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硫醇

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硫醇的结构通式。蓝色表示的是巯基。
硫醇的结构通式。蓝色表示的是巯基。

硫醇(英语:thiol 或 sulfhydryl)是包含巯基官能团(-SH)的一类非芳香化合物,是一类有机硫化合物。可以看成中的原子被原子替换。硫醇英文中有时会叫做mercaptans或者mercapto compounds,来自拉丁文的mercurio captāns(汞捕获),因为巯基与汞能够形成强键。[1]

结构和成键

硫醇中,硫原子为不等性sp3杂化态,两个单电子占据的sp3杂化轨道分别与烃基碳和氢形成σ键,还有两对孤对电子占据另外的两个sp3杂化轨道。由于硫的3s和3p轨道形成的杂化轨道比氧的2s和2p轨道形成的杂化轨道大,故C-S和S-H键分别比C-O和O-H键长。在甲硫醇中C-S和S-H键键长分别为0.182 nm和0.134 nm,都比甲醇中的C-O和O-H键长。∠CSH则为96°,小于∠COH。

硫的电负性比氧小,所以硫醇的偶极矩也比相应的醇小。

物理性质

甲硫醇在室温下为气体外,其他硫醇均为液体或固体。硫醇分子间有偶极吸引力,但小于醇分子间的偶极吸引力,且硫醇分子间无明显的氢键作用,也无明显的缔合作用。因此,硫醇的沸点比分子量相近的烷烃高,比分子量相近的醇低,与分子量相近的硫醚相似。

硫醇与水间不能很好地形成氢键,所以硫醇在水中的溶解度比相应的醇小得多。常温下,乙硫醇在水中的溶解度仅为1.5g/100mL。

低级的硫醇有强烈且令人厌恶的气味,乙硫醇的臭味尤其明显,所以常用乙硫醇作为天然气中的警觉剂,用以警示天然气泄漏。 不过随着分子量的增加,硫醇的臭味渐弱,九碳以上的硫醇则有令人愉快的气味。 [来源请求]


化学性质

巯基是硫醇化学性质的主要体现。其中S-H键涉及硫较大的3s/3p组成的杂化轨道与氢较小的1s轨道成键,所以S-H键较弱,硫醇具有酸性。硫上还有孤对电子,所以巯基也可被氧化。

硫醇的酸性比相应的醇强,可溶于氢氧化钠的乙醇溶液中生成比较稳定的盐,通入二氧化碳又变回硫醇。硫醇可与一些重金属盐生成不溶于水的硫醇盐,两者软软相吸。许多重金属离子在体内的毒性即是因为其可与生物分子的巯基结合。另一方面,也可利用硫醇(如二巯基丙酸)通过形成不溶沉淀的方法将重金属离子从尿液排出,起到解毒作用。

硫醇很容易被氧化。弱氧化剂(如空气、碘、氧化铁、二氧化锰等)即可将硫醇氧化为二硫化物。硫醇与二硫化物形成的氧还共轭对是生物体内的常见机制,如半胱氨酸-胱氨酸还氧对。生成的二硫化物中的二硫键在维持蛋白质空间结构方面有重要作用。

硫醇用强氧化剂(如高锰酸钾硝酸高碘酸)氧化,经过中间物次磺酸亚磺酸,最终生成磺酸。此法可用于脂肪磺酸的制备。

对硫醇催化加氢,可实现脱硫,产生相应的。石油炼制中的加氢脱硫即是基于此反应。石油中有少量硫醇,硫醇的存在不仅会使汽油具有令人讨厌的气味,还会在燃烧时转变为有毒、腐蚀性的二氧化硫三氧化硫

此外,硫醇还可发生一些与醇相似的反应,例如与羧酸生成硫醇酯,与生成缩硫醛。后一反应用于在有机合成中保护羰基或除去羰基,或实现羰基的极性转换

制取

硫醇可通过卤代烃硫氢化钠(或其他碱金属硫氢盐)起SN2反应得到:

生成的硫醇与硫氢盐进一步反应,产生硫醇盐:

不过硫醇盐中的烃硫负离子是很强的亲核试剂,易与卤代烷反应生成副产物硫醚

所以必须使用过量的硫氢盐以避免副反应的发生。

硫醇也可通过二硫化物(R-S-S-R')还原得到。还原剂可以是氢化铝锂液氨中的金属锂,或锌加酸(如乙酸)。

另外,用硫脲与卤代烃反应,生成S-烷基异硫脲盐,后者易水解生成尿素和硫醇,也是实验室制备硫醇的常用的方法,反应产率高。

例子

参考文献

  1. ^ Thiol. Wikipedia. 2022-03-03 (英语). 

参见

  • 硫酚,酚的含硫类似物
  • 硫醚,硫醇的烃化产物
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硫醇
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