Tioly (R–SH): definícia, vlastnosti, zápach, použitie a cysteín

Tioly (R–SH): definícia, silný sírový zápach, vlastnosti a reakcie, použitie (prídavok do zemného plynu) a význam v aminokyseline cysteín.

Tiol je molekula obsahujúca funkčnú skupinu R–SH (sírovodíkový hydroxyl), kde R môže byť akýkoľvek organický zvyšok. Tioly sú chemicky príbuzné alkoholom, ale atóm kyslíka v alkohole je v tioloch nahradený väčším a menej elektronegatívnym atómom síry, čo vedie k odlišným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Väzba S–H je dlhšia a slabšia než O–H, preto tioly tvoria slabšie vodíkové väzby a často majú nižšie body varu v porovnaní s analógovými alkoholmi. Tioly sú zvyčajne ľahko oxidovateľné — dve molekuly tiolu sa pri oxidácii spoja a vytvoria disulfid R–S–S–R. Disulfidové väzby sú dôležité v biochemických systémoch (napr. medzi postrannými reťazcami aminokyseliny cysteín).

Tioly sú tiež relatívne kyslé v porovnaní s alkoholmi (typické pKa thiolov je približne 10, zatiaľ čo u bežných alkoholov býva pKa ~16–18). Po odobratí protónu zásadou (t. j. pri tvorbe thiolátu R–S−) vzniká silný nukleofil, ktorý vykonáva reakcie ako nukleofilná substitúcia (napr. alkylácia na prípravu thioéterov R–S–R) alebo adície na elektrofilné centrá.

Zápach a použitie

Mnohé tioly majú veľmi silný, často nepríjemný zápach už pri veľmi nízkych koncentráciách — vôňa môže pripomínať hnilé vajcia, skunk, cesnak alebo skazené kapusty. Práve preto sa malé množstvá konkrétnych thiolov, napríklad ethanotiol (C2H5SH), pridávajú do zemného plynu ako bezpečnostné zapaľovače, aby bol ľahko cítiť únik plynu — samotný metán je bez zápachu, ale pri úniku môže spôsobiť výbuch, preto je potreba včasného zistenia.

Okrem signalizácie únikov sa tioly používajú v organickej syntéze (príprava thioéterov, ochrané skupiny), v priemysle pri vulkanizácii a úprave polymérov, ako ligandy viažuce k prechodným kovom (tvorba metal‑sulfur väzieb) a v analytickej chémii. V biológii sú tiolové skupiny kľúčové v redoxnej regulácii — glutathión a disulfidové mostíky v proteínoch sú príklady ich funkčnej úlohy.

Cysteín a biologický význam

Jedna z prirodzených aminokyselín, cysteín, obsahuje v postrannom reťazci tiolovú skupinu. Táto skupina môže tvoriť mostíky disulfidové väzbou medzi dvoma cysteínmi (Cys–S–S–Cys), čo prispieva k stabilizácii terciárnej a kvartérnej štruktúry proteínov. Thiol v cysteíne je tiež často prítomný v aktívnych miestach enzýmov (napr. cysteínové proteázy) a podieľa sa na ochrane buniek pred oxidačným stresom (donor/akceptor elektrónov v redoxných procesoch).

Bezpečnosť a manipulácia

Tioly sú často veľmi ľahko zápalné a ich výrazný zápach môže byť toxický alebo dráždivý pri vyšších koncentráciách; pri práci s nimi je potrebné zabezpečiť dobré vetranie a používať vhodné osobné ochranné pomôcky. Pri manipulácii s reaktívnymi činidlami na oxidáciu alebo redukciu tiolov treba dbať na bezpečnostné postupy a kompatibilitu materiálov.

Stručne povedané, tioly (R–SH) sú sírou substituované analógy alkoholov s charakteristickými chemickými vlastnosťami: vyššou kyslosťou, ľahšou oxidovateľnosťou, silným pachom a významnými funkciami v organickej chémii i biológii — priamy príklad predstavuje cysteín v proteínoch.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je tiol?

Otázka: V čom sú tioly podobné alkoholom?

Otázka: Prečo sa tioly pridávajú do zemného plynu?

Otázka: Aký silný a nepríjemný zápach sa spája s tiolmi?

Otázka: Čo sa stane, keď sa z tiolu odoberie protón pomocou zásady?

Otázka: Aký druh kyseliny sú tioly?

Otázka: Má niektorá z prírodných aminokyselín vo svojej štruktúre tiol?

Hľadajte podľa písmena