Monossido di azoto

Monossido di azoto
Nome IUPAC
	monossido di azoto
Nomi alternativi
	ossido nitrico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	NO
Massa molecolare (u)	30,01
Aspetto	gas incolore
Numero CAS	10102-43-9
Numero EINECS	233-271-0
PubChem	145068
DrugBank	DBDB00435
SMILES	[N]=O
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m−3, in c.s.)	1,229
Solubilità in acqua	0,056 g/l a 293 K
Temperatura di fusione	−163,6 °C (−262,5 °F)
Temperatura di ebollizione	−151,8 °C (−241,2 °F)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	91,3
ΔfG0 (kJ·mol−1)	87,6
S0m(J·K−1mol−1)	210,8
C0p,m(J·K−1mol−1)	29,9
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	330 - 270 - 314 - 280
Consigli P	260 - 280 - 244 - 220 - 304+340 - 303+361+353 - 305+351+338 - 370+376 - 315 - 405 - 403

Il monossido di azoto (detto a volte ossido nitrico per importazione pedestre dall'inglese nitric oxide)^[2] è un gas incolore.^[3] La formula della sua molecola è N O. Essendo un forte ossidante reagisce con materiali combustibili e riducenti.

È instabile e all'aria reagisce con l'ossigeno trasformandosi in diossido di azoto.^[3] Nei mammiferi, incluso l'uomo, il monossido di azoto è una molecola di segnalazione in molti processi fisiologici e patologici; è un neurotrasmettitore con effetto vasodilatante.^[4]

Il monossido di azoto non deve essere confuso con il monossido di diazoto (N₂O), un anestetico o con il biossido di azoto (NO₂ ), un gas marrone e un importante inquinante atmosferico.^[5]

Il monossido di azoto è un ossido neutro e non una anidride. Il monossido di azoto presenta nella molecola un elettrone spaiato, che conferisce al gas un comportamento paramagnetico. Il monossido di azoto è stabile in modo inusuale per una molecola con un elettrone dispari, ma reagisce spontaneamente con l'ossigeno per dare il diossido di azoto.

{\ce {2NO + O2 -> 2NO2}}

Formazione, emissione e controllo

Il monossido di azoto viene prodotto riducendo l'acido nitrico col rame. Esso è un intermedio nel processo Ostwald per la preparazione dell'acido nitrico e lo si può ottenere, insieme al biossido, dalla decomposizione dell'acido nitroso.

{\ce {2HNO2 -> NO2 + NO + H2O}}

Il monossido di azoto (assieme ad altri ossidi di azoto, la cui miscela è in generale chiamata NO_x), è inevitabile sottoprodotto di ogni processo di combustione che avvenga utilizzando aria (dal camino a legna, al motore delle automobili, alle centrali termoelettriche).

Usi

Il monossido di azoto viene utilizzato come gas inerte in sistemi elettrici^[3] e per la preparazione di miscele gassose campioni usate per il controllo dell'inquinamento atmosferico. È trasportato compresso in bombole.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente

Il monossido di azoto ad elevata concentrazione è irritante per gli occhi ed il tratto respiratorio. L'inalazione può causare edema polmonare, inoltre può avere effetti sul sangue, causando formazione di metaemoglobina. Nei casi più gravi può portare alla morte. Nelle concentrazioni utilizzate normalmente in medicina non ha nessun effetto dannoso, è un potente vasodilatatore e broncodilatatore. Influisce inoltre sull'assorbimento della vitamina B₁₂ (da evitare la somministrazione a pazienti malnutriti o con sindromi da malassorbimento) effetto reversibile con la sospensione del trattamento.

Il monossido di azoto, come potente vaso-dilatatore e broncodilatatore, si utilizza per la terapia dell'ipertensione polmonare, in particolare nei neonati affetti da insufficienza respiratoria ipossemica.

Il monossido di azoto è un inquinante primario che si genera in parte nei processi di combustione per reazione diretta tra azoto ed ossigeno dell'aria che, a temperature maggiori di 1200 °C, producono NO che si converte rapidamente in NO₂; si trova anche in e

Le principali fonti di NO di origine umana sono dovute ad attività civili ed industriali che comportano processi di combustione, come i trasporti (veicoli con motore diesel, benzina, ecc.) e la produzione di calore ed energia elettrica.

Biologia

Nell'organismo umano il monossido di azoto ("fattore di rilascio endotelio-derivato", sigla inglese EDRF) viene sintetizzato a partire da arginina e ossigeno per azione di enzimi noti col nome di monossido di azoto sintasi (vedi Disfunzione endoteliale).

Il monossido di azoto possiede la capacità di penetrare attraverso tutte le membrane delle cellule eucariote e le barriere di tutti i microrganismi (batteri, funghi, parassiti), dato che fra l'altro non possiede carica elettrica e può quindi muoversi liberamente sia all'interno che all'esterno di esse. Agisce sulla muscolatura liscia dei vasi sanguigni provocando vasodilatazione, con conseguente aumento del flusso ematico, e svolgendo una funzione omeostatica sul sistema circolatorio. Oltre ad essere un potente vasodilatatore, inibisce anche l'adesione e l'aggregazione piastrinica. (vedi Endotelio).

La nitroglicerina viene considerata un classico esempio di farmaco che agirebbe per metabolismo primario con rilascio di monossido di azoto; i nitrocomposti che subiscono denitrazione all'interno del corpo per produrre NO sono chiamati nitrovasodilatatori e la loro denitrazione potrebbe avvenire tramite una varietà di meccanismi, la cui importanza biologica è da definire. Si può ipotizzare una reazione con i gruppi sulfidrilici, o l'intervento di enzimi come il glutatione S-transferasi, il citocromo P450 (CYP), o la xantina ossidoreduttasi siano origine primaria di bioattivazione. Vi sono ultimamente evidenze che la denitrazione clinicamente rilevante dei nitrocomposti per la produzione di 1,2-gliceril dinitrato e NO sia catalizzata dall'aldeide deidrogenasi mitocondriale (mtALDH).

Il meccanismo molecolare dell'azione dell'ossido d'azoto risiede nella sua capacità di legarsi covalentemente alle porzioni eme delle emoproteine. In particolare, Il monossido di azoto ha come bersaglio primario l'enzima guanilato ciclasi, che dal guanosin-trifosfato (GTP) genera il GMP ciclico. Questo secondo messaggero attiva a valle la protein-chinasi GMPc-dipendente (PKG), la quale fosforila proteine contrattili e strutturali della cellula come la calponina, il fosfolambano e la tropomiosina. La fosforilazione di questi substrati riorganizza le strutture citoscheletriche e la sensibilità di queste alle azioni degli ioni calcio, necessari alla contrazione. Inoltre, la PKG fosforila gli InsP3-R, ossia i recettori dell'IP3 (Inositolo trifosfato) situati sulla superficie dell'SR (reticolo sarcoplasmatico) delle cellule muscolari lisce e sul reticolo endoplasmatico delle cellule endoteliali, impedendone il legame con l'IP3, appunto; ciò impedisce il rilascio del calcio dall'SR o dall'ER, inibendo la contrazione della muscolatura liscia e inducendone quindi il rilassamento.

Un ulteriore meccanismo responsabile degli effetti biologici del monossido di azoto è la sua capacità di nitrosilare i residui di cisteina delle proteine, effettuando così una modulazione di tipo redox. Proteine cellulari sensibili a questa modificazione includono alcuni canali ionici, enzimi biosintetici e del metabolismo.

Questo composto assolve diverse altre funzioni fisiologiche, tra le quali:

viene sintetizzato dai macrofagi durante la risposta immune e può contribuire ad un diretto effetto battericida;
ha un ruolo nel ciclo di crescita del capello;
determina il turgore del pene durante la fase di erezione.

L'intervento del monossido di azoto in patologia è anch'esso riconosciuto in svariate situazioni:

è uno dei mediatori del danno cellulare ossidativo che si verifica nella riperfusione dopo un'ischemia (es. cerebrale o cardiaca o intestinale);
è una delle molecole citotossiche che provoca fenomeni neurodegenerativi (dimostrato nel morbo di Parkinson e nella sclerosi multipla);
è il principale mediatore del collasso cardiocircolatorio che si ha nello shock settico causato da batteri Gram-negativi;
è uno dei cofattori che provocano la morte delle cellule del pancreas, in caso di diabete autoimmune (di tipo I).

Note

^ scheda del monossido di azoto su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
^ Il termine «ossido nitrico» in italiano è fuorviante perché «nitrico» fa pensare all'azoto nitrico, cioè all'azoto pentavalente dell'acido nitrico, anidride nitrica e ai nitrati: N(V) invece che N(II) di NO.
^ ^a ^b ^c (EN) Thermopedia, "Nitric oxide"
^ Y. C. Hou, A. Janczuk e P. G. Wang, Current trends in the development of nitric oxide donors, in Current Pharmaceutical Design, vol. 5, n. 6, 1999-06, pp. 417–441. URL consultato il 27 luglio 2020.
^ Greenwood, N. N. (Norman Neill), Chemistry of the elements, 2nd ed, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4, OCLC 37499934. URL consultato il 27 luglio 2020.