
热力学
ΔfHmo298K	91.29 kJ/mol
So298K	210.76 J/(K·mol)
药理学
ATC代码
药品许可证
给药途径	吸入
	药代动力学：
生物利用度	好
代谢	肺毛细血管床
生物半衰期	2–6 秒
危险性
	GHS危险性符号;
GHS提示词	Danger
H-术语	H270, H280, H330, H314
P-术语	P244, P260, P220, P280, P304+340, P303+361+353, P305+351+338, P370+376, P403, P405
主要危害	吸入致命、造成严重烧伤、造成眼睛损伤、对呼吸道有腐蚀性
NFPA 704	0 3 3 OX
	致死量或浓度：
LC50（中位浓度）	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）
相关物质
	若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

一氧化氮是氮的化合物，化学式NO，分子量30，氮的化合价为+2，是一种无色、无味、难溶于水的有毒气体。由于一氧化氮带有自由基，这使它的化学性质非常活泼。具有顺磁性。当它与氧反应后，可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮（NO₂）。一氧化氮在标准状况下为无色气体，液态、固态呈蓝色。

作用

一氧化氮起着信号分子的作用。^[6]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。^[7]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。^[8]

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，能很容易地穿过细胞膜。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。^[9]西地那非是一种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cGMP特异性磷酸二酯酶5型的降解来增强一氧化氮通路下游的信号，使血管舒张。^[10]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。^[11]^[12]

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^[13]。

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，而且还能够在一定程度上阻止癌细胞的繁殖，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，氮与氧之间形成一个σ键、一个2电子π键与一个3电子π键。氮氧之间键级为2.5，氮与氧各有一对孤对电子。有11个价电子，是奇电子分子，具有顺磁性。分子轨道式：

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

反键轨道上(π_2p^*)¹易失去生成亚硝酰阳离子NO⁺：

\rm \ 2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl

可以二聚生成(NO)₂，在固态中少量存在：

\rm \ 2NO \rightarrow (NO)_2

(NO)₂的结构为 O=N-N=O ，该分子为平面型，属于C_2v点群^[14]。

性质

还原性

一氧化氮易被氧化生成二氧化氮，处于空气中的一氧化氮很快会被空气中的氧气氧化生成红棕色二氧化氮。工业上可用此法生产硝酸。

\rm 2NO+O_2 \rightarrow 2NO_2

制取

实验室用铜与稀硝酸共热制取一氧化氮：

\rm 3Cu+8HNO_3=3Cu(NO_3)_2+ 2NO\uparrow+4H_2O\,

工业上用氨气在铂（石棉载体）或铂铑合金网催化下氧化生成一氧化氮，这是工业上制硝酸的重要反应：

\rm 4NH_3+5O_2 \rightleftharpoons4NO+6H_2O

配位性

由于孤对电子的存在，一氧化氮易与金属离子形成配位化合物。可与血红蛋白结合，使人窒息中毒。

如一氧化氮可与Fe²⁺生成棕色亚硝酰亚铁离子，称为棕色环反应，为检验亚铁离子的反应之一：

$\mathrm{Fe^{2+}+NO+H_2 O\longrightarrow \left[ Fe \left( H_2 O \right)_5 NO \right]^{2+} }$
其中Fe为Fe（II）

NO可与过渡金属以端基、边桥基、面桥基形式配位。

生物活性

在心血管中，一氧化氮对维持血管张力的恒定与调节血压稳定起着重要作用。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。
在免疫系统中，NO起杀伤细菌、病毒、肿瘤细胞的作用。
在神经系统中，一氧化氮促进学习、记忆过程，并可调节脑血流。
在肝脏代谢中，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。

参考资料

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