N-nitrosammine

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Generica struttura di una N-nitrosammina.

Le N-nitrosammine,[1] comunemente chiamate semplicemente nitrosammine, sono composti organici di formula generale , contenenti un gruppo nitroso, , legato all'azoto amminico, dove e sono gruppi alchilici o arilici.[2][3] Non vanno confuse con le nitroammine, di struttura .

Struttura e proprietà[modifica | modifica wikitesto]

Lo scheletro di queste molecole, salvo casi di gruppi ingombranti, tende a essere planare; in essa i due atomi di azoto e quello di ossigeno sono ibridati , ed è esattamente planare nella N-nitrosodimetilammina, che è la più semplice nitrosammina e quella più comune; in questa, la distanza risulta 132 pm (legame corto,[4] indice di parziale carattere di legame doppio) e quella risulta di 126 pm (legame più lungo di quello nel cloruro di nitrosile, , che è di 116 pm); l'angolo (114,3°) è significativamente minore rispetto a quello atteso di 120°.[5]

Le N-nitrosammine sono comunemente descritte con la formula generale riportata sopra, con un legame semplice e un legame doppio ; tuttavia, si trova che la barriera per la rotazione attorno al legame N-N è notevole (~ 23 kJ/mol) e valori molto simili si trovano per la N-nitrosopirrolidina (NPYR) e la N-nitrosopiperidina (NPIP).[6] Questo fatto, la notevole polarità delle nitrosammine e le anomalie nelle lunghezze di legame si accordano bene con un ibrido di risonanza tra le seguenti due forme limite:[7]

R1R2N–N=O R1R2N+=N–O

A temperatura ambiente la N-nitrosodimetilammina (NDMA) è un liquido giallo, oleoso, molto solubile in acqua e in alcool, solubile in etere e nei solventi organici polari, come pure nei grassi;[8] è anche una molecola molto polare (μ = 4,01 D, dove è il momento di dipolo elettrico e è l'unità di misura, il Debye) e il liquido ha notevole costante dielettrica ().[9]

Lo studio delle dialchilnitrosammine in soluzione rivela che il sito energeticamente più favorevole per la loro protonazione è l'ossigeno, invece dell'atomo di azoto amminico: negli spettri RMN l'unica specie che si registra è la nitrosammina O-protonata; l'isomero N-protonato è previsto essere meno stabile per .[7] Anche questa osservazione è in evidente accordo con la risonanza vista sopra.

Sintesi e reattività[modifica | modifica wikitesto]

Le nitrosammine si ottengono per reazione dei nitriti con una ammina secondaria, che può essere presente anche all'interno di una struttura proteica. La reazione richiede condizioni molto acide per favorire la formazione di acido nitroso a partire dai nitriti. L'acido nitroso formatosi viene protonato sull'ossidrile e subisce poi una scissione eterolitica generando lo ione nitrosonio, , e una molecola di acqua. Il nitrosonio è la specie chimica che reagirà con l'ammina per produrre la nitrosammina protonata che poi viene deprotonata dal solvente. Anche l'effetto delle alte temperature può favorire la formazione di nitrosammine. Schematizzando l'intera reazione, si possono descrivere le seguenti due fasi:

(1) [formazione dello ione nitrosonio]
(2) [formazione della nitrosammina]

Le nitrosammine possono essere ossidate a nitroammine con peracidi:[10]

Oppure possono essere ridotte a idrazine asimmetriche:

Questa riduzione può essere fatta con vari reattivi e modalità, tra i più comuni abbiamo

In dipendenza delle condizioni di reazione più o meno spinte possono formarsi, come sottoprodotti, le ammine secondarie (una denitrosazione con rottura del legame ).[10]

Effetti sulla salute[modifica | modifica wikitesto]

Lo studio di queste sostanze è molto importante in ambito tossicologico, essendo molte N-nitrosammine classificate come cancerogene per gli animali.[11]

Il problema della genesi delle nitrosammine è legato alla presenza di ione nitrato quale componente naturale degli alimenti, che risulta convertibile in ione nitrito già a livello della bocca per azione delle ghiandole salivari, e all'uso di nitriti utilizzati come conservanti alimentari: tali nitriti trovano le condizioni ottimali per produrre N-nitrosammine all'interno dello stomaco o tramite trattamenti di cottura quali la frittura o l'arrostitura. Il possibile apporto alimentare di nitrosammine può derivare da diverse fonti, quali ad esempio la birra, i vegetali, il pesce, la carne, i salumi e i formaggi. Le disposizioni legislative italiane fissano i limiti massimi di nitrito ammissibile in 150 mg per kg di prodotto, onde prevenire il raggiungimento di concentrazioni potenzialmente nocive. D'altra parte, ad esempio, l'uso di nitrito è fondamentale per impedire il moltiplicarsi di microrganismi potenzialmente letali quali il Clostridium botulinum. Le vitamine C ed E, oltre agli amminoacidi, sono utili inibitori della formazione di nitrosammine che vengono comunemente sfruttati nell'industria alimentare.Le nitrosammine sono presenti anche in fonti non alimentari, quali il fumo di sigaretta e i materiali plastici, sebbene studi abbiano dimostrato che, ad esempio, le nitrosamine presenti nei preservativi non abbiano rilevanza tossicologica.[12] Questi composti provocano mutazione genetica tramite alchilazione del DNA, come ampiamente dimostrato negli animali da laboratorio e la loro assunzione alimentare è associata col tumore dello stomaco e col cancro esofageo.[13]

Fra gli inibitori alimentari:

Questi inibitori agiscono in ambiente extracellulare verso la nitrosazione (la formazione delle nitrosammine a partire da ammine secondarie e nitriti, nell'ambiente acido dello stomaco).

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Jessica C. Beard e Timothy M. Swager, An Organic Chemist’s Guide to N -Nitrosamines: Their Structure, Reactivity, and Role as Contaminants, in The Journal of Organic Chemistry, vol. 86, n. 3, 5 febbraio 2021, pp. 2037–2057, DOI:10.1021/acs.joc.0c02774. URL consultato il 2 luglio 2022.
  2. ^ (EN) Jessica C. Beard e Timothy M. Swager, An Organic Chemist's Guide to N-Nitrosamines: Their Structure, Reactivity, and Role as Contaminants, in The Journal of Organic Chemistry, vol. 86, n. 3, 21 gennaio 2021, pp. 2037–2057, DOI:10.1021/acs.joc.0c02774, PMID 33474939.
  3. ^ (EN) Richard N. Loeppky, Nitrosamines and Related N-Nitroso compounds, vol. 553, American Chemical Society, 28 marzo 1994, pp. 1–18, DOI:10.1021/bk-1994-0553.ch001, ISBN 978-0-8412-2856-6. URL consultato il 6 luglio 2021.
  4. ^ La lunghezza del legame semplice nell'idrazina è di 145 pm.
  5. ^ (DE) Bernt Krebs e Jürgen Mandt, Kristallstruktur des N-Nitrosodimethylamins, in Chemische Berichte, vol. 108, n. 4, 1975, pp. 1130–1137, DOI:10.1002/cber.19751080419.
  6. ^ (EN) J. D. Cooney, S. K. Brownstein e J. W. ApSimon, The Barrier to Rotation About the N—N Bond in N -Nitrosamines as Determined by Nuclear Magnetic Resonance Total Line Shape Analysis, in Canadian Journal of Chemistry, vol. 52, n. 17, 1º settembre 1974, pp. 3028–3036, DOI:10.1139/v74-443. URL consultato il 6 luglio 2021.
  7. ^ a b (EN) Jessica C. Beard e Timothy M. Swager, An Organic Chemist’s Guide to N-Nitrosamines: Their Structure, Reactivity, and Role as Contaminants, in The Journal of Organic Chemistry, vol. 86, n. 3, 5 febbraio 2021, pp. 2037–2057, DOI:10.1021/acs.joc.0c02774. URL consultato il 5 luglio 2021.
  8. ^ (EN) PubChem, N-Nitrosodimethylamine, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 5 luglio 2021.
  9. ^ (EN) nitrosodimethylamine, su stenutz.eu. URL consultato il 5 luglio 2021.
  10. ^ a b (EN) N -Nitrosamines, in ACS Symposium Series, vol. 101, American Chemical Society, 20 giugno 1979, DOI:10.1021/bk-1979-0101.ch001, ISBN 978-0-8412-0503-1. URL consultato il 18 settembre 2021.
  11. ^ (EN) Chung S. Yang, Jeong-Sook H. Yoo, Hiroyuki Ishizaki e Junyan Hong, Cytochrome P450IIe1: Roles in Nitrosamine Metabolism and Mechanisms of Regulation, in Drug Metabolism Reviews, vol. 22, 2–3, 1990, pp. 147–159, DOI:10.3109/03602539009041082, PMID 2272285.
  12. ^ (EN) E. Proksch, Toxicological evaluation of nitrosamines in condoms, in International journal of hygiene and environmental health, vol. 204, 2–3, 2001, pp. 103–110, DOI:10.1078/1438-4639-00087, PMID 11759152.
  13. ^ (EN) Nitrosamine and related food intake and gastric and oesophageal cancer risk: a systematic review of the epidemiological evidence, in World J Gastroenterol, 12(27), 21 luglio 2006, pp. 4296-4303.

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