Тема 17. Органические соединения,

СОДЕРЖАЩИЕ СЕРУ И АЗОТ

“Если бы Н.Н. Зинин не сделал ничего более, кроме превращения нитробензола в анилин, то и тогда его имя осталось бы записанным золотыми буквами в историю”.

А. Гофман

17.1. Сероорганические соединения

Сероорганические соединения содержат серу, связанную с органическими остатками с помощью связей С – S или через гетероатомы, чаще всего О и N. Специфические свойства серы обусловливают большое разнообразие органических соединений, содержащих этот элемент.

Рассмотрим свойства лишь некоторых классов соединений, содержащих серу.

17.1.1. Тиолы

Тиолы (тиоспирты, меркаптаны)– сернистые аналоги спиртов, у которых вместо атома кислорода имеется атом серы. Тиолы содержат в молекуле сульфгидрильную (меркаптогруппу) – SH, непосредственно связанную с углеводородным радикалом.

Номенклатура тиолов

Названия тиолов производят прибавлением к названию соответствующего углеводорода суффикса “тиол”, напрмер,

С₂Н₅ SH этантиол (этилмеркаптан);

С₄Н₉ SH бутантиол (бутилмеркаптан).

Тривиальное название меркаптаны - от лат.corpus mercuria aptum – соединения, осаждающие ртуть – дано из-за малой растворимости солей тех же катионов металлов, что и для сульфидов (ртуть, кадмий, свинец и т.п.).

Физические свойства тиолов

Метантиол (метилмеркаптан) СН₃SH – газ. Все его гомологи – жидкие или твердые вещества. Тиолы плохо растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях.

Меркаптаны обладают отвратительным запахом, напоминающим запах протухшей капусты и чеснока. Запах "газа" – 0,001 % этилмеркаптана; в такой ничтожной концентрации мы уже ощущаем этот запах. Выделения скунса содержат 3-метилбутантиол.

Тиолы кипят при более низких температурах, чем их кислородные аналоги, что обусловлено меньшей склонностью к ассоциации. Так, этанол С₂Н₅ОН кипит при 78⁰С, а метантиол СН₃SH – при 6⁰С.

Получение тиолов

Общий способ получения тиоспиртов выражается следующей схемой:

галогенуглеводороды + NaSH = тиол + галогеноводород.

С₂Н₅ I + NaSH  С₂Н₅ SH + NaI

иодэтан гидро- этантиол

сульфид

натрия

Химические свойства тиолов

Сера стоит в той же группе периодической системы, что и кислород, но в другом периоде. Обусловленное этим различие свойств проявляется, в частности, в том, что сероводород Н₂S обладает кислыми свойствами, в то время как вода Н₂О нейтральна. Это проявляется и в свойствах тиопроизводных: в то время как спирты представляют собой нейтральные вещества и не реагируют с щелочами, тиоспирты обладают ярко выраженным кислотным характером и реагируют со щелочами.

1. Взаимодействие со щелочами.

Тиол + щелочь = соли тиолов (тиоляты) + вода

С₂Н₅ SH + NaOH  С₂Н₅ SNa + H₂O

этантиол тиолят натрия

(Na соль этантиола)

2. Окисление (взаимодействие даже с очень слабыми окислителями).

Тиол + окислитель  дисульфид

2 С₂Н₅ SH + [O]  С₂Н₅ – S – S – С₂Н₅ + H₂O

этантиол диэтилдисульфид

Дисульфиды встречаются, например, в чесноке.

Реакция эта обратима:

Дисульфид + восстановитель  тиол

С₂Н₅ – S – S – С₂Н₅ + 2[H]  2 С₂Н₅ SH

диэтилдисульфид этантиол

Подобные реакции окисления сульфгидрильной группы, содержащейся в определенных веществах (например, в дигидролипоевой кислоте)

 \ \ \ СООН  \ \ \ СООН

    

SH SH S – S

в организме выполняют защитную функцию, предохраняя ткани от действия окислителей (превращение дигидролипоевой кислоты в липоевую кислоту). Такая защита необходима, иначе окислялись бы белки, содержащие сульфгидрильные группы. Дисульфидные мостики сообщают белковым молекулам структурную жесткость. Особенно много дисульфидных мостиков в молекулах белков волос и ногтей.