Tioeteriai (sulfidai) – chemijos ir biologijos apibrėžimas bei savybės

Sužinokite, kas yra tioeteriai (sulfidai): struktūra, savybės, biologinė reikšmė, sintezė, oksidacija ir taikymai naftoje bei biochemijoje.

Tio eteris (dažnai vadinami sulfidais) yra organinės cheminės medžiagos, kurių bendroji struktūra – R–S–R, t. y. siera, prijungta prie dviejų anglies grandinių. Molekulė, turinti R-S-R grupę, paprastai vadinama tioeteriu; pavadinimas kilęs iš eterių pavadinimo, kai deguonies atomą eteriuose pakeičia sieros (S) atomas. Pirmasis R atomas yra anglis. Skirtingai nei eteriai (turintys deguonį), tioeteriai turi sieros, o ne deguonies atomą tarp dviejų R grupių.

Struktūra ir pavadinimas

C–S–C kampas tioeteriuose paprastai būna didesnis nei 90°; pavyzdžiui, dimetilo sulfido C–S–C kampas yra maždaug 99–100°, kas lemia specifinę molekulės geometriją ir savybes. Tioeteriai pagal IUPAC nomenklatūrą dažnai vadinami sulfidais (pvz., metilfenilsulfidas – vietoj „tioanisolas“). Taip pat naudojami bendriniai pavadinimai, toki kaip tioeteris ar tiolfunkcijos darinys.

Fizinės savybės

• Tioeteriai dažnai turi stiprų, kartais nemalonų kvapą, panašų į tiolių arba kitas sieros turinčias medžiagas.
• Dėl mažesnės sieros elektronegatvumo nei deguonies, C–S ryšiai yra mažiau poliniai nei C–O ryšiai; tioeteriai paprastai yra mažiau poliarūs ir mažiau tirpūs vandenyje nei eteriai.
• Fizinės savybės (virimo taškas, tirpumas) priklauso nuo anglies grandinių ilgio ir struktūros; maži tioeteriai (pvz., dimetilo sulfidas) yra dujiniai arba lengvai verdantys skysčiai.

Cheminės savybės ir reakcijos

Tioeteriai yra gana reaktyvūs: jie yra gana gerai nukleofiliniai ir linkę oksiduotis. Lengviausios ir svarbiausios reakcijos:

• Oksidacija: tioeteriai oksiduojami iki suloksidų (sulfoxide) ir vėliau iki sulfonų (sulfones). Dažni oksidantai – vandenilio peroksidas (H2O2), perrūgštys (pvz., m-CPBA) ir kt.
• S-alkilinimas: tioeteriai gali būti akylinti, susidarant sulfonium druskoms, kas atveria kelią įvairioms perrikiavimo ar kitoms transformacijoms.
• Alkilinimas tiolato būdu: tioeteriai dažnai gaminami tioliams reaguojant su baze ir elektrofilu — praktikoje dažnai panaudojamas metodas, kai tiolis deprotonuojamas iki tiolato (RS–), o šis reaguoja su alkilo halogenidu (R'X), duodamas R–S–R'.
• Koordinacija prie metalų: kao „soft“ donorai, tioeteriai gali kompleksuotis su pereinamaisiais metalais ir būti naudojami kaip ligandai katalizėje.

Gamyba ir sintezė

Laboratorijoje tioeteriai paprastai gaunami alkilinant tiolatus arba tiesiogiai alkillinant tiolius. Kita sintezės metodika – perjungimo reakcijos arba redukcijos iš atitinkamų deguonies turinčių junginių, priklausomai nuo cheminės taktikos. Pramoniniu mastu tioeteriai aptinkami ir naftoje, kur organosieros junginiai yra dažni ir dažnai šalinami rafinavimo procesuose (desulfurizacija).

Biologinė reikšmė ir taikymai

Tioeteriai turi svarbią biologinę reikšmę. Jie yra kai kurių aminorūgščių, pavyzdžiui, metionino, pusėje (sidabrinės grandinės) — tai vienintelė proteininė aminorūgštis, turinti tioeterio grupę. S-adenozilmetioninas (SAM) yra svarbus metilo donorų šaltinis, o metionino likučiai vaidina struktūrinį ir funkcionalų vaidmenį baltymuose. Taip pat tioeteriai randami daugelyje natūralių produktų ir fermentinių kofaktorių.

Praktinis pavyzdys – dimetilo sulfidas

Dimetilo sulfidas (DMS) yra paprasčiausias tioeteris. Jis pasižymi stipriu kvapu ir žemuoju virimo tašku, todėl dažnai naudojamas kaip tirpiklis arba reagentas tam tikrose reakcijose. Svarbu paminėti, kad Swern oksidacijos metu kaip šalutinis produktas gali susidaryti dimetilo sulfidas: Swern oksidacija pati naudoja alkoholį transformuoti į aldehidą ar ketoną, ir vienas iš šalutinių produktų yra sieros turinčios kilmės junginiai. DMS taip pat naudojamas pramonėje ir laboratorijose kaip ligandų šaltinis arba kaip lengvas organinis tirpiklis, tačiau dėl kvapo ir potencialios toksiškumo jis turi būti naudojamas atsargiai.

Saugumas ir aplinkosauga

Daugelis tioeterių turi stiprų ir nemalonų kvapą, kai kurie yra toksiški ir degūs. Naftos perdirbimo pramonėje organosieros junginiai sukelia kvapų problemas ir technologinius sunkumus, todėl dažnai taikoma desulfurizacija. Laboratorijoje dirbant su tioeteriais reikėtų užtikrinti tinkamą ventiliaciją ir apsaugos priemones.

Apibendrinant, tioeteriai (sulfidai) yra plačiai paplitusios ir cheminiuose, ir biologiniuose kontekstuose: jie turi unikalių savybių, lengvai oksiduojami, gali dalyvauti įvairiose organinėse transformacijose ir atlieka svarbų vaidmenį tiek natūraliose molekulėse, tiek pramoniniuose produktuose.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra tioeteris?

K: Kuo tioetheris skiriasi nuo eterio?

K: Kodėl tioetrai turi blogą kvapą?

K: Koks yra tioetro molekulės ryšio kampas?

K: Kur biologijoje aptinkama tioetrų?

K: Kaip tioeteriai gali būti gaminami laboratorijoje?

K: Koks yra paprasčiausias tioeteris ir kam jis naudojamas?

Paieška pagal raidę