Et thiol er et molekyle, der indeholder en R-SH-gruppe (et svovlatom bundet til et hydrogen og en organisk rest R). Thioler svarer til alkoholer, men i stedet for et oxygenatom er der et svovlatom. Mange små thioler har en meget karakteristisk, stærk og ofte ubehagelig lugt — derfor tilsættes thioler til naturgas, så lækager kan lugtes. Det skyldes, at metan og andre lette gaser i sig selv er lugtløse, men kan være eksplosive.

Struktur og fysiske egenskaber

Den generelle formel for en thiol er R–SH, hvor R kan være en alkyl- eller aryl-gruppe. Sammenlignet med alkoholer har thioler:

  • et større svovlatom med lavere elektronegativitet end oxygen,
  • et svagere S–H-bindingsstyrke end O–H, hvilket gør S–H lettere at bryde,
  • mindre hydrogenbinding end tilsvarende alkoholer, hvorfor kogepunkter ofte er lavere end for alkoholer af samme molvægt,
  • meget lav lugtgrænse — selv få molekyler kan give tydelig lugt (f.eks. methanethiol, CH3SH).

Syrereststyrke og nukleofilitet

Thioler er generelt mere sure end alkoholer. Typiske pKa-værdier for simple alkylthioler ligger omkring 8–11, mens alkoholer ofte har pKa >> 15. Når en base fjerner protonen fra S–H, dannes en thiolat (R–S−), som er en stærk nukleofil. Derfor kan thiolat deltage aktivt i reaktioner som nukleofil substitution, konjugationsadditioner (f.eks. Michael-additioner) og koordinering til metalioner.

Oxidation og disulfidbindinger

Thioler oxideres let; to thiolmolekyler kan koble sammen under oxidation og danne en disulfid (R–S–S–R). Disulfidbindinger er kemisk vigtige i biologiske systemer (se nedenfor). Thioler kan oxideres af milde oxidanter som I2 eller endda af ilt under passende betingelser.

Forekomst i naturen og biologisk betydning

En af de naturlige aminosyrer, cystein, har et thiol i sin struktur. I proteiner kan to cysteinresters thioler oxidere og danne en disulfid (cystin), hvilket stabiliserer proteiners tredimensionelle struktur. Thioler indgår også i biologiske antioxidanter som glutathion, og mange enzymer har aktive site-thioler, der er vigtige for katalyse og redox-regulering.

Typiske reaktioner og anvendelser

  • Nukleofile reaktioner: Thiolater angriber carbonatomer i nukleofile substitutionsreaktioner.
  • Disulfid-dannelse og -udveksling: vigtig i proteinfoldning og kemisk beskyttelse/aktivering af thioler.
  • Thiol–ene-reaktioner: anvendt i polymerkemisk syntese og coatings (hurtige, selektive "click"-reaktioner).
  • Koordinationskemi: thioler og thiolater binder stærkt til metaller og bruges som ligander i katalysatorer og materialer.
  • Industrielle anvendelser: tilsætning til naturgas som lugtindikator, anvendelse i vulkanisering og som mellemprodukter i organisk syntese.
  • Medicin: flere lægemidler indeholder thioler, fx captopril (en ACE-hæmmer).

Fremstilling

Almindelige syntesemetoder omfatter nukleofil substitution af alkylhalider med hydrogensulfid eller thiolation via thiouria-ruter, reduktion af disulfider og additionsreaktioner på dobbeltbindinger. Valg af metode afhænger af den ønskede thioltype og funktionalitet i molekylet.

Sikkerhed og håndtering

Thioler er ofte brandfarlige, kan være giftige i større koncentrationer og har stærke, ubehagelige lugte, som kan gøre laboratoriearbejde og industriel håndtering besværlig. God ventilation, sluttesystemer og lugtstoffer i gasser (hvor relevant) anvendes for sikkerhed. Ved arbejde i laboratorier bør man bruge passende personlig beskyttelse og opbevare thioler i forseglede beholdere.

Sammenfattende er thioler en vigtig og alsidig gruppe af organiske forbindelser med særlige kemiske egenskaber (høj nukleofilitet, let oxiderbarhed og markant lugt) og betydelige roller i både industri og biologi.