硫脲是尿素中的氧被硫替代后形成的化合物,屬于硫代酰胺(RC(S)NR2,R為烴基)。由于電負性差異,盡管結(jié)構(gòu)類似,硫脲和尿素的性質(zhì)很不相同。硫脲在有機合成中有廣泛應用。
除此之外,硫脲還指一類具有通式(R1R2N)(R3R4N)C=S的有機化合物,即是簡單硫脲氫被烴基取代后的衍生物。
結(jié)構(gòu)
硫脲是平面分子。在各種硫脲衍生物中 C=S 鍵長并沒有很大差別,均在1.60±0.1Å范圍內(nèi)。C-N鍵在某種程度上有雙鍵性質(zhì),因此硫脲和尿素類似,不易發(fā)生反應。硫脲具有互變異構(gòu)。
合成
世界上每年硫脲的產(chǎn)量大約有10000噸,其中大約40%是在中國,40%在德國,日本占20%。硫脲可由硫氰酸銨制取,但主要還是由二氧化碳存在下氨氰化鈣和硫化氫反應得到。
比較重要的N,N-取代的硫脲可以通過乙醚作溶劑,由相應的氨腈與LiAlHSH在鹽酸存在下合成。而LiAlHSH可由硫和氫化鋁鋰反應得到。
應用
硫脲可以還原過氧化物為相應的二醇。例如在下面的反應中,環(huán)戊二烯首先與單線態(tài)氧環(huán)加成為一個不穩(wěn)定的環(huán)過氧化物中間體,然后用硫脲還原,便得到相應的二醇。
因此硫脲也被用于烯烴的臭氧化,即還原中間體臭氧化物為相應羰基化合物。甲硫醚也可以進行類似反應,但由于它的易揮發(fā)性和難聞的氣味使得其應用受限。而硫脲難揮發(fā),且沒有氣味,因此應用較多。
硫脲還被用于將鹵代烴轉(zhuǎn)化為硫醇,中間產(chǎn)物是異硫脲鹽。反應機理是:
這個反應顯示出含硫中心的強親核性,及異硫脲鹽的易水解性。堿金屬硫化物也可進行該反應,但會產(chǎn)生二烷基硫醚。硫脲的使用避免了副產(chǎn)物的生成。
硫脲也可用于嘧啶環(huán)系的構(gòu)建,具體過程是:硫脲中的氨基與β-二羰基化合物中的羰基及烯醇縮合,然后脫硫。
同樣地,氨基噻唑也可以由硫脲和α-鹵代酮反應制得。
硫酸鎘和硫脲反應可以制得半導體硫化鎘納米粒子。具體過程是:含有1g硫酸鎘(1.3mmol),0.5g硫脲(6.6mmol)和0.1g二氧化硅的濁液在超聲波存在下通風室溫反應3小時。反應物顏色變黃則表明了產(chǎn)物硫化鎘的生成。
硫脲被用于阻燃樹脂、橡膠硫化促進劑、曬圖紙(感光復印紙)及幾乎所有復印紙的生產(chǎn)。硫脲法提金、銀避免了用傳統(tǒng)氰化法產(chǎn)生的氰化物的污染和氣味。