Μεθανοθειόλη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Μεθανοθειόλη
Methanethiol-2D.png
Methanethiol-3D-balls.png
Methanethiol-3D-vdW.png
Methanethiol cylinder.jpg
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθανοθειόλη
Άλλες ονομασίες Μεθυλομερκαπτάνη
Υδροθειομεθάνιο
Θειαιθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CH4S
Μοριακή μάζα 48,11 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3SH
Συντομογραφίες MeSH
Αριθμός CAS 74-93-1
SMILES SC
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -123 °C
Σημείο βρασμού 5,96 °C
Διαλυτότητα
στο νερό
2%
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
αιθανόλη
διαιθυλαιθέρα
Εμφάνιση άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
pKa ~10,4
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard T.svg Hazard N.svg
Φράσεις κινδύνου R12, R23, R50/53
Φράσεις ασφαλείας S16, S25, S33S60, S61
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
1
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Η μεθανοθειόλη[1] είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και θείο, με χημικό τύπο CH4S, αν και παριστάνεται συχνά και με τους τύπους CH3SH και MeSH. Η καθαρή μεθανοθειόλη, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή θερμοκρασία 25 °C και πίεση 1 atm, είναι ένα άχρωμο εύφλεκτο αέριο με τη χαρακτηριστική εξαιρετικά έντονη και δυσάρεστη οσμή σάπιου λάχανου. Είναι ένα φυσικό συστατικό που έχει βρεθεί (μεταξύ άλλων) στο αίμα, στον εγκέφαλο και σε άλλους ζωικούς και φυτικούς ιστούς. Απεκκρίνεται με τα ζωικά περιττώματα. Περιέχεται με φυσικό τρόπο σε αρκετά τρόφιμα, όπως π.χ σε κάποιους ξηρούς καρπούς και τυριά. Είναι μία από τις κύριες χημικά ουσίες που είναι υπεύθυνες για το φαινόμενο της άσχημης αναπνοής και για τη μυρωδιά των αερίων εντέρου. Ανήκει στις θειόλες, που είναι οργανικά παράγωγα του υδροθείου. Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι πολύ τοξική, επιρεάζοντας το κεντρικό νευρικό σύστημα. Η διαπεραστική της οσμή παρέχει προειδοποίηση στις επικίνδυνες συγκεντρώσεις. Ως ελάχιστο όριο ανίχνευσης της οσμής της αναφέρονται τα 1 ppb[2]. Στις ΗΠΑ το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο έκθεσης στη μεθανοθειόλη είναι 10 ppm.

Η μεθανοθειόλη συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ, με pKa περίπου 10,4. Αυτή η όξινη ιδιότητά της την κάνει να σχηματίζει άλατα με διαλυμένα σε νερό κατιόντα μετάλλων.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ονομασία «μεθανοθειόλη» (δείτε και την «ιστορία» παρακάτω) προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών στο μόριο και η κατάληξη «-θειόλη» φανερώνει ότι περιέχει μια υδροθειομάδα (-SH) ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για θειόλη.

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αν εξαιρεθεί το άτομο υδρογόνου της υδροθειομάδας, τα υπόλοιπα σχηματίζουν τετραεδρική δομή με το άτομο του άνθρακα στο κέντρο και τα τρία (3) άτομα υδρογόνου και το άτομο του θείου στις κορυφές. Η γωνία C-S-H πλησιάζει τη γωνία H-S-H στο υδρόθειο.

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-S σ 2sp3-3sp3 150 pm 1,5‰ C+ S-
S-H σ 2sp3-1s 136 pm 3,6% H+ S-
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C -0,0885
S -0,0375
H (C-H) +0,03
H (S-H) +0,036

Φυσική παρουσία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Απελευθερώνεται ως ένα παραπροϊόν του ξύλου, κατά την πολτοποίηση του χαρτοπολτού, κατά την παραγωγή χαρτιού.

Η μεθανοθειόλη απελευθερώνεται από την αποσύνθεση οργανικής ύλης στα έλη και βρίσκεται στη λιθανθρακόπισσα, στο φυσικό αέριο, στο αργό πετρέλαιο, ορισμένων περιοχών. Υπάρχει επίσης σε διάφορα φυτά και ιδιαίτερα σε λαχανικά, όπως τα ρεπάνια.

Στο επιφανειακό θαλάσσιο νερό, η μεθανοθειόλη είναι ένα προϊόν αποσύνθεσης από άλγη του μεταβολίτη (διμεθυλοσουλφωνιο)προπανικό οξύ [DMSP, (CH3)2S+CH3CH2COO-]. Τα θαλάσσια βακτήρια φαίνεται ότι αποσυνθέτουν το πρωτεϊνικό θείο σε DMSP και τελικά σε μεθανοθειόλη. Ωστόσο, η συγκέντρωση μεθανοθειόλης στο θαλάσσιο νερό είναι σχετικά μικρή, συνήθως, μικρότερη από 300 μmole/lit. Αυτό συμβαίνει, γιατί άλλα βακτηρίδια μετατρέπουν τη μεθανοθειόλη σε διμεθυλοθειαιθέρα (DMS, Me2S), αν και ο περισσότερος από αυτόν παράγεται από άλλη ξεχωριστή μεταβολική οδό διάσπασης θειούχων οργανικών υλών. Τόσο η μεθανοθειόλη, όσο και ο διμεθυλοθειαιθέρας μεταβολίζονται επίσης από ορισμένα μικρόβια, σχηματίζοντας μεθάνιο (CH4) και υδρόθειο (H2S), σε ανοξικές συνθήκες (δηλαδή σχετικής απουσίας οξυγόνου).

Η μεθανοθειόλη ως παραπροϊόν του μεταβολισμού των σπαραγγιών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μεθανοθειόλη είναι ένα παραπροϊόν του μεταβολισμού των σπαραγγιών[4]. Η ικανότητα αυτή παραγωγής μεθανοθειόλης, που ανιχνεύεται στα ούρα, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών θεωρούνταν κάποτε ότι είναι ένα γενετικό χαρακτηριστικό. Ωστόσο, πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι η ιδιαίτερη οσμή των ούρων, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών, είναι στην πραγματικότητα ένα φαινόμενο που ισχύει για όλους τους ανθρώπους, ενώ η ικανότητα να ανιχνεύεται μεθανόλη στα ούρα τους, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών, είναι πράγματι ένα γενετικό χαρακτηριστικό (δηλαδή ορισμένων μόνο ανθρώπων)[5]. Τα χημικά χαρακτηριστικά που είναι υπεύθυνα για την αλλαγή της οσμής των ούρων φαίνονται 15 λεπτά μετά την κατανάλωση σπαραγγιών[6].

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από μεθυλαλογονίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση όξινου θειούχου καλίου (KHS) σε αλομεθάνιο (CH3X) παράγεται μεθανοθειόλη[7]:


\mathrm{KHS + CH_3X \xrightarrow{} CH_3SH + KX}

Η αντίδρσση αυτή όμως δεν είναι και τόσο αποτελεσματική, γιατί υπάρχει η ακόλουθη παράπλευρη αντίδραση, που ελαττώνει την απόδοση της παραπάνω:


\mathrm{CH_3SH + CH_3X \xrightarrow{} (CH_3)_2S + HX}

Καλύτερα αποτελέσματα έχει η επίδραση θειουρίας (CS(NR2)2) και στη συνέχεια αλκαλική υδρόλυση του ενδιάμεσου προϊόντος[8][9]:


\mathrm{CH_3X + R_2NCSNR_2 \xrightarrow{} [CH_3S(NR_2)_2]X}

\mathrm{[CH_3S(NR_2)_2]X + 2NaOH \xrightarrow{} CH_3SNa + NaX + R_2NCONR_2 + H_2O}

\mathrm{CH_3SNa + HCl \xrightarrow{} CH_3SH + NaCl}

Μια άλλη δυνατότητα είναι η μετατροπή του αλομεθανίου πρώτα σε οργανομεταλική ένωση, μετά επίδραση στοιχειακού θείου και τέλος υδρόλυση της μεθυλοθειομεταλλικής ένωσης που προκύπτει. Π.χ.[10][11]:


\mathrm{CH_3X + 2Li \xrightarrow[-10^oC]{|Et_2O|} CH_3Li + LiX}

\mathrm{CH_3Li + S \xrightarrow{} CH_3SLi}

\mathrm{CH_3SLi + HCl \xrightarrow{} CH_3SH + LiCl}

Από μεθανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση υδροθείου (H2S) σε μεθανόλη (CH3OH), παρουσία διοξειδίου του θορίου (ThO2) ή άλλου όξινου καταλύτη, όπως η αλουμίνα, παράγεται μεθανοθειόλη[12][13]:


\mathrm{H_2S + CH_3OH \xrightarrow[\triangle]{ThO_2 \; \acute{\eta} \; Al_2O_3} CH_3SH + H_2O}

Από μεθυλένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2], δηλαδή CH3Cl + KOH ή με φωτόλυση CH2N2) σε υδρόθειο (H2S), παράγεται μεθανοθειόλη[14]:


\mathrm{H_2S + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} CH_3SH + KCl + H_2O}

Παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μεθανοθειολικά άλατα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Η μεθανοθειόλη συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ, οπότε σχηματίζει μεθανοθειολικά άλατα (ή «μεθυλομερκαπτίδια») με βάσεις, όπως το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH)[15]:


\mathrm{CH_3SH + NaOH \xrightarrow{} CH_3SNa + H_2O}

2. Επίσης και με ορισμένα οξείδια, όπως το οξείδιο του υδραργύρου (HgO)[16]:


\mathrm{2CH_3SH + HgO \xrightarrow{} (CH_3S)_2Hg + H_2O}

Θειολεστέρες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όπως οι αλκοόλες παράγουν εστέρες με οξέα, έτσι και οι θειόλες παράγουν θειολεστέρες με αυτά. Π.χ. με επίδραση καρβοξυλικών οξέων σε μεθανοθειόλη[17]:


\mathrm{CH_3SH + RCOOH \xrightarrow{H^+} RCOSCH_3 + H_2O}

Αντιδράσεις προσθήκης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Θειοκετάλες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση καρβονυλικών ενώσεων παράγονται θειοκετάλες[18]:


\mathrm{2CH_3SH + >C=O \xrightarrow{H^+} >C(SCH_3)_2 + H_2O}

Προσθήκη σε οξιράνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση σε οξιράνιο παράγεται 2-μεθυλοθειοαιθανόλη[19]:

Οξιράνιο \mathrm{+ CH_3SH \xrightarrow{} CH_3SCH_2CH_2OH}

Διμεθυλοδιθειαιθέρας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση χλωριούχου χαλκού (CuCl2) παράγεται διμεθυλοδιθειαιθέρας[20]:


\mathrm{2CH_3SH + 2CuCl_2 \xrightarrow{} CH_3SSCH_3 + Cu_2Cl_2 + 2HCl}

Μεθανοσουλφονικό οξύ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οξείδωση μεθανοθειόλης παράγεται μεθανοσουλφονικό οξύ (CH3SO3H)[21]:

\mathrm{CH_3SH + 3HNO_3 \xrightarrow{} CH_3SO_3H  + 3HNO_2}
ή
\mathrm{CH_3SH + 3HIO_4 \xrightarrow{} CH_3SO_3H  + 3HIO_3}

Μεθάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση φωσφορώδη τριαιθυλεστέρα [(CH3CH2O)3P] παράγεται μεθάνιο (CH4)[22]:

\mathrm{CH_3SH + (CH_3CH_2O)_3P \xrightarrow{} CH_4  + (CH_3CH_2O)_3PS}

2. Με επίδραση υδρογόνου και με καταλύτη νικέλιο (μέθοδος αποθείωσης Raney) παράγεται μεθάνιο (CH4)[23]:

\mathrm{CH_3SH + H_2 \xrightarrow{Ni\;(Raney)} CH_4 + H_2S}

Επίδραση καρβενίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται αιθανοθειόλη και διμεθυλοθειαιθέρας[24]:


\mathrm{CH_3SH + CH_3Cl + KOH \xrightarrow{} \frac{3}{4} CH_3CH_2SH + \frac{1}{4} CH_3SCH_3 + KCl + H_2O}

Χρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μεθανοθειόλη χρησιμοποιείται κυρίως για τη σύνθεση μεθειονίνης, που χρησιμοποιείται ως διαιτητικό πρόσθετο των πουλερικών και άλλων οικότροφων ζώων. Επίσης, προστίθεται σε στο φυσικό αέριο, το φωταέριο και στο υγραέριο, για να αποκτήσουν οσμή και να εντοπίζονται έτσι πιο εύκολα οι τυχόν διαρροές τους. Η μεθανοθειόλη επίσης χρησιμοποιήθηκε στις βιομηχανίες παραγωγής πλαστικού και εντομοκτόνων.

Aναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες και συμβολισμούς δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Devos, M; F. Patte, J. Rouault, P. Lafort, L. J. Van Gemert (1990). Standardized Human Olfactory Thresholds. Oxford: IRL Press. p. 101. <a title="International Standard Book Number" href="https://en.wikipedia.org/wiki/International_Standard_Book_Number">ISBN</a> <a title="Special:BookSources/0199631468" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Special:BookSources/0199631468">0199631468</a>.
  3. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of the Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  4. Richer, Decker, Belin, Imbs, Montastruc, Giudicelli: "Odorous urine in man after asparagus", British Journal of Clinical Pharmacology, May 1989
  5. Lison M, Blondheim SH, Melmed RN. (1980). "A polymorphism of the ability to smell urinary metabolites of asparagus". Br Med J 281 (6256): 1676. doi:10.1136/bmj.281.6256.1676. PMID 7448566. 
  6. Skinny On : Discovery Channel
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.266, §11.2Α1.
  8. Speziale, A. J. (1963), "Ethanedithiol", Org. Synth., http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=cv4p0401 ; Coll. Vol. 4: 401 
  9. Reid, E. Emmet (1958). Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. 1. New York: Chemical Publishing Company, Inc.. σελ. 32–33,38. 
  10. E. Jones and I. M. Moodie (1990), "2-Thiophenethiol", Org. Synth., http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=cv6p0979 ; Coll. Vol. 6: 979 .
  11. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, §5.1. σελ.82
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.266, §11.2Α2.
  13. Norell, John; Louthan, Rector P. (1988). «Thiols». Kirk-Othmer Concise Encylclopedia of Chemical Technology (3rd έκδοση). New York: John Wiley & Sons, Inc.. σελ. 946–963. ISBN 978-0471801047. 
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.155, §6.7.3.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B1.
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B2.
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B3.
  18. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B4.
  19. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = CH3S-.
  20. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B5.
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B6.
  22. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B7.
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.269, §11.6B8.
  24. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH2SH.

Πηγές πληροφόρησης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, «ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ», Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  2. «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας» Ν. Α. Πετάση 1982
  3. Αναστάσιου Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», Παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  4. Καραγκιοζίδη Σ. Πολυχρόνη, «Ονοματολογία Οργανικών Ενώσεων στα Ελληνικά & Αγγλικά» Β΄ Έκδοση, Θεσσαλονίκη 1991
  5. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, «Γενική Οργανική Χημεία», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1985
  6. Δημητρίου Ν. Νικολαΐδη, «Ειδικά Μαθήματα Οργανικής Χημείας», ΑΠΘ, θεσσαλονίκη 1983
  7. Νικολάου Ε. Αλεξάνδρου, Αναστάσιου Βάρβογλη, Φαίδωνα Χατζημηχαλάκη, «Εργαστηριακός Οδηγός», Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 1986
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Methanethiol της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Thiourea της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).