Thioeter (sulfider) – definition, egenskaper och förekomst
Thioeter (sulfider) – upptäck struktur, egenskaper, lukt, biologisk förekomst och användningar som dimetylsulfid samt viktiga reaktioner och oxidationer.
En thioeter är en molekyl med gruppen R–S–R'. Den första atomen i R är ett kol. Namnet kommer från etrar, eftersom thioetrar liknar etrar kemiskt men har en svavelatom i stället för en syreatom mellan de två kolgrupperna. Thioetrar kallas också ofta sulfider. Vissa thioetrar kan ha mycket dålig lukt liknande tioler, särskilt de med låg molekylvikt. Geometrin kring svavelatomen ger en C–S–C-bindningsvinkel som är vinklad (i många vanliga thioetrar ligger den ungefär runt 100°), och bindningslängderna C–S är längre än C–O i etrar eftersom svavel är större än syre.
Fysiska och kemiska egenskaper
Thioetrar är generellt mer polariserbara än motsvarande etrar eftersom svavel har fler elektroner och är mindre elektronegativt än syre. Det betyder att de ofta har:
- Större polariserbarhet och svagare dipol-dipolinteraktioner jämfört med etrar.
- Relativt låga kokpunkter jämförbara med etrar av liknande molekylvikt, men med något högre löslighet i icke-polära lösningsmedel.
- Karakteristiska luktproblem vid låga molvikter (t.ex. dimetylsulfid) — lukt som kan uppfattas som obehaglig eller "jordig".
- Lägre benägenhet till vätebindning än alkoholer/eterar eftersom svavel inte bildar starka vätebindningar.
Reaktivitet
Thioetrar fungerar som milda baser och nukleofiler. Viktiga reaktioner är:
- Alkylation av svavel ger sulfoniumsalter (R–S+–R'R''), som kan delta i vidare omflyttningar eller lätta eliminationsreaktioner.
- Oxidation till sulfoxider (R–S(=O)–R') och vidare till sulfoner (R–S(=O)2–R'). Dessa oxidationer är vanliga och ofta lättillgängliga med oxidationsmedel av varierande styrka.
- Substitution via thiolat (RS–) ger enkla syntesvägar: en tiol deprotoneras med bas till en thiolat som sedan reagerar med en elektrofil (t.ex. en alkylhalid) i en SN2-reaktion för att bilda thioeter.
Framställning
En vanlig laborativ metod är att låta en tiol reagera med en bas för att bilda en thiolat, som sedan reagerar med en elektrofil (t.ex. ett alkylhalid). Reaktionen är ofta en enkel SN2-alkylering. Andra metoder innefattar bland annat överföringsreaktioner från disulfider eller katalytiska additionsreaktioner till omättade bindningar under vissa betingelser.
Förekomst och biologisk betydelse
Thioetrar är viktiga inom biologin. De finns i vissa aminosyror — exempelvis metionin som innehåller en thioeterfunktionalitet — och i biokemiska bärare som S-adenosylmetionin (SAM) som fungerar som metylgruppsdonator i många biosyntetiska processer. Petroleum och dess fraktioner innehåller också många thioetrar, och rening av bränslen innebär ofta hydrodesulfurisering för att avlägsna svavelföreningar.
Exempel och användning
Dimetylsulfid (DMS, CH3–S–CH3) är den enklaste thioetern. Den har en karakteristisk lukt och förekommer naturligt i miljön (t.ex. som nedbrytningsprodukt i marina miljöer). Vid vissa syntetiska metoder och oxidationer är dimetylsulfoxid (DMSO) ett vanligt lösningsmedel och reagens; i exempelvis Swern-oxidationen används DMSO som aktivt reagens för att omvandla alkoholer till aldehyder eller ketoner. Dimetylsulfid kan i vissa fall bildas som biprodukt i oxidationer där DMSO reduceras.
Säkerhet och miljö
Många lätta thioetrar luktar starkt redan vid mycket låga koncentrationer och kan vara störande för arbetsmiljön. I petroleum- och gasindustrin är svavelföreningar problematiska både för lukt och för korrosion samt för katalysatorförgiftning, vilket gör avsvavling till en viktig process. Vissa thioetrar kan vara brandfarliga och bör hanteras enligt vanliga kemikaliesäkerhetsrutiner.
Sammanfattningsvis är thioetrar (sulfider) en bred och kemiskt användbar grupp av föreningar med viktiga roller i både natur och industri — från aminosyror och biokemiska processer till petroleumkemi och syntetisk organisk kemi. De ger intressanta reaktioner som oxidation till sulfoxider och sulfoner, alkylation till sulfoniumsalter och kan syntetiseras enkelt via thiolat-alkylering.
Allmän struktur för en thioeter
Frågor och svar
F: Vad är en thioeter?
S: En thioeter är en molekyl med gruppen R-S-R, där den första atomen i R är ett kol.
F: Hur skiljer sig en thioeter från en eter?
S: Thioetrar har en svavelatom istället för en syreatom mellan de två R-atomerna, medan etrar har en syreatom.
F: Varför luktar tioetrar illa?
S: Thioetrar kan lukta mycket illa, precis som tioler.
F: Vilken är bindningsvinkeln i en tioetermolekyl?
S: C-S-C-bindningen i en tioetermolekyl är nästan 90 grader.
F: Var finns tioetrar inom biologin?
S: Thioetrar finns i vissa aminosyror och är viktiga inom biologin.
F: Hur kan man tillverka thioetrar i laboratoriet?
S: Thioetrar kan framställas i laboratoriet genom att en thiol reagerar med en bas och en elektrofil.
F: Vad är den enklaste tioetern och vad används den till?
S: Den enklaste tioetern är dimetylsulfid och den används i viktiga reaktioner som Swern-oxidationen, som gör aldehyder från alkoholer.
Sök