Was ist Thioharnstoff?
Thioharnstoff ist eine organische Verbindung mit einer Struktur, bei der das Sauerstoffatom des Harnstoffs durch ein Schwefelatom ersetzt ist.
Er ist auch als Thiourea bekannt. Es ist allgemein bekannt, dass er aus Cyanamid und Schwefelwasserstoff in Gegenwart von Ammoniak synthetisiert wird. Er kann auch aus Kalkstickstoff und Schwefelwasserstoff oder Calciumhydrogensulfid hergestellt werden.
Es lässt sich nicht leicht hydrolysieren und ist hochgiftig für Algen, wenn es in die Umwelt freigesetzt wird. Beim Menschen führt das durch den Stoffwechsel entstehende Cyanamid zu einer Unterfunktion der Schilddrüse.
Anwendungen von Thioharnstoff
Thioharnstoff wird hauptsächlich für die Herstellung von Urethanharzen verwendet. Urethanharze sind Polymere mit Urethanbindungen, die auch als Polyurethan oder Urethangummi bekannt sind.
Thioharnstoff kann auch in Arzneimitteln (Sulfathiazol, Methionin, Thiouracil), Rodentiziden (Sulphanaphthylthioharnstoff), Farbstoffen (Sulfidfarbstoffe, Indigo) und organischen Kautschukadditiven (wie Diphenylthioharnstoff) verwendet werden. Auch als Rohstoff für Fotochemikalien und verschiedene organische Kunststoffe (z. B. Ammoniumthioglykolat) findet er breite Verwendung. Es wird auch als Rohstoff für Tenside, Metallkorrosionsinhibitoren und Kesselreiniger verwendet.
Analytische Reagenzien für Bismut, Palladium und Antimon (III) gehören ebenfalls zu seinen Anwendungen.
Eigenschaften von Thioharnstoff
Thioharnstoff ist in Wasser und Ethanol löslich. Er hat einen Schmelzpunkt von 182 °C und ist bei Raumtemperatur ein weißer Feststoff. Beim Erhitzen zersetzt er sich, wobei giftige Gase wie Stickoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx) entstehen.
Bei der Reaktion von Thioharnstoff mit Alkylhalogeniden entsteht Isothiouronium. Durch Hydrolyse von Isothiouronium können die entsprechenden Thiole synthetisiert werden. Anders als bei der Verwendung von Schwefelwasserstoff oder seinen Salzen als Schwefelquelle wird kein Sulfid gebildet.
Struktur von Thioharnstoff
Die chemische Formel von Thioharnstoff lautet CH4N2S. Die molare Masse ist 76,12 g/mol und die Dichte beträgt 1,405 g/ml.
Thioharnstoff wird manchmal als Oberbegriff für Verbindungen mit einer Struktur wie R2N-C(=S)-NR2 verwendet, wobei R in R2N-C(=S)-NR2 eine Methyl- oder Ethylgruppe ist. In den letzten Jahren hat Thioharnstoff als Grundgerüst für die Organokatalyse an Bedeutung gewonnen.
Thioharnstoff ist ein planares Molekül: Der C=S-Bindungsabstand beträgt 1,71 Å und der durchschnittliche C-N-Bindungsabstand 1,33 Å. Der Thioharnstoff hat Tautomere. In wässriger Lösung ist die Thionform häufiger als die Thiolform und die Gleichgewichtskonstante Keq wird mit 1,04×10-3 berechnet.
Weitere Informationen zu Thioharnstoff
1. Reduktionsreaktionen mit Thioharnstoff
Thioharnstoff ermöglicht die Reduktion von Peroxiden zu den entsprechenden Diolen. Die Zwischenprodukte bei dieser Reaktion sind instabile Endoperoxide.
Wenn Thioharnstoff als Reduktionsmittel beim Ozonabbau eingesetzt wird, entstehen Carbonylverbindungen. Dimethylsulfid ist ebenfalls ein wirksames Mittel zur Zersetzung von Ozon, aber es ist mit einem Siedepunkt von 37 °C sehr flüchtig und hat einen unangenehmen Geruch. Thioharnstoff hingegen ist geruchlos und weniger flüchtig.
2. Thioharnstoff als Schwefelquelle
Thioharnstoff kann als Quelle für Schwefelatome verwendet werden, z. B. bei der Umwandlung von Alkylhalogeniden in Thiole. Zum Beispiel kann Ethan-1,2-dithiol aus 1,2-Dibromethan synthetisiert werden.
Wenn Thioharnstoff mit Metallionen reagiert, dient er als Quelle für Sulfide. Insbesondere bei der Behandlung von Quecksilberionen in wässriger Lösung mit Thioharnstoff entsteht Quecksilbersulfid. Solche Sulfidreaktionen sind für die Synthese vieler Metallsulfide geeignet und erfordern in der Regel Wasser und Erhitzen.
Pyrimidin-Derivate können durch Kondensation von Thioharnstoff mit β-Dicarbonylverbindungen synthetisiert werden. Zunächst kondensiert die Aminogruppe des Thioharnstoffs mit der Carbonylgruppe. Anschließend erfolgt eine Zyklisierung und Tautomerisierung, und durch Desulfurierung erhält man Pyrimidin. Bei der Reaktion von Thioharnstoff mit α-Halogenketonen können Aminothiazole synthetisiert werden.