Kénorganikus vegyületek

A kénorganikus vegyületek a szerves vegyületek azon családja, amelyekben a szerves molekula egy vagy több szénatomjához kénatomok kapcsolódnak kovalens kötéssel. Kéntartalmú funkciós csoportok rendkívül széles palettája ismeretes. A kénorganikus vegyületek egy része a megfelelő oxovegyületből származtatható. Néhány gyakori vegyülettípus:

R−OH alkohol R−SH tiol

R−O−R’ éter R−S−R’ tioéter v. szulfid

R−O−O−R’ peroxid R−S−S−R’ diszulfid

Fizikai tulajdonságok

A kéntartalmú vegyületek fizikai jellemzői jelentősen eltérnek a megfelelő oxigéntartalmú analógétól. Az analóg szerkezetek közül az oxigéntartalmú vegyület a kéntartalmúhoz képest jóval magasabb hőmérsékleten forr (illetve olvad), amennyiben lehetőség van a molekulában hidrogén-híd kötés kialakítására. Ennek oka, hogy az oxigénatomokkal ellentétben a kénatomok nem alakítanak ki hidrogén kötéseket. Ha egyik származék molekulái között sem tudnak hidrogén hidak kialakulni, abban az esetben a kéntartalmú származék olvad ill. forr magasabb hőmérsékleten.

H₂O	100 °C	H₂S	−62 °C
CH₃CH₂OH	78 °C	CH₃CH₂SH	37,3 °C
CH₃CH₂CH₂OH	97,8 °C	CH₃CH₂CH₂SH	67 °C
CH₃OCH₃	−23,7 °C	CH₃SCH₃	37,3 °C
CH₃CH₂OCH₂CH₃	34,6 °C	CH₃CH₂SCH₂CH₃	92 °C (754 torr)

Savi jelleg

Mint ahogy a kéntartalmú vegyületek széles tárháza ismert, úgy a különböző kéntartalmú vegyületek sav-bázis karakterisztikája is széles határok között változik.

Szulfonsavak R−SO₃H

Formális levezetés: kénsav egyik -OH csoportjának alkilcsoporttal történő helyettesítésével.

Savi erősség: kénsav erősségű savak (pKs ~ −3 nagyságrendű), ezért laboratóriumi szintézisek során protonforrásként alkalmazzák. Ez különösen akkor fontos, ha kerülni kell a kénsav használatát annak oxidáló tulajdonsága miatt.

Merkaptánok (tiolok) R−SH

A kénatom az oxigénatomhoz képest nagyobb mértékben csökkenti a szénatom, ill. a hidrogén elektronsűrűségét. Így a tiolok esetében erősebb a savi jelleg, mint az alkoholok esetében. A tiolok több nagyságrenddel erősebb protonsavak az alkoholoknál, és a víznél is.

Kémiai reakciók

Nukleofil szubsztitúció

Mivel a tiolok az alkoholoknál nagyságrendekkel erősebb savak, így a konjugált bázis pedig nagyságrendekkel gyengébb bázis. Ennek megfelelően a tiolok lúgos közegben alkohollá alakulnak.

\mathrm {R{-}SH+NaOH\rightarrow R{-}OH+NaHS}

Azonban az SH^- ion még mindig elég erős bázis ahhoz, hogy gyenge bázicitású csoportokat (például halogéneket) tartalmazó szerves molekulán szbsztituens cserét hajtson végre.

\mathrm {R{-}Cl+NaHS\rightarrow R{-}SH+NaCl}

A reakció merkaptánok előállítására használható.

Mivel a merkapto-csoport a hidroxilcsoportnál gyengébb bázis, a reakció az alkilhalogenid lúgos hidrolízisénél nehezebben játszódik le.

Elektrofil szubsztitúció

Általánosságban véve a kéntartalmú szerves vegyületeket, az elektrofil szubsztitúciós reakciók közül a legfontosabb a szulfonálás és a szulfatálás. Szulfonálási reakciót leggyakrabban aromás gyűrűn hajtanak végre, leginkább egyéb funkciós csoportok későbbi kialakítása céljából.

\mathrm {Ar{-}H+H_{2}SO_{4}\rightarrow Ar{-}SO_{3}H+H_{2}O}

Szulfatálás, vagyis kénsav-észterek szintézise legnagyobb jelentőséggel a tenzidek, felületaktív anyagok, ioncserélő anyagok szintézisénél bír.

\mathrm {R{-}OH+H_{2}SO_{4}\rightleftharpoons R{-}OSO_{3}H+H_{2}O}

A heteroatom izomériája

A kénatom esetében – ellentétben az oxigénnel – nem feltétlenül érvényesül szigorúan véve az oktett-elv. Így a kénatom körül 2-nél több ligandum is előfordulhat. Amennyiben a kénatomhoz három eltérő csoport kapcsolódik, a vegyület optikai aktivitást mutat (enantiomerek). Így például a vegyes szulfoxidok kénatomja egy királis heteroatom, optikai izoméria jelensége lép fel.

Források

Bruckner: Szerves kémia, Tankönyvkiadó, 1961
Szerves kémia - egyetemi jegyzet
Perry: Vegyészmérnökök kézikönyve