Alkanthiole

Alkanthiole (kurz als Thiole bezeichnet) sind organische Verbindungen, die eine oder mehrere Thiolgruppen (SH-Gruppen) als funktionelle Gruppen tragen. Im Vergleich zu Alkoholen ist der Sauerstoff gegen Schwefel ausgetauscht. Ähnlich wie sich die Alkohole vom Wasser (H₂O) ableiten lassen, sind die Alkanthiole formell Abkömmlinge des Schwefelwasserstoffs (H₂S).

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Nomenklatur

Alkanthiole werden auch Thioalkohole oder, wegen ihrer Eigenschaft, Quecksilber-(II)-Ionen zu binden, Mercaptane genannt. Die Namen einzelner Alkanthiole werden aus dem des entsprechenden Alkans und der Endsilbe -thiol gebildet, wie beispielsweise Methanthiol, Ethanthiol usw. Darüber hinaus haben viele Alkanthiole Trivialnamen, z. B. Ethylmercaptan für Ethanthiol.

Eigenschaften

Als Homologe der Alkohole – Schwefel steht in der gleichen Hauptgruppe wie Sauerstoff – gehen Alkanthiole ähnliche Reaktionen ein. Sie sind stärker sauer als die entsprechenden Alkohole, die Salze heißen Thiolate. Weiterhin sind sie Reduktionsmittel, die beispielsweise vielfach in der Proteinchemie eingesetzt werden.

Der Siedepunkt der Thioalkohole liegt aufgrund der geringeren Elektronegativität niedriger als bei den analogen Alkoholen, da sich zwischen Schwefel und Wasserstoff keine Wasserstoffbrückenbindungen bilden. Die verglichen mit der O-H-Bindung schwächere S-H-Bindung führt dazu, dass Thiolalkohole stärker sauer sind als die analogen Alkohole und bereits in wässriger NaOH-Lösung Thiolate bilden. Ferner lassen sich Thiole im Gegensatz zu Alkoholen oxidativ zu Disulfiden dimerisieren; die ist wichtig bei Proteinen, bei denen zwei Ketten über Cysteine verknüpft sein können.

Alkanthiole sind erkennbar an ihrem besonders widerwärtigen Geruch. Sie haben eine toxische Wirkung auf das Zentralnervensystem.

Vorkommen

  Als Aromastoffe findet man Alkanthiole u. a. in Milch, Käse, Zwiebeln und Knoblauch. Sie werden bei Abbau- und Fäulnisprozessen von organischem Material frei. Alkanthiole wie beispielsweise But-2-en-1-thiol kommen auch im Drüsensekret des Stinktiers vor. Weitere Beispiele für das natürliche Vorkommen von Mercaptanen sind Rohöl und das Kondensat aus der Erdgasgewinnung. Das Erdgaskondensat aus dem von Qatar und dem Iran erschlossenem Gasfeld South Pars kann bis zu 3000 ppm Mercaptane enthalten.

Beispiele für Alkanthiole

Methanthiol (Methylmercaptan), Ethanthiol (Ethylmercaptan), Propanthiol, Dithiothreitol (DTT), Dithioerythritol (DTE)

Anwendung

Besonders lineare Thiole wie Hexadecanthiol finden in neuerer Zeit verstärkt Anwendung beim Aufbau von selbst-assemblierenden Monoschichten (Self Assembling Monolayers, SAM). Die hohe Affinität der Thiolgruppe zu Münzmetallen, insbesondere Gold, führt dazu, dass sich die Thiole spontan in einer hochgeordneten Schicht zusammenlagern, wenn ein Goldsubstrat einer Thiol-Lösung exponiert wird. Wenn die Thiole geeignet funktionalisiert sind, wie zum Beispiel mit ssDNA oder Proteinen, bildet dieses System die Grundlage für Biosensoren (Biacore).

Darüber hinaus werden Brenngasen wie Erdgas oder Campinggas Gemische aus Methanthiol, Ethanthiol, Propan-1-thiol und 2-Methyl-propan-2-thiol (tert.-Butylmercaptan, TBM) als Odorierungsmittel beigemengt. Sie erzeugen "Gasgeruch", da Erdgas bzw. Methan selbst geruchlos sind, und tragen zur sicheren Verwendung dieser Brennstoffe bei. Ein Beispiel dafür ist der unbeabsichtige Freisetzung des Odorierungsmittels am 16. Januar 2001 im Stadtlabor von Bern, wonach die Altstadt wegen Gasgeruchs für den Verkehr gesperrt wurde^[1]. Ein weiteres weit verbreitetes Odoriermittel ist Tetrahydrothiophen (THT).