Основным способом получения нитросоединений является нитрованиеНитрование — реакция введения нитрогруппы -NO₂ в органическое соединение. углеводородов и их производных (по углеводородному радикалу) под действием азотной кислоты HNO₃. Условия реакции зависят от строения исходного соединения.

• Предельные углеводороды образуют нитросоединения при радикальном замещении атома водорода на нитрогруппу (реакция Коновалова):

Механизм реакции
Нитрование предельных углеводородов азотной кислотой представляет собой цепной процесс, протекающий по механизму свободнорадикального замещения (S_R).
При нагревании азотная кислота разлагается с выделением диоксида азотаСистематическое название NO₂ — оксид азота (IV). NO₂: 4HNO₃ 4NO₂ + 2H₂O + O₂
В обычном состоянии NO₂ существует в равновесии со своим димером N₂O₄:
2NO₂ N₂O₄
При ~140 °C это равновесие практически полностью сдвинуто в сторону NO₂.
Во избежание реакций окисления используется разбавленная азотная кислота.
  Электронное строение NO₂
Диоксид азота (или •NO₂), обладая неспаренным электроном, является свободнорадикальной частицей и способен инициировать цепной радикальный процесс. Под его действием в молекуле углеводорода гомолитически
Гомолитический разрыв
ковалентной связи разрывается связь R–H с образованием углеводородного радикала R• и азотистой кислоты:
•NO₂ + R•|•H HNO₂ + R• Азотистая кислота при взаимодействии с азотной кислотой снова дает диоксид азота, который далее развивает цепь превращений. HNO₂ + HNO₃ 2(•NO₂) + H₂O Обрыв цепи (деактивация радикальных частиц) происходит при взаимодействии свободных радикалов R• и •NO₂, между которыми возникает ковалентная связь (обменный механизм) с образованием конечного продукта — нитросоединения (нитроалкана): R• + •NO₂      R–NO₂
Возможна также параллельная реакция присоединения радикала R• к диоксиду азота по атому кислорода, приводящая к изомерному продукту – нитриту (эфиру азотистой кислоты): R• + R–O–N=O

Кроме того, в цепном процессе протекают побочные реакции образования нитрозосоединений R–N=O, в которых участвует монооксид азотаОксид азота (II) •NO, выделяющийся при распаде азотистой кислоты:

2HNO₂ •NO + •NO₂ + H₂O
R• + •NO R–N=O
При нитровании алканов, содержащих различные типы атомов углерода (первичные, вторичные, третичные)Атом углерода, связанный в цепи только с одним другим атомом углерода, называют первичным, с двумя – вторичным, с тремя – третичным, с четырьмя – четвертичным., следует учитывать направление реакции и возможность образования изомерных продуктов. Направление реакции определяется относительной стабильностью образующихся свободных радикалов R• в соответствии с правилом (часть I. Роль промежуточных частиц):
Реакция предпочтительно идёт через образование наиболее устойчивых промежуточных частиц.
Устойчивость свободных радикалов зависит от степени делокализации неспаренного электрона (эффект сверхсопряжения) и возрастает в ряду: При этом соблюдается соответствующий порядок увеличения реакционной способности связей: H₃C – Н    <    C_перв.– Н    <    С_втор.– Н    <    С_трет. – Н Следовательно, легче всего идёт замещение водорода у третичного атома углерода, труднее у вторичного и еще труднее у первичного. Поэтому, например, в пропане преимущественно замещается водород при вторичном атоме углерода:

• Нитропроизводные ароматических соединений получают путем электрофильного замещения водорода в бензольном ядре:

Схема реакции
Гомологи бензола С₆Н₅–R более активны в этой реакции по сравнению с бензолом (сказывается положительный индуктивный эффект алкильной группы). Например, при нитровании толуола С₆Н₅CH₃ можно получить продукт замещения не одного, как в бензоле, а трех атомов водорода – 2,4,6-тринитротолуол (тротил):
Тротил – одно из наиболее распространённых взрывчатых веществ. Взрывчатое вещество — химическое соединение или смесь соединений, способных к мгновенному, саморазвивающемуся химическому превращению в большое количество сильно сжатых и нагретых газов, которые, расширяясь, производят механическую работу (разрушение, перемещение, дробление, выбрасывание). Взрывается только от детонации. Горит коптящим пламенем без взрыва. Мощность любых взрывчатых устройств принято измерять в тротиловом эквиваленте.Тротиловый эквивалент — мера мощности взрыва любого устройства, выраженная в единицах массы тротила, выделяющего при взрыве равное количество энергии.
Например, тротиловый эквивалент атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, составил 13-18 килотонн.

Ещё легче происходит нитрование фенола (фенольный гидроксил активирует бензольное кольцо за счёт +М-эффекта). При действии 20%-ной азотной кислоты и низкой температуре (0–5 °C) получают смесь 2- и 4-нитрофенолов. С концентрированной азотной кислотой образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):


Эта реакция сопровождается значительным смолообразованием из-за окислительного действия азотной кислоты. Поэтому для получения пикриновой кислоты сначала проводят сульфирование фенолаСульфирование фенола — реакция электрофильного замещения в бензольном кольце. Электрофильным реагентом является серная кислота (HO)₂S^δ+=O за счёт низкой электронной плотности на атоме серы, связанном с тремя электроотрицательными атомами кислорода. для введения сульфогрупп SO₃H, повышающих устойчивость бензольного кольца к окислению. Затем продукт сульфирования – фенол-2,4-дисульфокислоту – нитруют концентрированной азотной кислотой:
Пикриновая кислота – кристаллическое вещество желтого цвета. Первый синтетический краситель тканей. Тривиальное название дано за горький вкус (от греч. pykros – горький). Соли пикриновой кислоты – пикраты калия и аммония – сильные взрывчатые вещества. Из пикриновой кислоты ранее получали боевое отравляющее вещество – хлорпикрин. В период русско-японской войны (1904-1905) пикриновая кислота использовалась японской армией в артиллерийских снарядах в качестве взрывчатки, названной шимоза (по имени инженера Масатики Симосэ).