Chloornitramide

Chloornitramide
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van het chloornitramide-ion
Ruimtelijk model van het chloornitramide-ion
Algemeen
Molecuul­formule	${\displaystyle {\ce {ClN2O2^{-}}}}$
IUPAC-naam	Chloro(nitro)azanide
Andere namen	Chloronitramide-anion
Molmassa	95,46 g/mol
SMILES	[N-]([N+](=O)[O-])Cl
PubChem	149810380
Wikidata	Q131302474
Portaal    Scheikunde

Chloornitramide, ${\displaystyle {\ce {Cl-N-NO2^{-}}}}$, is een in het najaar van 2024 gekarakteriseerd bijproduct van de ontsmetting van drinkwater met behulp van anorganische chlooramines. De aanwezigheid van de stof was al langer bekend, maar een goede karakterisering, en daarmee naamgeving, ontbrak tot dan. De stof werd aangeduid met de afkorting "UP": Unidentified Product.^{[1][2][3][4][5]}

Anorganische chlooramines worden vooral in de Verenigde Staten toegepast voor het ontsmetten van drinkwater. De aanwezigheid van chloornitramide, (onder de naam UP!) was bekend vanaf de vroege jaren 1980.^[6] In november 2024 kwam aan het niet-geïdentificeerd zijn een eind met een wetenschappelijk onderzoek van Julian L. Fairey.^[7] In Nederland wordt deze manier van waterontsmetting in verband met de schadelijkheid van gechloreerde bijproducten niet of nauwelijks toegepast.

Het anion werd voor het eerst waargenomen als een storende absorptie in het UV-gebied bij het controleren van de gehaltes chlooramine en dichlooramine in 1981.^[6] Toen werd vastgesteld dat het werd gevormd tijdens de ontleding van beide chlooramines.^[6] In 1990 werd aangetoond dat het naar alle waarschijnlijkheid een anion betrof.^[8]

Ionchromatografie,een methode om ionen en ioniseerbare polariseerbare moleculen van elkaar te scheiden, werd gebruikt om chloornitramide te isoleren uit de oplossing van het mengsel van zouten waarin het gevormd was.^[3]

De structuur werd uiteindelijk in 2024 opgehelderd met behulp van ene combinatie van technieken. Eerst werd de moleculaire formule met behulp van massaspectrometrie vastgesteld: 1 chloor-, 2 stikstof- en 2 zuurstof-atomen: ${\displaystyle {\ce {ClN2O2}}}$. Het ion was echter te klein om op basis van dit massaspectrum de structuur vast te stellen.^[3][6] Wel kon een aantal mogelijke structuren opgesteld worden, waarna op basis van ¹⁵N-NMR en Infraroodspectroscopie werdvastgesteld.^[6][9]

Hoewel de vorming van chloornitramide uit chlooramine (of dichlooramine dat ontstaat in chlooramine-oplossingen) nog niet opgehelderd is (november 2024), nemen Fairey et al.^[2] aan dat deze uitgangsstoffen met het nitroniumion, ${\displaystyle {\ce {(\ NO2^{+}\ )}}}$, zelf ook een vervalproduct van de chlooramines, reageert. De volgende serie reacties wordt verondersteld:^[6][10]

1	${\displaystyle {\ce {HNCl2\ +\ H2O\ \longrightarrow \ HNO\ +\ 2HCl}}}$	Dichlooramine hydrolyseert tot nitroxyl en waterstofchloride.
2	${\displaystyle {\ce {HNO\ +\ O2\ \longrightarrow \ ONOOH}}}$	Het gevormde nitroxyl reageert met opgeloste zuurstof tot peroxynitriet
3	${\displaystyle {\ce {ONOOH\ \longrightarrow \ NO2^{+}\ +\ OH^{-}}}}$	De vorming van nitronium is een van de bekende reacties van peroxynitriet. Het vrijkomende OH--ion reageert uiteraard snel met een van de in reactie 1 of 4 ook vrijkomende h+-ionen.
4	${\displaystyle {\ce {NH2Cl\ +\ NO2^{+}\ \longrightarrow \ ClNH2-NO2^{+}\ \longrightarrow \ ClN-NO2^{-}\ +\ 2H^{+}}}}$	Koppeling via het vrije elektronenpaar op stikstof in het chlooramine met de positieve lading in het nitronium-ion, gevolgd door het afstoten van de twee waterstofatomen, hetgeen eerst in een neutraal molecuul resulteert en vervolgens in het chloornitramide-anion.