2.1.2. Физические свойства тиолов

Как и для всех органических веществ, для названия этого класса соединений используют как тривиальную, так и международную номенклатуру.

По номенклатуре ИЮПАК окончание названий этого класса веществ (тиол) присоединяется к названию углеводорода, по тривиальной - к названию радикала прибавляют слово «меркаптан».

	Тривиальная	ИЮПАК
СH3SH	метилмеркаптан	метантиол
C2H5SH	этилмеркаптан	этантиол
CH3CH2CH2SH	н-пропилмеркаптан	пропантиол
(CH3)2CHSH	изопропилмеркаптан	пропантиол-2

Физико-химические свойства тиолов обусловлены особенностями связей S-H, C-S, наличием реакционного центра с серой, поэтому тиолы в отличие от спиртов не образуют прочных межмолекулярных водородных связей; по этой причине низкомолекулярные тиолы кипят гораздо ниже, чем соответствующие спирты. Данные температуры кипения сведены в таблицу

Вещество	Температура кипения
СН3ОН	65С
С2Н5ОН	76,4С
СH3SH	7,6С
C2H5SH	34,7С

Энергии диссоциации связей S-H и C-S достаточно высоки, но это связи менее прочны, чем связи О-Н и С-О в спиртах. Строение алкильных радикалов, связанных с атомом серы практически не влияет на прочность этих связей.

Тиолы проявляют меньшую кислотность, чем сероводород, однако тиолы значительно более сильные кислоты, чем спирты, что связано с большим радиусом у серы, чем у кислорода. Кислотность ароматических тиолов выше, чем у алифатических, по той же причине, что кислотность фенолов больше, чем спиртов.

2.1.3.Синтезы на основе тиолов

1. Являясь более слабыми кислотами, чем сероводород (рКа H₂S в воде = 7,02; рКа C₂H₅SH в воде = 10,09), тиолы тем не менее дают соли:

Это равенство сильно сдвинуто влево. С тяжелыми металлами, в частности, со ртутью, тиолы образуют нерастворимые соли.

RSH + Hg²⁺ → (RS)₂Hg + 2H⁺

Соли называют меркаптидами, например (RS)₂Hg – меркаптид ртути. Их также называют тиолятами металлов.

Тиолы обладают меньшим сродством к протону, чем спирты, поэтому тиолят-анион является более слабым основанием, чем алкоголят – анион. По основности тиолят- и алкоголят- анионы можно расположить в следующий ряд:

СН₃О^- > С₂H₅S^- > C₆H₅O^- > C₆H₅S^-

Однако нуклеофильность тиолят-анионов выше нуклеофильности как алкоголят-аниона, так и гидроксид – аниона. Это можно объяснить большей поляризуемостью атома серы по сравнению с кислородом.

2. В отличие от спиртов маркаптаны легко окисляются. Количественно меркаптаны можно определить иодометрическим титрованием.

Это окислительно-восстановительная реакция является качественной на обнаружение тиолов. Предполагают, что реакция идет по ион-радикальному механизму:

2RSH + I₂ → R-S-S-R + 2HI

Образующиеся дисульфиды легко восстанавливаются в меркаптаны. Окисление тиолов различными окислителями является одним из наиболее распространенных методов получения дисульфидов. В качестве окислителей может быть использован широкий набор реагентов – кислород, пероксид водорода, концентрированная азотная кислота и другие органические и неорганические реагенты.

С учетом возможности дальнейшего окисления дисульфидов большое значение имеет выбор окислителя и легкость окисления, которая возрастает от третичных к вторичным и первичным меркаптанам и далее к тиофенолам.

Реакция окисления меркаптогруппы до дисульфидной играет важную роль в образовании третичной структуры белков, а также в других биохимических процессах.

Энергетичное окисление тиолов азотной кислотой, перманганатом или перекисью водорода приводит к сульфокислотам, возможно через образование дисульфида:

тиосульфонат дисульфон сульфоновая

кислота

3.Фотолиз или радиолиз тиолов и сульфидов приводит к образованию тиильных радикалов, которые в результате рекомбинации или взаимодействия с молекулами растворителя образуют дисульфиды:

Легкость образования тиильных радикалов лежит в основе использования тиолов в качестве перехватчиков радикалов в различных процессах, например, в таких как защита от радиации, стабилизация полимерных материалов, регулирование роста цепи в радикально – цепных процессах.

4.На основе тиолов разработано несколько методов синтеза сульфидов (тиоэфиров).

Наиболее известными и чаще всего используемыми являются следующие:

а) алкилирование и арилирование тиолов

Во взаимодействие с тиолами и тиолятами металлов вводят алкил(арил) галогениды.

М=Н, Na, К,Ag; Х=Cl, Br, I; R= Alk, Ar, Het

R^/ = Alk, Ar

Наиболее предпочтительны в этой реакции бромиды, т.к. хлориды не всегда достаточно реакционноспособны, а иодиды могут вызвать побочные реакции, идущие с образованием дисульфидов.

2RSH + R^/ → R-S-S-R + R^/H

В качестве алкилирующих агентов иногда используют спирты в присутствии минеральных кислот. В синтезе сульфидов, содержащих метиленовую группу в различных вариантах, применяется формальдегид, параформ и триоксан

Алкилирование тиолов алкилгалогенидами нормального строения протекает, как правило, по механизму S_N2. Взаимодействие трифенилхлорметана с тиофенолами протекает по радикальному механизму:

В более сложных случаях реакции могут идти по ион-радикальному или цепному карбенному механизмам.

Таким образом, алкилирование тиолов галогеналкилами идет по разным механизмам, что обусловлено строением исходного галогеналкила, а также условиями проведения реакции.

Арилирование тиолов (тиолятов) галогенарилами, в которых атом галогена активирован сильно акцепторными группами в о- и п- положениях, протекает легко по механизму S_N 2 Ar

б) Тиилирование ненасыщенных соединений .

Сульфиды могут быть получены присоединением тиолов к связям С=С; С=О;С=N

Присоединение к олефинам известно давно и в зависимости от условий может происходить по нуклеофильному, электрофильному и радикальному механизмам.

Ad_N протекает в щелочной среде или в присутствии основных катализаторов, а частицей, атакующей sp² – гибридный атом углерода, является тиолят-анион:

Ad_N тиолов к малеинимидам используется для модификации тиольных фрагментов при изучении взаимодействия их строения и функции. Ad_Е тиолов к олефинам протекает в кислой среде или в присутствии кислотных катализаторов (HCl;AlCl₃; SO₂Cl₂ и др.) через образование карбкатионов

Радикальное присоединение идет в присутствии пероксидов или ультрафиолетового света не по правилу Марковникова и часто сопровождается изомеризацией

Фотоприсоединение приводит к продуктам, стереохимия которых обусловлена строением исходного непредельного соединения. Можно предположить, что реакция автотиилирования 2-тиофентиола также протекает по механизму радикального присоединения

Ненасыщенные сульфиды легко образуются в случае присоединения тиолов к алкинам. Реакция идет как Ad_Е и Ad_N в зависимости от условий. Особенно легко протекает Ad_N тиолов к алкилтиоацетиленами:

3. Взаимодействие тиолов с карбонильными соединениями в присутствии кислотных катализаторов является препаративным методом получения тиоацеталей

Тиоацеталь

4. Присоединение тиолов к связи C=N иминов приводит в образованию α-аминосульфидов, которые также могут превратиться в тиоацетали:

тиоацеталь

5. В термических или каталитических условиях тиолы могут конденсироваться:

∆

2 RSH → R-S-R + H₂S

Легче реакция идет для ароматических тиолов, например:

Реакция идет при незначительном нагревании, конденсация других арентиолов протекает при более высоких температурах.

Меркаптопиридины и меркаптохинолины существуют преимущественно в тионовой форме.

Арентиолы образуют водородные связи с различными акцепторами протонов.