Общая формула, номенклатура
Тиолы (меркаптаны) - это органические соединения, являющиеся сернистыми аналогами спиртов. Общая формула RSH, где R- углеводородный радикал. Например, C2H5SH - этантиол (этилмеркаптан).
Сульфиды - это органические соединения, являющиеся сернистыми аналогами простых эфиров. Общая формула R1SR2.
Тиолы и сульфиды можно представить как производные сероводорода, в котором атомы водорода замещены органическими радикалами.
Согласно номенклатуре IUPAC, тиолы имеют окончание - тиол:
Рисунок 1. 2-метил-1-бутантиол. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 2. 3-пентантиол. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 3. Циклогексантиол. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Названия сульфидов строятся аналогично названиям простых эфиров: перед окончанием сульфид даются названия алкильных или арильных групп:
C6H5SC6H5 - дифенилсульфид, CH3−S−CH2CH2CH3 - метилпропилсульфид.
Согласно номенклатуре IUPAC сульфиды называются алкилтиоалканами. Главной цепи алкана дает название большая из алкильных групп:
Рисунок 4. 3-метил-(1-метилтио)пентан. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 5. 1-(изопропилтио)пентан. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В простых случаях для названий сульфидов пользуются общей номенклатурой, согласно которой их называют диалкил-(арил)сульфидами.
Физические и химические особенности тиолов и сульфидов
Низшие алифатические тиолы - это легколетучие жидкости с крайне неприятным запахом.
Межмолекулярные водородные связи между молекулами тиолов слабее, чем у соответствующих спиртов, поэтому температура кипения ниже. Например, температура кипения метанола - 65∘С, а метантиола - 6∘С; темп. кип. этанола - 78∘С, а этантиола - 37∘С.
Тиолы плохо растворимы в воде, но хорошо растворяются в диэтиловом эфире, этаноле и др. органических растворителях.
Сульфиды - жидкости с эфирным запахом; имеют близкие по значению температуры кипения к значениям толуолов с той же молекулярной массой. Например, температура кипения диметилсульфида 38∘С, а этантолуола - 37∘С.
Сульфиды не растворяются в воде. По химическим свойствам являются нейтральными веществами.
У тиолов свойства кислот выражены сильнее, чем у спиртов. Для них pKa изменяется в интервале 9,5-11, таким образом, гидроксид-ион способен превратить тиолы нацело в тиолат-ион:
C2H5SH+OH−↔C2H5S−+H2O
Тиолы растворяются в щелочах с образованием солеобразующих соединений, которые называются тиоляты (меркаптиды) и имеют общую формулу RSNa:
C2H5SH+NaOH→C2H5SNa+H2O
2C2H5SH+HgO→C2H5S)2Hg+H2O
При действии на тиолы слабых окислителей образуются дисульфиды. Сильные окислители способствуют образованию сульфокислот:
C2H5SH[O]слабый окислитель⟶C2H5−S−S−C2H5
C2H5SH[O]сильный окислитель⟶C2H5−SO3H
При окислении тиолов, в отличие от спиртов, окисляется сера, а не углерод.
Тиолы с легкостью присоединяются к непредельным соединениям по:
нуклеофильному механизму
CH3→CH=CH2+RS−→CH3−CHSR−¯CH2+RSH⟶CH3−CHSR−CH3
радикальному механизму:
RSH+R⋅→RS⋅+RH
CH3CH=CH2+RS⋅→CH3˙CHCH2SR+RSH⟶CH3CH2CH2SR+RS⋅
Если на сульфиды действовать слабым окислителем, то это приведет к образованию сульфоксидов (А), а если воздействовать сильным окислителем, то образуются сульфоны (Б).
Рисунок 6.
Рисунок 7.
С алкилгалогенидами сульфиды образуют сульфониевые (тиониевые) соли.
Простейший представитель тиолов - метантиол
Метантиол CH3SH является простейшим представителем тиолов.
Рисунок 8.
Строение метантиола подобно строению спирта метанола, однако, связь C−S намного длиннее связи C−O. Барьер вращения для вокруг связи C−S будет таким же, как и для связи C−O.
Метантиол - это бесцветный газ с сильным неприятным запахом, напоминающем запах гнилой капусты.
Метантиол плохо растворяется в воде, хорошо - в диэтиловом эфире и этаноле. Очень взрывоопасен и ядовит.
Метантиол применяют:
- при производстве метионина, который используют в качестве кормовой добавки;
- при синтезе фунгицидов и пестицидов;
- в качестве одорирующего соединения к природному газу.
Практическое применение тиолов и сульфидов
Метан-, этан- и изоамилтиолы применяют для одорации природного газа.
Толуолы применяют как ингибиторы радикальных цепных реакций, например радикальная полимеризация и автоокисление. Додецилтолуол C12H25SH используют как регулятор эмульсионной полимеризации в производстве синтетического каучука.
Боевое отравляющее вещество кожно - нарывного действия - иприт (β,β' -дихлордиэтилсульфид) является химическим оружием. Это бесцветная жидкость с характерным чесночным запахом. Иприт можно получить по схеме:
Рисунок 9.
Для дегазации иприта применяют хлорамины Б и Т или хлорную известь.
Диметилсульфоксид (CH3)2S→O широко используется как высокополярный растворитель (дипольный момент равен 1,34⋅10−29 Кл/м).