Tioēteri (sulfīdi): definīcija, struktūra, īpašības un izmantošana

Uzzini visu par tioēteriem (sulfīdi): definīcija, molekulārā struktūra, ķīmiskās īpašības, oksidācija un praktiskā izmantošana ķīmijā un bioloģijā.

Tioēteris (bieži saukts arī par sulfīdu) ir molekula, kuras raksturojošā grupa ir R–S–R′ — t. i., sēra atoms saistīts ar divām organiskām grupām. Pirmais atoms R tekstā parasti ir ogleklis. Nosaukums “tioēteris” cēlies no ēteru vārda, jo tioēteri ir sēra analogi ēteriem, kur skābekļa vietā atrodas sērs. Daudzos avotos tioēteri tiek dēvēti arī par sulfīdiem.

Struktūra un ģeometrija

C–S–C saite tioēteros parasti ir samērā līkta; typiski C–S–C leņķis ir aptuveni 90 grādu, kas atšķiras no C–O–C ēteros, kuros leņķis ir lielāks. Sēra atoms ir lielāks un mazāk elektronegatīvs nekā skābeklis, tāpēc tioēteri ir mazāk polāri nekā atbilstošie ēteri un to molekulārā polarizējamība ir lielāka. C–S saites garums ir ievērojami garāks nekā C–O saitei, kas ietekmē ķīmisko reaktivitāti un fizikālās īpašības.

Fizikālās īpašības

• Smarža: daudzi tioēteri (īpaši zemākās homologu rindas) ir ļoti aromātiski un nereti nepatīkami smaržo; līdzīgu smaku var saistīt ar tioliem, lai gan tiolu smarža parasti ir spēcīgāka.
• Karsēšanās un šķīdība: tioēteri parasti ir nepolāri vai vāji polāri šķīdinātāji, tie bieži ir šķidrumi ar salīdzinoši zemu ūdens šķīdību. Salīdzinot ar līdzīgiem ēteriem, tioēteri bieži ir mazliet augstāk viršanas temperatūrā dēļ lielākas dispersijas mijiedarbības.
• Bīstamība: daudzi tioēteri ir viegli uzliesmojoši un var būt toksiski vai kairinoši; darbā ar tiem jārīkojas piesardzīgi.

Ķīmiskās īpašības un reakcijas

Tioēteri ir relatīvi viegli oksidējami. Tie oksidējoties pārvēršas vispirms par sulfoksīdiem (R–S(=O)–R′), bet tālāk — par sulfoniem (R–S(=O)2–R′). Tioēteri arī var veidot sulfonija sāļus (pievienojot alkilgrupu), un tos var protonēt vai alkilēt, kas bieži izmantojams organiskajā sintēzē.

Tāpat tioēteri viegli reaģē ar nucleofīliem pēc tam, kad tos pārvērš par tioļiem vai tioļātu anjoniem. Biežākās laboratorijas reakcijas ietver metodes, kur tioēteri sagatavo vai pārveido, izmantojot SN2 mehānismu (thiolate + alkilhalogenīds → tioēteris).

Sinteze

Visizplatītākais laboratórijas veids tioēteru sagatavošanai ir reakcija starp tioļātu (RS–), ko iegūst, deprotonējot tiolu, un piemērotu elektrofīlu (parasti alkilhalogenīdu) — tas ir analoģisks Viljamsona ēteru sintēzes metodei. Tāpēc iepriekšējā tekstā minētā frāze par “reakciju tiolu ar bāzi un elektrofilu” ir pareiza un raksturīga.

Bioloģiskā nozīme un dabiskā izcelsme

Tioēteri ir nozīmīgi bioloģijā — tie ir dažu svarīgu amino-skābju un biomolekulu sastāvā. Piemēram, aminoskāba metionīns proteīnos satur tioētera funkciju (–S–) un ir svarīga organisma olbaltumvielu sintēzē. Tioēteri sastopami arī dažādos dabiskos savienojumos un dabasgāzēs, kā arī naftā un tās destilātos.

Izmantošana

• Organiskā sintēze: tioēteri un to oksidācijas produkti (sulfoksīdi, sulfoni) ir svarīgi starpprodukti un reagenti organiskajā ķīmijā.
• Nozare: tiek lietoti kā šķīdinātāji, ķīmijas izejvielas un smaržu komponentes. Daži tioēteri ir izmantoti lauksaimniecības ķimikālijās un medicīniskajos savienojumos.
• Piezīme par Dimetil-derivātiem: dimetilsulfīds (DMS) ir vienkāršākais tioēteris; tas ir gaistošs un bieži kopā ar citiem siera savienojumiem veido raksturīgo jūras vai siera smaku. Taču jāuzmanās: Sverna (Swern) oksidācijā aldehīdu un ketonu iegūšanai no alkoholiem izmanto dimetilsulfoksīdu (DMSO), nevis dimetilsulfīdu; DMSO ir tioētera oksidētais radinieks (sulfoksīds) un tieši tas ir aktīvais oksidētājs šajā reakcijā.

Praktiski padomi un drošība

Strādājot ar tioēteriem, jāņem vērā to smarža un iespējama toksicitāte — laboratorijās jāstrādā labi vēdināmā vietā vai laminarajā skapī. Daži tioēteri ir viegli oksidējami; ilgstoša uzglabāšana var prasīt stabilizatorus vai slēgtu, tumšu iepakojumu. Tāpat jāievēro vispārīgās ugunsdrošības prasības organiskajām šķidrumiem.

Kopsavilkumā: tioēteri (sulfīdi) ir sēra saturoši organiskie savienojumi ar raksturīgu R–S–R′ struktūru. Tie ir nozīmīgi gan dabā, gan ķīmiskajā sintēzē — to īpašības atšķiras no ēteriem galvenokārt to lielākā polarizējamībā, raksturīgajā smaržā un vieglā oksidējamībā.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir tiēteris?

J: Ar ko tiēteris atšķiras no ētera?

J: Kāpēc tioēteriem ir slikta smaka?

J: Kāds ir saites leņķis tiētera molekulā?

J: Kur bioloģijā sastopami tiēteri?

J: Kā tioēterus var izgatavot laboratorijā?

J: Kāds ir vienkāršākais tiēteris un kam to izmanto?

Meklēt pēc burta