Thioether (sulfid): Definition, struktur og kemiske egenskaber
Lær om thioether (sulfid): struktur, reaktioner, biologisk rolle, fremstilling og oxidationsadfærd — essentielle kemiske egenskaber og praktiske anvendelser.
Thioether (også kaldet sulfid) er en organisk funktionel gruppe med generel formel R-S-R, hvor det første atom i R normalt er et kulstof. Navnet kommer af ligheden med ethere, men med et svovl--atom i stedet for oxygen mellem de to R-grupper. Thioethere kan ofte være ildelugtende, ligesom thioler, og de omtales også som sulfider.
Struktur og geometri
Thioetherens centrale C–S–C-binding har en bøjning, der er mere åben end en 90°-vinkel; i praksis ligger vinklen typisk omkring 95–105°. C–S-bindingerne er længere end C–O-bindinger på grund af svovl-atommets større atomradius. Svovl i thioethere har to ikke-bindende elektronpar og to sigma-bindinger, hvilket giver en bøjet/geometrisk form omkring svovlatomet.
Fysiske og kemiske egenskaber
- Polaritiet: Thioethere er mindre polære end ethers, fordi svovl er mindre elektronegativt end oxygen.
- Lugt: Mange lave thioethere (fx dimethylsulfid) har markant, ofte ubehagelig lugt og bidrager til lugte fra naturlige kilder og petroleum.
- Reaktivitet: Svovl er mere polariserbart end oxygen, hvilket gør thioethere til relativt bløde nukleofiler (i HSAB-betegnelsen). De kan koordinere til overgangsmetaller og indgå i dannelsen af sulfoniumsalte ved alkylation.
- Oxidationstilstande: Thioethere (svovl i oxidationstilstand II) oxideres let til sulfoxider (S(IV)) og videre til sulfoner (S(VI)) ved brug af oxidationsmidler som peroxider eller peracider.
Syntese og almindelige reaktioner
Typiske metoder til fremstilling af thioethere i laboratoriet omfatter:
- Alkylation af en thiol: Et thiol deprotoneres med en base til en thiolat, som herefter reagerer med et elektrofilt alkylhalid (klassisk nukleofil substitution) for at give R–S–R. Dette svarer til en "Williamson"-type syntese for sulfider.
- Overgangsmetal-katalyseret kobling: Der findes flere metoder (fx Ullmann- og nyere palladium- eller kobber-baserede protokoller) til dannelse af C–S-bindinger mellem arylhalider og thioler.
Væsentlige reaktionstyper:
- Alkylation af thioethere kan danne sulfoniumsalte, som er nyttige intermediater i organisk syntese.
- Oxidation til sulfoxider og efterfølgende til sulfoner.
- Thioethere kan fungere som ligander i kompleks-kemi og ændre metalcentrets elektroniske egenskaber.
Biologisk og industriel betydning
Thioethere spiller vigtige roller i biologien. De forekommer i aminosyren methionin, som indeholder en thioether-sidekæde og er essentiel i proteiner. Methionin kan oxideres til methionin-sulfoxid, hvilket har biologiske konsekvenser og kan repareres af methionin sulfoxidreduktaser.
Petroleum og andre fossile brændstoffer indeholder ofte thioethere og andre svovlholdige forbindelser, som kan være korrosive og kræve fjernelse i raffineringsprocesser. Mindre thioethere som dimethylsulfid bruges industrielt som småmolekylær kemikalie og er kendt for deres stærke lugt. Bemærk, at den velkendte Swern-oxidation, som omdanner alkoholer til aldehyder (eller ketoner), anvender dimethylsulfoxid (DMSO) som oxidationsagent, ikke dimethylsulfid; DMSO er et sulfoxid, ikke en thioether.
Eksempler
- Dimethylsulfid (DMS) — simpel thioether med karakteristisk lugt.
- Thioanisol (methylphenylsulfid) — ofte anvendt som modelforbindelse i oxidationsstudier.
- Methionin — aminosyre med thioether-sidekæde i proteiner.
Thioethere er således en alsidig og kemisk interessant klasse af forbindelser med betydning inden for syntese, biokemi og industriel kemi. De er relativt lette at omdanne (især ved oxidation) og indgår i mange reaktioner, der udnyttes i organisk kemi og biologiske processer.
Generel struktur af en thioether
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er en thioether?
A: En thioether er et molekyle med gruppen R-S-R, hvor det første atom i R er et kulstofatom.
Q: Hvordan adskiller en thioether sig fra en ether?
A: Thioethere har et svovlatom i stedet for et iltatom mellem de to R, mens ethere har et iltatom.
Q: Hvorfor har thioethere en dårlig lugt?
A: Thioethere kan lugte meget grimt ligesom thioler.
Q: Hvad er bindingsvinklen i et thioethermolekyle?
A: C-S-C-bindingen i en thioether er næsten 90 grader.
Q: Hvor finder man thioethere i biologien?
A: Thioethere er til stede i nogle aminosyrer og er vigtige i biologien.
Q: Hvordan kan man fremstille thioethere i laboratoriet?
A: Thioethere kan fremstilles i laboratoriet ved at lade en thiol reagere med en base og en elektrofil.
Q: Hvad er den simpleste thioether, og hvad bruges den til?
A: Den simpleste thioether er dimethylsulfid, og den bruges i vigtige reaktioner som Swern-oxidationen, der fremstiller aldehyder ud fra alkoholer.
Søge