Organosulfur compound na compound ng kemikal

Organosulfur compound, na-spell din ang organosulphur compound, na tinawag din na organikong asupre compound, isang subclass ng mga organikong sangkap na naglalaman ng asupre at kilala sa kanilang iba-ibang pangyayari at hindi pangkaraniwang katangian. Natagpuan ang mga ito sa magkakaibang lokasyon, kabilang ang sa espasyo ng interstellar, sa loob ng mainit na acidic volcanoes, at malalim sa loob ng karagatan. Ang mga compound ng Organosulfur ay nangyayari sa mga katawan ng lahat ng nabubuhay na nilalang sa anyo ng ilang mga mahahalagang amino acid (tulad ng cysteine, cystine, at methionine, na mga sangkap ng mga protina), ng tripeptide glutathione, at ng mga enzymes, coenzymes, bitamina, at hormones.

Ang karaniwang mga organismo ay naglalaman ng 2 porsyento na asupre na dry weight. Ang Coenzyme A (CoA), biotin, thiamin chloride (bitamina B ₁), α-lipoic acid, insulin, oxytocin, sulfated polysaccharides, at ang pag-aayos ng nitrogenase enzymes ay ilan lamang sa mga halimbawa ng mahalagang likas na naglalaman ng asupre na naglalaman ng mga compound. Ang ilang mga simpleng mga compound ng organosulfur, tulad ng thiols, ay hindi maganda sa mga tao at pinaka mataas na hayop kahit na sa sobrang mababang konsentrasyon; ginagamit ang mga ito bilang nagtatanggol na mga pagtatago ng iba't ibang mga species ng hayop at figure sa hindi kasiya-siya na mga amoy na nauugnay sa maruming hangin at tubig, lalo na na bunga ng paggamit ng mga asupre na mayaman na asupre na mayaman. Gayunpaman, ang mga kaugnay na uri ng mga compound ng organosulfur na matatagpuan sa mga pagkaing tulad ng bawang, sibuyas, chive, leek, broccoli, repolyo, labanos, asparagus, kabute, mustasa, truffle, kape, at pinya ay mga mapagkukunan ng olfactory at gustatory na kasiyahan.

Ang mustard gas, o bis (β-chloroethyl) sulfide, (ClCH ₂ CH ₂) ₂ S, ay isang makapangyarihang ahente ng digma sa kemikal, samantalang ang iba pang mga asupre na asupre tulad ng sulfanilamide (isang sulfa na gamot), penicillin, at cephalosporin ay pinahahalagahan na antibiotics. Kabilang sa mga sintetikong organosulfur compound ang mga polysulfones, mga polerter ng hindi gumagalaw na ginamit sa mga transparent na mga kalasag ng mukha ng astronaut; polythiophenes, mga materyales na nagtataglay ng kakayahang tulad ng metal na magsagawa ng koryente; mga kemikal na agrikultura, insecticides, at mga organikong solvent, tulad ng dimethyl sulfoxide, CH ₃ S (= O) CH ₃, at carbon disulfide, CS ₂; tina; pagpapadulas ng mga nasasakupan ng langis; mga additives ng pagkain; at mga sangkap na ginamit upang gumawa ng rayon. Sa pananaliksik sa kemikal, ang mga compound ng organosulfur ay pinahahalagahan ang mga reagent na malawakang ginagamit para sa synthesizing ng mga bagong compound. Ang isang pandaigdigang siklo ng asupre ay umiiral na magkakaugnay sa mga likas na compound ng organosulfur na may alinman sa mga organikong sulfide o sulfate ions. Ang mga sulud na sulud o sulpate ay maaari ding mabuo sa likas na katangian mula sa elemento ng asupre.

Ang atom na asupre

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng kimika ng mga asupre na asupre at ng iba pang mga karaniwang heteroatomic organic compound (ibig sabihin, ang mga organikong compound na naglalaman ng mga elemento maliban sa carbon [C] at hydrogen [H], tulad ng oxygen [O] at nitrogen [N]), ay. pangunahin dahil sa ang katunayan na ang asupre ay isang miyembro ng ikatlong yugto ng mga elemento, na gumagamit ng 3s, 3p, at kung minsan ay 3d orbitals, na higit na malaki kaysa sa mas compact 2s at 2p orbitals ng mga elemento ng pangalawang yugto tulad ng oxygen at nitrogen. Ang mas malaking laki ng orbital ay nangangahulugan na ang mga panlabas na valence electrons ay mas maluwag na gaganapin, na inaalis pa mula sa impluwensya ng positibong singil ng nukleyar. Ang nasabing maluwag na hawak na mga electron ay sinasabing mas polarizable, na nagpapahintulot sa kanila na makisali sa mga pakikipag-ugnayan sa pakikipag-ugnay sa mga kasosyo sa electrophilic nang mas madali at mas maaga sa panahon ng isang reaksyon kaysa sa kaso ng mas magaan na elemento, kung saan ang mga pakikipag-ugnayan sa bonding ay nangangailangan ng malapit na diskarte ng mga kasosyo na atom. Bilang karagdagan, sa protic hydrogen-bonding solvents tulad ng tubig at alkohol, ang asupre ay mas mahina na natunaw kaysa sa mas magaan na heteroatoms. Sa mga solvent na ito, ang mas mabibigat na heteroatoms tulad ng asupre ay nagpapakita ng pinahusay na nucleophilicity kumpara sa mas magaan na heteroatoms dahil sa kanilang mas mataas na polarizability na sinamahan ng nabawasan na pag-alis (ang pag-alis ng shell ay dapat na mapang-abala sa pag-abot sa estado ng paglipat), sa kabila ng katotohanan na ang mas malakas na mga bono ay nabuo ng mas magaan heteroatoms. Sa gayon, ang mga divalent compound na asupre, tulad ng thiols (naglalaman ng isang pangkat na "SH)) at mga sulfide (naglalaman ng isang pangkat ng" S-), kaagad na igapos sa mabibigat na mga metal na metal tulad ng pilak (Ag), mercury (Hg), tingga (Pb), at kadmium (Cd). Sa katunayan, ang isa pang pangalan para sa thiol ay mercaptan (mula sa Latin mercurium captans, na nangangahulugang "pagsamsam ng mercury"), na sumasalamin sa paggamit ng thiols sa pagpapagamot ng pagkalason sa mercury. Ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng divalent na asupre at ang iron ions iron (Fe), molibdenum (Mo), zinc (Zn), at tanso (Cu) ay mahalaga sa mga metalloenzymes-halimbawa, cytochrome C, kung saan ang asupre ng methionine ay naayos sa bakal sa heme; ang mga protina na iron-asupre, na kung saan ang cysteine ​​sulfur ay nakasalalay sa bakal; at mga molibdenum na naglalaman ng mga enzyme, ang ilan ay nagsasangkot ng mga cofactors na dithiolate (two-sulfur).

Ito ay kapaki-pakinabang upang ihambing ang mga tampok ng mga compound ng asupre (pamamahagi ng elektron 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁴) sa mga oxygen, na namamalagi nang direkta sa itaas ng asupre sa pana-panahong talahanayan (pamamahagi ng elektron 1s ² 2s ² 2p ⁴), at kasama ng mas mabibigat na miyembro ng pamilya ng chalcogen, selenium (pamamahagi ng elektron 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁴), na matatagpuan nang direkta sa ilalim ng asupre. Mayroong mga pagkakapareho sa istruktura, halimbawa, sa pagitan ng mga alkohol (R – OH), thiols (R SH SH), at selenol (R Se SeH), sa pagitan ng hydroperoxides (R O OOH), mga asupre na asupre (R ´ SOH), at seleniko acid (R "SeOH), sa pagitan ng mga eter (R" O "R), mga sulfide (R" S "R), at mga selenida (R" Se R "R), sa pagitan ng mga keton (R C (= O))R), thioketones (R – C (= S) –R), at mga selenoketones (R – C (= Se) –R), sa pagitan ng mga peroksayd (R ― OO ― R), ipinapatapon (R R SS SS R), at nalutas (R) SeSe "R), at sa pagitan ng oxonium (R ₃ O ⁺), sulfonium (R ₃ S ⁺), at selenonium salts (R ₃ Se ⁺), kung saan ang R ay kumakatawan sa isang pangkalahatang pangkat ng carbon - hal, ang methyl group, CH ₃, o pangkat etil, C ₂ H ₅.

Mayroong makabuluhang pagkakaiba sa mga katangian ng mga pangkat na ito ng mga kaugnay na compound. Halimbawa, ang mga thiols ay medyo mas malakas na acid kaysa sa kaukulang mga alkohol dahil ang S H ay mas mahina kaysa sa O bond H bond at dahil ang mas malaking atom na asupre ay mas mahusay na nagkakalat ng nagreresultang negatibong singil kumpara sa oxygen. Sa parehong mga kadahilanan, ang mga selenol ay mas malakas na mga acid kaysa sa thiols. Kasabay nito, ang SH hydrogen bonding ay mas mahina kaysa sa OH hydrogen bonding, na may kahihinatnan na ang thiols ay mas pabagu-bago at may mas mababang mga punto ng kumukulo kaysa sa kaukulang mga alkohol — halimbawa, 6 ° C (43 ° F) para sa methanethiol kumpara sa 66 ° C (151 ° F) para sa methanol. Kung ikukumpara sa mga alkohol at eter, ang thiols at selenol na mababang-molekular pati na rin ang mga sulfide at selenides ay may lubos na hindi kanais-nais at hindi kanais-nais na mga amoy, bagaman ang pagdama ng amoy bilang hindi kasiya-siya o kaaya-aya ay paminsan-minsan ay nag-iiba sa konsentrasyon ng partikular na tambalan. Ang mga disulfides at diselenides ay mas matatag kaysa sa mga peroxide, at ang sulfonium at selenonium salts ay mas hindi gaanong aktibo kaysa sa mga oxonic salt; kasabay nito, ang mga simpleng thiocarbonyl (C = S) at selenocarbonyl (C = Se) compound ay mas reaktibo kaysa sa simpleng mga tambalan ng carbonyl (C = O). Sa kaso ng mga homologues ng carbonyl compound, ang pagkakaiba sa reaktibidad ay iniugnay sa hindi maganda ang tugma sa laki ng mga orbit ng carbon at asupre double bond (carbon 2p at asupre 3p) o ang carbon at seleniyum na double bond (carbon 2p at selenium 4p) kumpara sa magkakatulad na mga orbit na 2p na ginagamit para sa dobleng bono sa pagitan ng carbon at oxygen.

Ang parehong asupre at selenium ay mayroon ding kakayahang makabuo ng mga compound kung saan ang mga atomo ng mga elementong ito ay may mas mataas na mga valences; ang mga compound na ito ay walang kaparis sa kimika ng oxygen. Sa kaso ng asupre, ang ilang mga halimbawa ay sulfoxides (R ₂ S = O, karaniwang nakasulat na R ₂ SO), mga asupre (R ₂ S (= O) ₂, karaniwang nakasulat na R ₂ SO ₂), mga sulfonic acid (RSO ₃ H), at mga asing-gamot na oxosulfonium (R ₃ S ⁺ = O). Ang mga analog ng mga compound sa asupre sa itaas ay umiiral din para sa selenium. Ang mga mas mataas na valence compound ng asupre (o selenium) ay nagpapatatag sa pamamagitan ng bonding na kinasasangkutan ng mga orbital na 3d (o 4d, na hindi magagamit sa oxygen, pati na rin ang iba pang mga kadahilanan na nauugnay sa mas malaking sukat ng asupre at selenium kung ihahambing sa oxygen. Ang mas mahaba, mas mahina na mga bono at mas mataas na antas ng polarizability ng selenium kung ihahambing sa asupre ay humantong sa mga pagkakaiba-iba sa mga katangian at reaksyon ng mga compound ng dalawang sangkap na ito.

Pagtatasa ng mga organosulfur compound

Bilang karagdagan sa mga nakagawiang pamamaraan ng pagsusuri na maaaring magamit sa lahat ng mga klase ng mga organikong compound (tingnan ang pagsusuri), ang ilang mga pamamaraan ay sumasalamin sa mga tiyak na katangian ng asupre. Sa isang mass spectrometer, ang mga compound ng organosulfur ay madalas na gumagawa ng malakas na mga molekular na ion kung saan matatagpuan ang singil na nakararami sa asupre. Ang pagkakaroon ng asupre ay ipinapahiwatig ng paglitaw ng mga kahoy na isotope ng asupre-34 (³⁴ S), 4.4 porsyento ng kasaganaan ng ³² S. Organikal na nakatali ang asupre sa anyo ng natural na isotope ³³ S ay maaaring direktang susuriin ng nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, bagaman ang mababang likas na kasaganaan (0.76 porsiyento) at maliit na magnetic at nuclear quadrupole moment ay ginagawang mas mahirap ang pagsusuri kaysa sa mga proton (¹ H) o carbon-13 (¹³ C). Ang mga antas ng mga organosulfur compound sa petrolyo ng krudo na mababa sa 10 bahagi bawat bilyon o mas kaunti ay maaaring magkaroon ng masamang epekto sa metal catalysis o maaaring magdulot ng hindi kasiya-siya na mga amoy. Ang mga napakababang antas ng asupre na ito ay napansin gamit ang mga chromatograp ng gas na may asupre chemiluminescence o atomic-emission detector na may mataas na sensitivity upang makita ang mga compound ng asupre sa pagkakaroon ng iba pang mga compound.

Mga organikong compound ng bivalent na asupre