羰基硫
| 羰基硫 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Carbon oxide sulfide | |
| 英文名 | Carbonyl sulfide |
| 别名 | 氧硫化碳、硫化羰 |
| 识别 | |
| CAS号 | 463-58-1 
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| PubChem | 10039 |
| ChemSpider | 9644 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYAF |
| EINECS | 207-340-0 |
| ChEBI | 16573 |
| KEGG | C07331 |
| 性质 | |
| 化学式 | COS |
| 摩尔质量 | 60.07 g·mol⁻¹ |
| 密度 | 2.51 g/L (气, 20 °C) 0.985 g/mL (液, 20 °C) |
| 熔点 | −139 °C (134 K) |
| 沸点 | −50 °C (223 K) |
| 溶解性（水） | 54 mL/100 mL (20 °C) |
| 溶解性（其他） | 可溶于醇、二硫化碳 |
| 偶极矩 | 0.72 D |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 三方晶系 (固态)，每个晶胞只含有1个OCS分子 |
| 分子构型 | 气态分子为直线型 |
| 热力学 | |
| ΔfHm⦵298K | −142.0 kJ·mol−1 (气态) |
| S⦵298K | 231.56 J·K−1·mol−1 (气态) |
| 热容 | 41.50 J·K−1·mol−1 (气态) |
| 危险性 | |
| 警示术语 | R：R11, R20, R36, R37, R38 |
| MSDS | MSDS |
| 欧盟编号 | 未列出 |
| 主要危害 | 可燃，吸入羰基硫含量超过100ppm的空气对身体有害 |
| 爆炸极限 | 12－28% |
| 相关物质 | |
| 其他阴离子 | 羰基硒 羰基碲 羰基钋 |
| 相关化学品 | 二氧化碳、二硫化碳 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
羰基硫性质稳定，但会与氧化剂强烈反应，水分存在时也会腐蚀金属。可燃。有毒，但与硫化氢一样，会使人对其在空气中的浓度产生低估。
制取
羰基硫首先由J. P. Couërbe在1841年制得，[1]但Couërbe将它误认为是硫化氢和二氧化碳的混合物。1867年，Carl von Than首先对羰基硫进行了分析。
目前羰基硫主要通过下面六种方法制取：
- 常压、350－450℃和金属硫化物（如硫化镍、硫化钾、硫化钠）催化下，由摩尔比为3-5:1的一氧化碳与硫磺气相反应制取。反应0.5－2min，产率可在90%以上。温度超过1200K时，羰基硫分解为一氧化碳和硫。
- 1.27MPa、125－130℃下，以丁醇为溶剂，用乙酸钠催化一氧化碳和硫磺的反应而得。反应产率约90%。
- 由二硫化碳与尿素在120-160℃下反应制取。反应产率可达90%－98%。
- 由二氧化硫和一氧化碳在760－980℃和木炭催化下反应制取。
- 由硫化氢和二氧化碳在常压，250－400℃和碳酸钠、硫酸钾等催化剂存在下反应制取。
- 实验室中通常用粉状硫氰酸钾／硫氰酸铵和浓硫酸反应制取羰基硫。这个反应会产生大量的副产物，生成的气态羰基硫经氢氧化钠吸收，冷却，在液氦温度下冷冻抽空提纯。[2]
存在及应用
空气中的羰基硫是全球硫循环中的一环：火山爆发和深海热液喷口中都会产生羰基硫，羰基硫也以0.5 (±0.05) ppb的浓度微量存在于大气中。羰基硫也是合成气的主要含硫杂质之一。大气中的羰基硫在平流层中被氧化为硫酸。
星际介质中也检测到了羰基硫的存在。
奶酪和卷心菜亦会产生少量的羰基硫。羰基硫在粮食和种子中的含量一般在0.05-0.1 mg/kg之间。
羰基硫可替代溴甲烷和磷化氢而被用作熏蒸剂。有机合成中，用于合成硫代酸、取代噻唑、杀虫剂巴丹、除草剂燕麦敌、杀草丹等。石化工业中用作在线仪表的校正气、标准气。
由于早期的地球上火山遍布地表，火山爆发非常频繁，因此羰基硫也被认为是早期地球大气中的组分之一。最近的研究中，Scripps和Salk研究所的研究人员在有／无空气和其他物质（比如金属离子）的条件下，分别将羰基硫通入含有氨基酸的水溶液中，使其在温和的条件下发生反应，然后在剧烈反应数分钟后分析产物，结果发现每种环境下都有产率非常高的二肽、三肽和四肽生成。这显示了羰基硫对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用，从而在一定程度上对米勒-尤列实验中产生的氨基酸如何缩合进行了解释，为生命起源理论补上了重要的一环。[3]
参考资料
- ^ Couërbe, J. P. Ueber den Schwefelkohlenstoff. Journal für Praktische Chemie. 1841, 23: 83–124. doi:10.1002/prac.18410230105.
- ^ Ferm R. J. The Chemistry of Carbonyl sulfide. Chemical Reviews. 1957, 57 (4): 621–640. doi:10.1021/cr50016a002.
- ^ Luke Leman, Leslie Orgel, M. Reza Ghadiri. Carbonyl Sulfide–Mediated Prebiotic Formation of Peptides. Science. 2004, 306 (5694): 283–286. PMID 15472077. doi:10.1126/science.1102722.
延伸阅读
- Beck, M. T.; Kauffman, G. B. COS and C3S2: The Discovery and Chemistry of Two Important Inorganic Sulfur Compounds. Polyhedron. 1985, 4 (5): 775–781. doi:10.1016/S0277-5387(00)87025-4.
- Crutzen, P. The possible importance of COS for the sulfate layer of the stratosphere. Geophys. Res. Lett. 1976, 3: 73–76. doi:10.1029/GL003i002p00073.
- Svoronos P. D. N., Bruno T. J. Carbonyl sulfide: A review of its chemistry and properties. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2002, 41 (22): 5321–5336. doi:10.1021/ie020365n.