stringtranslate.com

Диметилсульфид

Диметилсульфид ( ДМС ) или метилтиометан — это сероорганическое соединение с формулой (CH3 ) 2S . Это простейший тиоэфир с характерным неприятным запахом. Это легковоспламеняющаяся жидкость , которая кипит при температуре 37 °C (99 °F). Он является компонентом запаха , получаемого при приготовлении некоторых овощей (особенно кукурузы , капусты и свеклы ) и морепродуктов . Он также является показателем бактериального загрязнения при производстве солода и пивоварении . Он является продуктом распада диметилсульфониопропионата (ДМСП), а также производится бактериальным метаболизмом метантиола .

Возникновение и производство

DMS в основном происходит из DMSP, основного вторичного метаболита некоторых морских водорослей . [5] DMS является наиболее распространенным биологическим серным соединением, выбрасываемым в атмосферу. [6] [7] Выбросы происходят над океанами фитопланктоном . DMS также вырабатывается естественным путем путем бактериальной трансформации отходов диметилсульфоксида (DMSO), которые сбрасываются в канализацию, где он может вызывать проблемы с запахом окружающей среды. [8]

DMS окисляется в морской атмосфере до различных серосодержащих соединений, таких как диоксид серы , диметилсульфоксид (ДМСО), диметилсульфон , метансульфоновая кислота и серная кислота . [9] Среди этих соединений серная кислота имеет потенциал для создания новых аэрозолей , которые действуют как ядра конденсации облаков . Обычно это приводит к образованию сульфатных частиц в тропосфере. Благодаря этому взаимодействию с образованием облаков , массивное производство атмосферного DMS над океанами может оказать значительное влияние на климат Земли . [10] [11] Гипотеза CLAW предполагает, что таким образом DMS может играть роль в планетарном гомеостазе . [12]

Морской фитопланктон также производит диметилсульфид, [13] а ДМС также производится путем бактериального расщепления внеклеточного ДМСП. [14] ДМС был охарактеризован как «запах моря», [15] хотя было бы точнее сказать, что ДМС является компонентом запаха моря, другие являются химическими производными ДМС, такими как оксиды, а третьи являются феромонами водорослей, такими как диктиоптерены . [16]

Диметилсульфид, диметилдисульфид и диметилтрисульфид были обнаружены среди летучих веществ, выделяемых привлекающим мух растением, известным как арум мертвой лошади ( Helicodiceros muscivorus ). Эти соединения являются компонентами запаха, похожего на запах гниющего мяса, который привлекает различных опылителей , питающихся падалью, таких как многие виды мух. [17]

12 сентября 2023 года НАСА объявило, что их исследование экзопланеты K2-18b выявило возможное присутствие диметилсульфида, отметив, что «на Земле он вырабатывается только жизнью». [18]

Промышленные процессы

В промышленности диметилсульфид получают путем обработки сероводорода избытком метанола на катализаторе из оксида алюминия : [19]

2 СН3ОН + Н2S → ( СН3 ) 2S + 2Н2О

Диметилсульфид выбрасывается на заводах по производству крафт-целлюлозы в качестве побочного продукта делигнификации.

Физиология диметилсульфида

Диметилсульфид обычно присутствует в очень низких концентрациях у здоровых людей, а именно менее 7  нМ в крови, менее 3 нМ в моче и от 0,13 до 0,65 нМ в выдыхаемом воздухе. [20] [21]

При патологически опасных концентрациях это известно как диметилсульфидемия. Это состояние связано с гемоконтактным галитозом и диметилсульфидурией. [22] [23] [24]

У людей с хроническим заболеванием печени (циррозом) в дыхании может присутствовать высокий уровень диметилсульфида, что приводит к неприятному запаху ( fetor hepaticus ).

Запах

Диметилсульфид имеет характерный запах, обычно описываемый как капустный . Он становится крайне неприятным даже при довольно низких концентрациях. В некоторых отчетах утверждается, что DMS имеет низкий обонятельный порог, который варьируется от 0,02 до 0,1 ppm [ необходимо разъяснение ] у разных людей, но было высказано предположение, что запах, приписываемый диметилсульфиду, на самом деле может быть вызван дисульфидами, полисульфидами и тиоловыми примесями, поскольку запах диметилсульфида становится гораздо менее неприятным после его свежей промывки насыщенным водным раствором хлорида ртути. [25] Диметилсульфид также доступен в качестве пищевой добавки для придания пикантного вкуса; при таком использовании его концентрация низкая. Свекла , [26] спаржа , [27] капуста , кукуруза и морепродукты производят диметилсульфид при приготовлении.

Диметилсульфид также вырабатывается морскими планктонными микроорганизмами, такими как кокколитофориды , и поэтому является одним из основных компонентов, ответственных за характерный запах аэрозолей морской воды , которые составляют часть морского воздуха . В викторианскую эпоху , до открытия ДМС, происхождение «бодрящего» аромата морского воздуха приписывалось озону . [28]

Диметилсульфид является основным летучим химическим веществом, вырабатываемым различными видами трюфелей , и представляет собой соединение, которое животные, обученные обнаруживать грибы (например, свиньи и поисковые собаки ), вынюхивают при их поиске. [29]

Промышленное использование

Диметилсульфид считается наиболее важным тиоэфиром, производимым в промышленности. Одним из основных применений является производство диметилсульфида борана из диборана : [19]

B2H6 + 2 ( CH3 ) 2S → 2BH3 · S ( CH3 ) 2

Окисление диметилсульфида дает растворитель диметилсульфоксид . Дальнейшее окисление дает диметилсульфон .

Химические реакции

Как показано выше на примере образования его аддукта с бораном, диметилсульфид является основанием Льюиса. Он классифицируется как мягкий лиганд (см. также модель ECW ). Он образует комплексы со многими переходными металлами, но такие аддукты часто лабильны. Например, он служит замещаемым лигандом в хлоро(диметилсульфиде)золоте(I) .

Диметилсульфид используется в обработке озонолиза алкенов . Он восстанавливает промежуточный триоксолан. Окисление Сверна производит диметилсульфид путем восстановления диметилсульфоксида.

При использовании хлорирующих агентов, таких как сульфурилхлорид , диметилсульфид превращается в хлорметилметилсульфид :

SO2Cl2 + ( CH3 ) 2S → SO2 + HCl + ClCH2SCH3​​

Как и другие метилтиосоединения, ДМС депротонируется бутиллитием : [30]

СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 Li + (СН 3 ) 2 S → СН 3 СН 2 СН 2 СН 3 + LiСН 2 SCH 3

Безопасность

Диметилсульфид легко воспламеняется . Температура его возгорания составляет 205 °C [ необходимо разъяснение ] . Он раздражает глаза и кожу и вреден при проглатывании. Он имеет неприятный запах даже при крайне низких концентрациях.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Moorthy, JN; Natarajan, P.; Venugopalan, P. (2010). "CSD Entry TUYLOP: 1,3,6,8-тетракис(4-метокси-2,6-диметилфенил)пирен бис(диметилсульфид) клатрат". Кембриджская структурная база данных : Access Structures . Кембриджский центр кристаллографических данных . doi :10.5517/ccscgn7 . Получено 3 ноября 2021 г. .
  2. ^ Мурти, Дж. Н.; Натараджан, П.; Венугопалан, П. (2009). «Явление обильного включения решетки со стерически затрудненными и по своей природе селективными по форме тетраарилпиренами». J. Org. Chem. 74 (22): 8566–8577. doi :10.1021/jo901465f. PMID  19831423.
  3. ^ abc "Глава P-6. Приложения к определенным классам соединений". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. стр. 706. doi :10.1039/9781849733069-00648. ISBN 978-0-85404-182-4.
  4. ^ «Диметилсульфид».
  5. ^ Stefels, J.; Steinke, M.; Turner, S.; Malin, S.; Belviso, A. (2007). «Экологические ограничения на производство и удаление климатически активного газа диметилсульфида (DMS) и их значение для моделирования экосистем». Биогеохимия . 83 (1–3): 245–275. Bibcode :2007Biogc..83..245S. doi : 10.1007/s10533-007-9091-5 .
  6. ^ Капплер, У.; Шефер, Х. (2014). "Глава 11. Превращения диметилсульфида". В Кронеке, PMH; Соса Торрес, ME (ред.). Биогеохимия газообразных соединений, обусловленная металлами в окружающей среде . Ионы металлов в науках о жизни. Том 14. Springer. стр. 279–313. doi :10.1007/978-94-017-9269-1_11. ISBN 978-94-017-9268-4. PMID  25416398.
  7. ^ Симпсон, Д.; Винивартер, В.; Бёрьессон, Г.; Синдерби, С.; Феррейро, А.; Гюнтер, А.; Хьюитт, Китай; Янсон, Р.; Халил, МАК; Оуэн, С.; Пирс, TE; Пуксбаум, Х.; Ширер, М.; Скиба, У.; Штайнбрехер, Р.; Таррасон, Л.; Эквист, М.Г. (1999). «Инвентаризация выбросов от природы в Европе». Журнал геофизических исследований . 104 (Д7): 8113–8152. Бибкод : 1999JGR...104.8113S. дои : 10.1029/98JD02747 . S2CID  54677953.
  8. ^ Glindemann, D.; Novak, J.; Witherspoon, J. (2006). «Остатки отходов диметилсульфоксида (ДМСО) и запах городских сточных вод из-за диметилсульфида (ДМС): завод WPCP на северо-востоке Филадельфии». Environmental Science and Technology . 40 (1): 202–207. Bibcode : 2006EnST...40..202G. doi : 10.1021/es051312a. PMID  16433352.
  9. ^ Лукас, ДД; Принн, Р.Г. (2005). "Параметрический анализ чувствительности и неопределенности окисления диметилсульфида в удаленном морском пограничном слое при ясном небе" (PDF) . Атмосферная химия и физика . 5 (6): 1505–1525. Bibcode :2005ACP.....5.1505L. doi : 10.5194/acp-5-1505-2005 .
  10. ^ Малин, Г.; Тернер, СМ; Лисс, П.С. (1992). «Сера: связь планктона и климата». Журнал физиологии . 28 (5): 590–597. Bibcode : 1992JPcgy..28..590M. doi : 10.1111/j.0022-3646.1992.00590.x. S2CID  86179536.
  11. ^ Гансон, Дж. Р.; Сполл, С. А.; Андерсон, ТР; Джонс, А.; Тоттерделл, И. Дж.; Вудедж, М. Дж. (1 апреля 2006 г.). «Чувствительность климата к выбросам диметилсульфида в океане». Geophysical Research Letters . 33 (7): L07701. Bibcode : 2006GeoRL..33.7701G. doi : 10.1029/2005GL024982 .
  12. ^ Charlson, RJ ; Lovelock, JE ; Andreae, MO; Warren, SG (1987). «Океанский фитопланктон, атмосферная сера, альбедо облаков и климат». Nature . 326 (6114): 655–661. Bibcode :1987Natur.326..655C. doi :10.1038/326655a0. S2CID  4321239.
  13. ^ «Климатический газ, о котором вы никогда не слышали». Журнал Oceanus.
  14. ^ Ледьярд, К. М.; Дейси, Дж. В. Х. (1994). «Производство диметилсульфида из диметилсульфониопропионата морской бактерией». Серия «Прогресс морской экологии» . 110 : 95–103. Bibcode : 1994MEPS..110...95L. doi : 10.3354/meps110095 .
  15. ^ «Клонирование запаха моря». Университет Восточной Англии. 2 февраля 2007 г. Архивировано из оригинала 12 ноября 2013 г. Получено 24 мая 2012 г.
  16. ^ Itoh, T.; Inoue, H.; Emoto, S. (2000). «Синтез диктиоптерена A: оптически активный трибутилстаннилциклопропан как хиральный синтон». Бюллетень химического общества Японии . 73 (2): 409–416. doi :10.1246/bcsj.73.409. ISSN  1348-0634.
  17. ^ Stensmyr, MC; Urru, I.; Collu, I.; Celander, M.; Hansson, BS; Angioy, A.-M. (2002). «Гнилой запах цветков аронника мертвой лошади». Nature . 420 (6916): 625–626. Bibcode :2002Natur.420..625S. doi :10.1038/420625a. PMID  12478279. S2CID  1001475.
  18. ^ "Webb Discovers Methane, Carbon Dioxide in Atmosphere of K2-18 b". 12 сентября 2023 г. Получено 12 сентября 2023 г.
  19. ^ ab Roy, K.-M. (15 июня 2000 г.). "Тиолы и органические сульфиды". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . стр. 8. doi :10.1002/14356007.a26_767. ISBN 978-3-527-30673-2.
  20. ^ Gahl, WA; Bernardini, I.; Finkelstein, JD; Tangerman, A.; Martin, JJ; Blom, HJ; Mullen, KD; Mudd, SH (февраль 1988 г.). «Транссульфурация у взрослых с дефицитом метионин-аденозилтрансферазы печени». Журнал клинических исследований . 81 (2): 390–397. doi :10.1172/JCI113331. PMC 329581. PMID  3339126 . 
  21. ^ Тангерман, А. (15 октября 2009 г.). «Измерение и биологическое значение летучих сернистых соединений сероводорода, метантиола и диметилсульфида в различных биологических матрицах». Журнал хроматографии B. 877 ( 28): 3366–3377. doi :10.1016/j.jchromb.2009.05.026. PMID  19505855.
  22. ^ Тангерман, А.; Винкель, Э.Г. (сентябрь 2007 г.). «Внутри- и внеротовой галитоз: обнаружение новой формы внеротового гемотрансмиссивного галитоза, вызванного диметилсульфидом». J. Clin. Periodontol . 34 (9): 748–755. doi :10.1111/j.1600-051X.2007.01116.x. PMID  17716310.
  23. ^ Тангерман, А.; Винкель, Э.Г. (март 2008 г.). «Портативный газовый хроматограф OralChroma: метод выбора для обнаружения орального и экстраорального галитоза». Журнал исследований дыхания . 2 (1): 017010. doi :10.1088/1752-7155/2/1/017010. PMID  21386154. S2CID  572545.
  24. ^ Tangerman, A.; Winkel, EG (2 марта 2010 г.). "Внеротовой галитоз: обзор". Journal of Breath Research . 4 (1): 017003. Bibcode : 2010JBR.....4a7003T. doi : 10.1088/1752-7155/4/1/017003. PMID  21386205. S2CID  5342660.
  25. ^ Мортон, TH (2000). «Архивирование запахов». В Бхушан, Н.; Розенфельд, С. (ред.). О молекулах и разуме . Оксфорд: Oxford University Press. С. 205–216.
  26. ^ Parliment, TH; Kolor, MG; Maing, IY (1977). «Идентификация основных летучих компонентов вареной свеклы». Journal of Food Science . 42 (6): 1592–1593. doi :10.1111/j.1365-2621.1977.tb08434.x.
  27. ^ U., Detlef; Hoberg, E.; Bittner, T.; Engewald, W.; Meilchen, K. (2001). «Вклад летучих соединений во вкус приготовленной спаржи». European Food Research and Technology . 213 (3): 200–204. doi :10.1007/s002170100349. S2CID  95248775.
  28. ^ Хайфилд, Р. (2 февраля 2007 г.). «Секреты «бодрящего» морского воздуха, разлитого учеными». Daily Telegraph . ISSN  0307-1235 . Получено 27 марта 2020 г.
  29. ^ Talou, T.; Gaset, A.; Delmas, M.; Kulifaj, M.; Montant, C. (1990). «Диметилсульфид: секрет охоты животных на черный трюфель?». Mycological Research . 94 (2): 277–278. doi :10.1016/s0953-7562(09)80630-8. ISSN  0953-7562.
  30. ^ Райх, Ганс Дж. (2013). «Роль литийорганических агрегатов и смешанных агрегатов в литийорганических механизмах». Chemical Reviews . 113 (9): 7130–7178. doi :10.1021/cr400187u. PMID  23941648.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Диметилсульфид .