WikiDer > Сульфоксиловая кислота - Википедия

Sulfoxylic acid - Wikipedia
Сульфоксиловая кислота
3D модель шара из сульфоксиловой кислоты
Имена
Другие имена
гипосерная кислота
дигидроксид серы
дигидроксидосера сульфандиол
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ЧЭБИ
ChemSpider
1452
Характеристики
S (ОН)2
Молярная масса66.07 г · моль−1
Основание конъюгатаБисульфоксилат (химическая формула SO2ЧАС)
Родственные соединения
Связанные изоэлектронные
триоксидан
трисульфан
Родственные соединения
гидроксисульфонильный радикал HOSO2
сульфиновая кислота
сульфеновая кислота HSOH
дигидроксидисульфан HOSSOH
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Сульфоксиловая кислота (ЧАС2ТАК2) (также известный как гипосерная кислота или же дигидроксид серы[1]) является неустойчивым оксокислота из сера в промежуточном степень окисления между сероводород и дитионовая кислота. Он состоит из двух гидроксильные группы присоединен к атому серы.[2] Сульфоксиловая кислота содержит серу в степени окисления +2. Окись серы (SO) можно рассматривать как теоретический ангидрид для сульфоксиловой кислоты, но на самом деле неизвестно, как она реагирует с водой.[3]

Дополнительным основанием является анион сульфоксилата. ТАК2−
2
что намного стабильнее. Между этими состояниями находится HSO
2
ion, также несколько стабильный. Ионы сульфоксилата могут быть получены путем разложения диоксид тиомочевины в щелочном растворе.[4] Для этого диоксид тиомочевины сначала образует таутомер, аминоиминометансульфиновую кислоту (H2NC (= NH) SO2H, сокращенно AIMS), которая распадается.[5] Сульфоксилат реагирует с формальдегид чтобы получить гидроксиметансульфинат, называемый ронгалит:

HSO
2
+ H2CO → HOCH
2
ТАК
2
который является важным химическим веществом для окрашивания.[4]

Формирование

Сульфоксиловая кислота обнаружена в газовой фазе. Вероятно, он образуется как промежуточный продукт, когда сероводород окисляется живыми организмами, или в атмосфере, или где-либо еще в естественной среде. Он также может существовать в околозвездные диски.[6] Когда H2S окисляется, он начинается со степени окисления -2, а затем должен пройти через промежуточные значения 0 и +2, прежде чем перейти к хорошо известному сульфиту при +4 и сульфату при +6.[7] Когда сульфид в щелочных условиях окисляется воздухом в присутствии ионов никеля, концентрация сульфоксилата сначала увеличивается примерно до 5%, а затем уменьшается в течение нескольких дней. Полисульфид концентрация также возрастает, а затем сокращается в более медленном масштабе времени, достигая примерно 25% сульфида. Сера в конечном итоге образует тиосульфат.[7]

Сульфоксиловая кислота была получена ультрафиолетовым облучением смеси твердого H2S и H2О, с последующим прогреванием. Это возможный естественный процесс в кометах или околозвездных дисках.[8]

Крыло и другие. утверждал, что производит "сульфиновую кислоту" (изомер сульфоксиловой кислоты} ультрафиолетовым облучением твердого тела диоксид серы и сероводород в твердой матрице аргона, измерение инфракрасного колебательного спектра. Однако отнесение линий в спектре сомнительно, так что это может быть не произведенное вещество.[8]

Сульфоксиловая кислота может быть получена в газовой фазе в электрический разряд через неон, ЧАС2, ТАК2 смесь. Это также дает некоторое количество сульфгидрилгидропероксида.[8]

Характеристики

Сульфоновая кислота - это изомер сульфиновой кислоты, у которого есть атом водорода, связанный с серой, и кислород, связанный двойной связью (HS (O) OH). Другие изомеры тиадиоксиран (кольцо из двух атомов кислорода и серы), дигидросульфон (атом серы, связанный с двумя атомами водорода и двумя атомами кислорода), сульфгидрилгидропероксид (HSOOH),[6] и персульфоксид дигидрогена H2СОО. Сульфоксиловая кислота имеет самую низкую энергию среди всех этих изомеров.[9]

РKа1 сульфоксиловой кислоты 7,97. РKа2 бисульфоксилата (HSO
2
) составляет 13,55.[4]

Расчеты молекулы предполагают, что может быть два выравнивания, называемых C2, и Cs. Расстояние H-O составляет 96,22 (или 96,16) пм, расстояние S-O составляет 163,64 (или 163,67) пм, HOS = 108,14 ° (108,59 °), OSO = 103,28 ° (103,64 °) Поворот HOSO составляет 84,34 ° (+90,56 и -90,56) (Cs размеры в скобках).[8]

В микроволновом спектре есть линии поглощения на 10,419265, 12,2441259, 14,0223698, 16,3161779 ГГц и многие другие для Cs и 12.8910254, 19.4509030, 21.4709035, 24.7588445, 29.5065050, 29.5848250, 32.8772050 ГГц для C2 форма.[8]

Ион сульфоксилата, по-видимому, имеет Поглощение рентгеновского излучения вблизи краевой структуры при 2476,1 эВ. Для серы край поглощения рентгеновских лучей изменяется в зависимости от степени окисления согласно Закон Кунцля. Край соответствует энергии, необходимой для возбуждения и внутреннего 1S электрон к 3P орбитальный.[7] Сульфоксилат имеет пик поглощения инфракрасного излучения при 918,2 см.−1.[7]

Реакции

Сульфоновая кислота диспропорционирует на серу и водородсульфит HSO
3
. Некоторые из них, в свою очередь, реагируют на форму тиосульфат S
2
О2−
3
.

Сульфоксилаты чувствительны к воздуху и окисляются содержащимся в нем кислородом.[10]

Сульфоксилат окисляется до анион-радикал диоксида серы а затем в диоксид серы.[11]

ТАК2−
2
+ O2ТАК•−
2
+ О•−
2
ТАК•−
2
+ O2 → ТАК2 + О•−
2
ТАК•−
2
S
2
О2−
4
(дитионит)[11]

Известные соли сульфоксилатов включают сульфоксилат кобальта CoSO.2· 3H2О.[10] Это может раствориться в растворе аммиака. Однако сульфид кобальта будет выпадать в осадок, если во время реакции образуется сульфид.[10]

Сульфоксилат в растворе реагирует с тиосульфатом с образованием сульфидов и сульфитов.[10]

Сульфоксилат снижает нитрит к гидронитрит-радикалу дианиону НЕТ•2−
2
. Это, в свою очередь, реагирует с водой, образуя ионы гидроксида и оксид азота (НЕТ). Закись азота и закись азота N2O, в свою очередь, дополнительно восстанавливаются сульфоксилатом.[11]

Когда сульфоксилат реагирует с гипохлорит, бром или же диоксид хлора он образует гидросульфит и сульфаты.[11]

Дитионит нестабилен в растворе с pH 4, разлагается на сульфоновую кислоту и гидросульфит. Эта сульфоновая кислота реагирует с большим количеством дитионита с образованием большего количества гидросульфита, серы и небольшого количества тиосульфата.[11]

S
2
О2−
4
+ H+ → H2ТАК2 + HSO
3
S
2
О2−
4
+ H2ТАК2 → 2 HSO
3
+ S
S
2
О2−
4
+ H2ТАК2HSO
3
+ S
2
О2−
3
+ H+

При восстановлении диоксида серы в качестве промежуточного продукта образуется гидросульфоксилат, который гораздо более активен. Сульфоксилат водорода реагирует с органическими соединениями с двойной связью (винилами) с образованием органического соединения. сульфинат. Сульфоксилат водорода реагирует с дивинилсульфоном с образованием 1,4-дитиана 1,1,4,4-тетроксида.[11] Перфторфенилиодид восстанавливается до пентафторбензол.[11]

Реакция сульфоксиловой кислоты с сульфит дает тритионат (S
3
О2−
6
) и с тиосульфат дает пентатионат (S
5
О2−
6
).[1]

Соли

Соли сульфоксиловой кислоты, которые, как утверждалось, были изготовлены, включают кобальт, таллий и цинк. Сульфоксилат кобальта производится из гипосульфита натрия, хлорида кобальта и аммиака. Сульфоксилат цинка получают путем реакции металлического цинка с сульфурилхлоридом. Талловый сульфоксилат производится путем пропускания кислорода на сульфид талла. Это оливково-коричневый цвет. При нагревании до 250 ° C он перекристаллизовывается в другую желтую форму.[12] Сульфоксилат меди Cu2ТАК2 может быть получен в твердом или жидком виде путем нагревания сульфид меди и сульфат меди. Cu2ТАК2 плавится при 610 К (337 ° C) и стабилен в жидкой фазе до температуры выше 680 К. Также наблюдаются твердофазные переходы при 382 К (109 ° С) и 423 К (150 ° С).[13]

Производные

Существуют органические производные сульфоксиловой кислоты, включая 1-гидроксисульфанилокси-4-метилбензол и S (OCH3)2 и S (OCH2CH3)2.[14] В названиях веществ с группой -OSOH могут использоваться суффиксы -оксисульфанол (предпочтительно), -гидросульфоксилат или -оксисульфеновая кислота; или префикс гидроксисульфанилокси- (предпочтительно) или сульфеноокси-. Ионная группа -OSO можно использовать предпочтительный суффикс -оксисульфанолат или -сульфоксилат; или предпочтительный префикс оксисульфанолато- или сульфенатокси-. R-OSO-R 'может иметь суффикс -диоксисульфан или -сульфоксилат; или с префиксом оксисульфанилокси- или сульфеноокси-.[15]

Реакция с дихлорид серы с насыщенными первичными или вторичными спиртами дает диарилсульфоксилатное соединение ROSOR. С 1,2-диолами, SCl2 образует полимерные сульфоксилаты.[14] Этот метод также дает диалкоксидисульфиты и диалсульфиты. Выход сульфоксилатов увеличивается до максимума за счет проведения реакции при низких температурах около -75 ° C и разбавления реагентов, уменьшения свободного хлора и дихлорид дисеры производство. Диэтилсульфоксилат можно получить реакцией диэтоксидисульфида с этоксид натрия.[14] Другие эфиры сульфоксилата включают пропил, изопропил, п-бутил, п-пентил и холестерин.[14] Ненасыщенные или ароматические спирты не реагируют с SCl.2 с образованием сульфоксилатов.[14] Для 1,3-диолов SCl2 Реакция может привести к образованию шестичленного 1,3,2-диоксатианового кольца или двенадцатичленного циклического димерного сульфоксилатного кольца или даже более крупных колец и полимеров.[14]

Диметиловый эфир сульфоксиловой кислоты (также называемый диметилсульфоксилатом или диметоксисульфан) (S (OCH3)2) был изучен с использованием электронная дифракция, Рентгеновская кристаллография, Рамановская спектроскопия, и инфракрасная спектроскопия. Изучать эту молекулу намного проще, чем нестабильную сульфоксиловую кислоту. Это жидкость при стандартных условиях, которая кипит при 74 ° C и замерзает при -67 °. В газовом состоянии молекулярный валентный угол OSO составляет 103 °, расстояние кислород-сера составляет 1,625 Å. Расстояние кислород-углерод составляет 1,426 Å, а расстояние углерод-водород 1,105 Å с COS 115.9 ° и COS 109 °. Молекула как C2 симметрия с одной метильной группой, повернутой выше плоскости, определяемой атомами OSO, а другая - ниже. C − O − S − O двугранный угол составляет около 84 °. Энергетический барьер для перемещения одной метильной группы на другую сторону плоскости составляет 37 кДж / моль, и в этом состоянии она будет находиться в более высоком энергетическом состоянии на 12 кДж / моль. Cs состояние симметрии.[16]

Рекомендации

  1. ^ а б Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (2001). Неорганическая химия. Академическая пресса. ISBN 9780123526519.
  2. ^ Корицанский, Тибор; Юрген Бушманн; Питер Люгер; Хайнар Шмидт; Ральф Штудель (1994). «Соединения серы. Часть 173. Структура и электронная плотность твердого диметоксидисульфана, (CH3O)2S2". Журнал физической химии. 98 (21): 5416–5421. Дои:10.1021 / j100072a005. ISSN 0022-3654.
  3. ^ Eldridge, D.L .; Guo, W .; Фаркуар, Дж. (Декабрь 2016 г.). «Теоретические оценки равновесных изотопных эффектов серы в водных системах серы: Подчеркивание роли изомеров в сульфитных и сульфоксилатных системах». Geochimica et Cosmochimica Acta. 195: 171–200. Дои:10.1016 / j.gca.2016.09.021. HDL:1912/8677.
  4. ^ а б c Макаров, С. В .; Сальников, Д. С .; Погорелова А.С. (9 марта 2010 г.). «Кислотно-основные свойства и стабильность сульфоксиловой кислоты в водных растворах». Российский журнал неорганической химии. 55 (2): 301–304. Дои:10.1134 / S0036023610020269. S2CID 95780677.
  5. ^ Grady, B.J .; Диттмер, округ Колумбия (ноябрь 1990 г.). «Реакция перфторарилгалогенидов с восстановленными частицами диоксида серы (HSO
    2
    , ТАК2−
    2
    , S
    2
    О2−
    4
    )". Журнал химии фтора. 50 (2): 151–172. Дои:10.1016 / S0022-1139 (00) 80493-5.
  6. ^ а б Крэбтри, Кайл Н .; Мартинес, Оскар младший; Барро, Лу; Маккарти, Майкл С .; Торвирт, Свен (2013). «Обнаружение вращательного спектра сульфоксиловой кислоты (HOSOH)». HDL:1811/55161. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  7. ^ а б c d Вайравамурти, Мурти А .; Чжоу, Вэйцин (1995). "15". Геохимические превращения осадочной серы: разработано на симпозиуме, спонсируемом Отделением геохимии, Inc. на 208-м Национальном собрании Американского химического общества, Вашингтон, округ Колумбия, 21-25 августа 1994 г.. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. С. 280–292. Дои:10.1021 / bk-1995-0612.ch015. ISBN 9780841233287.
  8. ^ а б c d е Крэбтри, Кайл Н .; Мартинес, Оскар; Барро, Лу; Торвирт, Свен; Маккарти, Майкл С. (2 мая 2013 г.). «Микроволновое обнаружение сульфоксиловой кислоты (HOSOH)». Журнал физической химии A. 117 (17): 3608–3613. Bibcode:2013JPCA..117.3608C. Дои:10.1021 / jp400742q. PMID 23534485.
  9. ^ Наполион, Брайан; Хуанг, Мин-Джу; Уоттс, Джон Д. (май 2008 г.). "Связанное кластерное исследование изомеров H2ТАК2". Журнал физической химии A. 112 (17): 4158–4164. Bibcode:2008JPCA..112.4158N. Дои:10.1021 / jp8009047. PMID 18399676.
  10. ^ а б c d ван дер Хейде, Герман Б. (2 сентября 2010 г.). «Изучение индикаторов в химии сульфоновых кислот: (Краткое сообщение)». Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 73 (3): 193–196. Дои:10.1002 / recl.19540730304.
  11. ^ а б c d е ж грамм Макаров, Сергей В .; Макарова, Анна С .; Силаги-Думитреску, Раду (2014). «Сульфоксильные и тиосерные кислоты и их диалкоксипроизводные». Химия функциональных групп Патая. Джон Вили и сыновья. С. 266–273. Дои:10.1002 / 9780470682531.pat0829. ISBN 9780470682531.
  12. ^ Fentress, J .; Селвуд, П. У. (февраль 1948 г.). "Изомерия таллового сульфоксилата". Журнал Американского химического общества. 70 (2): 711–716. Дои:10.1021 / ja01182a083.
  13. ^ Dębinski, H .; Walczak, J. (январь 1987 г.). "Cu2ТАК2 фаза ». Журнал термического анализа. 32 (1): 35–41. Дои:10.1007 / BF01914544. S2CID 102200739.
  14. ^ а б c d е ж Томпсон, К. Э. (август 1965 г.). «Органические эфиры двухвалентной серы. 111. Сульфоксилаты». Журнал органической химии. 30: 27032707.
  15. ^ Huibers, Martijn (2009). Сульфатирование через сульфитные и сульфатные диэфиры и синтез биологически значимых органосульфатов. Неймегем: Университет Радбауд. п. 114. HDL:2066/75818. ISBN 9789490122515.
  16. ^ Баумейстер, Эдгар; Оберхаммер, Хайнц; Шмидт, Хайнар; Steudel, Ральф (декабрь 1991 г.). «Газофазная структура и колебательные спектры диметоксисульфана (CH3O)2S ". Химия гетероатомов. 2 (6): 633–641. Дои:10.1002 / hc.520020605.

Дополнительное чтение

  • Стейгер, Томас; Steudel, Ральф (май 1992 г.). «Соединения серы Часть 149. Структуры, относительная стабильность и колебательные спектры некоторых изомерных форм сульфоксиловой кислоты (H2ТАК2) и его анион (HSO
    2
    ): исследование ab initio ». Журнал молекулярной структуры: ТЕОХИМА. 257 (3–4): 313–323. Дои:10.1016 / 0166-1280 (92) 85048-П.
  • Тосселл, Дж. (Август 1997 г.). «Теоретические исследования возможных оксидов серы с +2 степенями окисления в водном растворе». Химическая геология. 141 (1–2): 93–103. Bibcode:1997ЧГео.141 ... 93Т. Дои:10.1016 / S0009-2541 (97) 00065-X.