Общая формула, номенклатура
Тиолы (меркаптаны) - это органические соединения, являющиеся сернистыми аналогами спиртов. Общая формула $RSH$, где $R$- углеводородный радикал. Например, $C_2H_5SH$ - этантиол (этилмеркаптан).
Сульфиды - это органические соединения, являющиеся сернистыми аналогами простых эфиров. Общая формула $R^1SR^2$.
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:
$C_6H_5SC_6H_5$ - дифенилсульфид, $CH_3-S-CH_2CH_2CH_3$ - 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$^\circ$С, а метантиола - 6$^\circ$С; темп. кип. этанола - 78$^\circ$С, а этантиола - 37$^\circ$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$^\circ$С, а этантолуола - 37$^\circ$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:
$C_2H_5SH+OH^-\leftrightarrow C_2H_5S^-+H_2O$
Тиолы растворяются в щелочах с образованием солеобразующих соединений, которые называются тиоляты (меркаптиды) и имеют общую формулу $RSNa$:
$C_2H_5SH+NaOH\to C_2H_5SNa+H_2O$
$2C_2H_5SH+HgO\to C_2H_5S)_2Hg+H_2O$
При действии на тиолы слабых окислителей образуются дисульфиды. Сильные окислители способствуют образованию сульфокислот:
$C_2H_5SH{{\stackrel{\left[O\right]слабый\ окислитель}{\longrightarrow}}}C_2H_5-S-S-C_2H_5$
$C_2H_5SH{{\stackrel{\left[O\right]сильный\ окислитель}{\longrightarrow}}}C_2H_5-SO_3H$
При окислении тиолов, в отличие от спиртов, окисляется сера, а не углерод.
Тиолы с легкостью присоединяются к непредельным соединениям по:
нуклеофильному механизму
$CH_3\to CH=CH_2+RS^-\to CH_3-CHSR-\overline{C}H_2{{\stackrel{+RSH}{\longrightarrow}}}CH_3-CHSR-CH_3$
радикальному механизму:
$RSH+R\cdot \to RS\cdot +RH$
$CH_3CH=CH_2+RS^{\cdot }\to CH_3\dot{C}HCH_2SR{{\stackrel{+RSH}{\longrightarrow}}}CH_3CH_2CH_2SR+RS^{\cdot }$
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 $CH_3SH$ 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 $C_{12}H_{25}SH$ используют как регулятор эмульсионной полимеризации в производстве синтетического каучука.
Боевое отравляющее вещество кожно - нарывного действия - иприт ($\beta, \beta$' -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 $(CH_3)_2S \to O$ широко используется как высокополярный растворитель (дипольный момент равен $1,34^{\cdot}10^{-29}$ Кл/м).
