stringtranslate.com

Карбонилсульфид

Карбонилсульфид — это химическое соединение с линейной формулой O = C = S. Это бесцветный горючий газ с неприятным запахом . [ не проверено в организме ] Это линейная молекула, состоящая из карбонила, связанного двойной связью с атомом серы. Карбонилсульфид можно считать промежуточным между диоксидом углерода и дисульфидом углерода , оба из которых являются валентно изоэлектронными с ним.

Происшествие

Карбонилсульфид является наиболее распространенным соединением серы, естественным образом присутствующим в атмосфере.0,5 ± 0,05  ppb , поскольку он выбрасывается из океанов, вулканов и глубоководных жерл . Таким образом, это важное соединение в глобальном цикле серы . Измерения на ледяных кернах Антарктиды и в воздухе, захваченном снегом над ледниками ( фирновом воздухе), предоставили подробную картину концентраций OCS с 1640 года по настоящее время и позволяют понять относительную важность антропогенных и неантропогенных источников этого газа для атмосферы. [3] Часть карбонилсульфида, который переносится в стратосферный сульфатный слой, окисляется до серной кислоты. [4] Серная кислота образует частицы, которые влияют на энергетический баланс из-за рассеяния света . [5] Длительное время жизни COS в атмосфере делает его основным источником стратосферного сульфата, хотя диоксид серы от вулканической активности также может быть значительным. [5] Карбонилсульфид также удаляется из атмосферы наземной растительностью с помощью ферментов, связанных с поглощением углекислого газа во время фотосинтеза, а также путем гидролиза в океанских водах. [6] [7] [8] Процессы потерь, подобные этим, ограничивают сохранение (или продолжительность жизни) молекулы COS в атмосфере несколькими годами.

Крупнейшие антропогенные источники выбросов карбонилсульфида включают его основное использование в качестве химического промежуточного продукта и побочного продукта производства дисульфида углерода; однако он также выделяется автомобилями и износом их шин , [9] угольными электростанциями, коксовыми печами , сжиганием биомассы , переработкой рыбы, сжиганием мусора и пластика, производством нефти и производством синтетических волокон, крахмала и резины. [10] Средний общий мировой выброс карбонилсульфида в атмосферу был оценен [ когда? ] примерно в 3 миллиона тонн в год, из которых менее одной трети было связано с деятельностью человека. [10] Он также является значительной серосодержащей примесью во многих топливных газах , таких как синтез-газ , которые производятся из серосодержащего сырья. [11]

Карбонилсульфид присутствует в пищевых продуктах , таких как сыр и приготовленные овощи семейства капустных . Следы COS естественным образом присутствуют в зернах и семенах в диапазоне 0,05–0,1 мг/кг.

Карбонилсульфид был обнаружен в межзвездной среде (см. также Список молекул в межзвездном пространстве ), в комете 67P [12] и в атмосфере Венеры , где из-за сложности получения COS неорганическим путем он считается возможным индикатором жизни. [13]

Реакции и приложения

Карбонилсульфид используется в качестве промежуточного продукта в производстве тиокарбаматных гербицидов. [14]

Гидролиз карбонилсульфида ускоряется катализаторами на основе хрома: [11]

COS + H2O → CO2 + H2S

Это преобразование катализируется в растворе ферментами карбоангидразы в растениях и млекопитающих. Благодаря этой химии, высвобождение карбонилсульфида из небольших органических молекул было идентифицировано как стратегия для доставки сероводорода, который является газообразной сигнальной молекулой . [15] [16]

Обнаружено, что это соединение катализирует образование пептидов из аминокислот . Это открытие является продолжением эксперимента Миллера-Юри , и предполагается, что карбонилсульфид сыграл значительную роль в возникновении жизни . [17]

В науке об экосистемах [18] все чаще используются для описания скорости фотосинтеза . [19] [20]

Синтез

Карбонилсульфид был впервые описан в 1841 году, [21], но, по-видимому, был неверно охарактеризован как смесь диоксида углерода и сероводорода . Карл фон Тан впервые охарактеризовал это вещество в 1867 году. Он образуется при реакции оксида углерода с расплавленной серой:

СО + ⁠1/8⁠ С 8 → КОС

Эта реакция обращается при температуре выше 1200 К (930 °C; 1700 °F).

Лабораторный синтез включает реакцию роданида калия и серной кислоты :

KSCN + 2 H 2 SO 4 + H 2 O → KHSO 4 + NH 4 HSO 4 + COS

Полученный газ содержит значительное количество побочных продуктов и требует очистки. [22]

Гидролиз изотиоцианатов в растворе соляной кислоты также дает COS.

Токсичность

По состоянию на 1994 год имелась ограниченная информация об острой токсичности карбонилсульфида для людей и животных. [14] Высокие концентрации (выше 1000 ppm) могут вызвать внезапный коллапс, судороги и смерть от паралича дыхания. [10] [14] Были зарегистрированы отдельные случаи смерти, практически без местного раздражения или обонятельного предупреждения. [14] В испытаниях на крысах 50% животных погибли при воздействии1400 ppm COS в течение 90 минут или при3000 ppm в течение 9 минут. [14] Ограниченные исследования с лабораторными животными также показывают, что продолжительное вдыхание низких концентраций (около 50 ppm в течение 12 недель) не влияет на легкие или сердце. [14]

Карбонилсульфид является потенциальным альтернативным фумигантом [23] метилбромиду и фосфину . Однако в некоторых случаях остатки на зерне приводят к появлению привкусов, неприемлемых для потребителей, например, в ячмене, используемом для пивоварения.

Ссылки

  1. ^ ab Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005). Кембридж (Великобритания): RSC – IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . стр. 292. Электронная версия.
  2. ^ Лид, Дэвид Р.; Кехиаян, Генри В. (1994). Справочник CRC по термофизическим и термохимическим данным (PDF) . CRC Press. стр. 32.
  3. ^ Монцка, СА; Айдин, М.; Баттл, М.; Батлер, Дж. Х.; Зальцман, ЭС; Холл, Б. Д.; Кларк, А. Д.; Мондел, Д.; Элкинс, Дж. В. (2004). «350-летняя история атмосферы карбонилсульфида, выведенная из воздуха фирна Антарктиды и воздуха, захваченного во льду» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 109 (D18): 22302. Bibcode : 2004JGRD..10922302M. doi : 10.1029/2004JD004686. S2CID  1261238. eid D22302.
  4. ^ Crutzen, P. (1976). «Возможное значение COS для сульфатного слоя стратосферы». Geophysical Research Letters . 3 (2): 73–76. Bibcode : 1976GeoRL...3...73C. doi : 10.1029/GL003i002p00073.
  5. ^ ab Seinfeld, J. (2006). Атмосферная химия и физика . Лондон: J. Wiley. ISBN 978-1-60119-595-1.
  6. ^ Кэмпбелл, Дж. Э.; Кармайкл, ГР; Чай, Т.; Мена-Карраско, М.; Танг, И.; Блейк, Д. Р.; Блейк, Н. Дж.; Вэй, С. А.; Коллатц, Г. Дж.; Бейкер, И.; Берри, Дж. А.; Монцка, С. А.; Суини, К.; Шнур, Дж. Л.; Станье, КО (2008). «Фотосинтетический контроль атмосферного карбонилсульфида во время вегетационного периода». Science . 322 (5904): 1085–1088. Bibcode :2008Sci...322.1085C. doi :10.1126/science.1164015. PMID  19008442. S2CID  206515456.
  7. ^ Кеттл, А. Дж.; Кун, У.; фон Хобе, М.; Кессельмейер, Дж.; Андреа, МО (2002). «Глобальный бюджет атмосферного карбонилсульфида: временные и пространственные вариации доминирующих источников и стоков». Журнал геофизических исследований . 107 (D22): 4658. Bibcode : 2002JGRD..107.4658K. doi : 10.1029/2002JD002187 .
  8. ^ Монтцка, SA; Калверт, P.; Холл, BD; Элкинс, JW; Конвей, TJ; Танс, PP; Суини, C. (2007). «О глобальном распределении, сезонности и бюджете атмосферного карбонилсульфида (COS) и некоторых сходствах с CO 2 ». Журнал геофизических исследований . 112 (D9): 9302. Bibcode : 2007JGRD..112.9302M. doi : 10.1029/2006JD007665. eid D09302.
  9. ^ Pos W, Berreshein B (1993). «Износ автомобильных шин как источник атмосферных OCS и CS2». Geophysical Research Letters . 1 (9): 815–818. Bibcode : 1993GeoRL..20..815P. doi : 10.1029/93GL00972.
  10. ^ abc "Carbonyl Sulfide CASRN: 463-58-1". Банк данных по опасным веществам . Национальная медицинская библиотека.
  11. ^ Аб Хиллер, Хайнц; Раймерт, Райнер; Маршнер, Фридеманн; Реннер, Ханс-Иоахим; Болл, Уолтер; Супп, Эмиль; Брейц, Мирон; Либнер, Вальдемар; Шауб, Георг; Хохгесанд, Герхард; Хигман, Кристофер; Кальтейер, Питер; Мюллер, Вольф-Дитер; Крибель, Манфред; Шлихтинг, Хольгер; Танц, Хайнер; Стоннер, Ханс-Мартин; Кляйн, Гельмут; Хильзебейн, Вольфганг; Гронеманн, Вероника; Цвифельхофер, Уве; Альбрехт, Йоханнес; Каупер, Кристофер Дж.; Дрисен, Ханс Эрхард (2006). «Газодобыча». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a12_169.pub2. ISBN 3527306730.
  12. ^ Блог Rosetta. "ФЕЙЕРВЕРК ОМЕТА ПЕРЕД ПЕРИГЕЛИЕМ". blogs.esa.int . Европейское космическое агентство . Получено 11 августа 2015 г.
  13. ^ Ландис, GA (2003). "Астробиология: случай Венеры" (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 56 (7–8): 250–254. Bibcode : 2003JBIS...56..250L.
  14. ^ abcdef "Химическое резюме для карбонилсульфида". Агентство по охране окружающей среды США. 2013-07-19.
  15. ^ Штайгер, Андреа К.; Пардью, Сибиле; Кевил, Кристофер Г.; Плут, Майкл Д. (15.06.2016). «Саморазрушающиеся тиокарбаматы обеспечивают доступ к активированным донорам H2S и флуоресцентным зондам замены аналита». Журнал Американского химического общества . 138 (23): 7256–7259. doi :10.1021/jacs.6b03780. ISSN  0002-7863. PMC 4911618. PMID 27218691  . 
  16. ^ Protoschill-Krebs, G.; Wilhelm, C.; Kesselmeier, J. (1996). «Потребление карбонилсульфида (COS) карбоангидразой (CA) высших растений». Atmospheric Environment . 30 (18): 3151–3156. Bibcode :1996AtmEn..30.3151P. doi :10.1016/1352-2310(96)00026-X.
  17. ^ Leman, L.; Orgel, L.; Ghadiri, MR (2004). «Пребиотическое образование пептидов, опосредованное карбонилсульфидом». Science . 306 (5694): 283–6. Bibcode :2004Sci...306..283L. doi :10.1126/science.1102722. PMID  15472077. S2CID  11819295.
  18. ^ Что карбонилсульфид рассказывает нам о биосфере Земли на YouTube .
  19. ^ Кэмпбелл, Дж. Э.; Берри, Дж. А.; Зайбт, У.; Смит, С. Дж.; Монцка, С. А.; Лонуа, Т.; Бельвисо, С.; Бопп, Л.; Лайн, М. (апрель 2017 г.). «Большой исторический рост глобальной наземной валовой первичной продукции». Nature . 544 (7648): 84–87. Bibcode :2017Natur.544...84C. doi :10.1038/nature22030. OSTI  1398774. PMID  28382993. S2CID  205255121.
  20. ^ Якир, Дэн; Монцка, Стивен А.; Ури Дикен; Татаринов, Федор; Ротенберг, Эяль; Асаф, Дэвид (март 2013 г.). «Экосистемный фотосинтез, выведенный на основе измерений потока карбонилсульфида». Природа Геонауки . 6 (3): 186–190. Бибкод : 2013NatGe...6..186A. дои : 10.1038/ngeo1730. ISSN  1752-0908.
  21. ^ Куэрб, JP (1841). «Уэбер ден Швефельколенштофф». Журнал практической химии . 23 (1): 83–124. дои : 10.1002/prac.18410230105.
  22. ^ Ferm RJ (1957). «Химия карбонилсульфида». Chemical Reviews . 57 (4): 621–640. doi :10.1021/cr50016a002.
  23. ^ Бартоломеус, Эндрю; Харитос, Виктория (2005). «Обзор токсикологии карбонилсульфида, нового фумиганта для зерна». Пищевая и химическая токсикология . 43 (12): 1687–1701. doi :10.1016/j.fct.2005.06.016. PMID  16139940.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки