Tiirano

Tiirano
Formula di struttura
Formula di struttura
Modello tridimensionale
Modello tridimensionale
Modello tridimensionale
Modello tridimensionale
Nome IUPAC
Tiirano
Nomi alternativi
Solfuro di dimetilene
Solfuro di 1,2-etilene
Tiaciclopropano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC2H4S
Massa molecolare (u)60,12 g/mol
AspettoLiquido giallo pallido
Numero CAS420-12-2
Numero EINECS206-993-9
PubChem9865
SMILES
C1CS1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)1,01 g/cm3
Indice di rifrazione1,495 (20 °C)
Temperatura di fusione−109 °C (−164 °F; 164 K)
Temperatura di ebollizione56 °C (133 °F; 329 K)
Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K28,6 kPa
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)51-53 kJ/mol
ΔcombH0 (kJ·mol−1)-2,0126 MJ/mol
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma10 °C (50 °F; 283 K)
Simboli di rischio chimico
irritante corrosivo tossicità acuta
Frasi H225 - 301+331 - 318
Consigli P210 - 261 - 280 - 301+310 - 305+351+338 - 311
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Il tiirano, più comunemente conosciuto come solfuro di etilene, è un composto organico solforato (o zolforganico), cioè un composto organico contenente legami carbonio-zolfo, eterociclico avente formula C2H4S, o anche (CH2)2S. Esso è in particolare il più semplice dei composti eterociclici contenenti zolfo nell'anello ed il più semplice degli episolfuri, composti isoelettronici di valenza degli epossidi.

In condizioni standard il tiirano si presenta come un liquido incolore, volatile e infiammabile; come molti altri composti organici solforati, emana un forte odore sgradevole.

Con il nome di tiirani si descrivono oggi tutti i derivati del solfuro di etilene.

Proprietà e struttura molecolare

Il solfuro di etilene è un composto endotermico (ΔHƒ° = +52±1 kJ/mol), ma cineticamente è abbastanza stabile, anche se ha una certa tendenza alla polimerizzazione e non si può conservare per lungo tempo. È solubile in acetone e cloroformio, ma poco solubile in alcool ed etere ed è praticamente insolubile in acqua, a differenza dell'ossido di etilene, suo isoelettronico.

Lo scheletro della molecola è un triangolo isoscele con l'atomo di zolfo al vertice e i carboni alla base, legati ciascuno a due idrogeni; ne risulta una simmetria molecolare C2v. La molecola è polare, il suo momento di dipolo,1,84 D, è quasi uguale a quello dell'acqua (1,86 D) e dell'ossido di etilene (1,89 D).

Da indagini spettroscopiche rotazionali nella regione delle microonde è stato possibile ricavare i parametri strutturali (lunghezze ed angoli di legame) della molecola del solfuro di etilene in fase gassosa:

r(C–C)) = 148,4 pm; r(C–H) = 108,3 pm; r(C–S) = 181,5 pm;

∠(HCH) = 115,8°; ∠(CSC) = 48,27°; ∠(CCS) = 65,865°; ∠(HCC) = 117,926°.

Mentre i legami C–H hanno lunghezza praticamente normale (109 pm), il legame C–C è significativamente più corto del normale (154 pm) per atomi C ibridi sp3 e i legami C–S sono un po' più lunghi del normale (182 pm). Gli angoli interni all'anello differiscono alquanto dai 60° di un triangolo equilatero: come si può vedere, gli angoli su C sono un po' più ampi, mentre quello su S non arriva neanche a 50°. L'angolo tra gli idrogeni geminali (115,8°) è più vicino a quello che ci si attenderebbe per un C sp2 (120°), che per un C sp3 (109,5°). L'anello del tiirano, come altri anelli a tre termini, è in tensione: tensione angolare per gli angoli di legame molto diversi da quelli ottimali, e tensione torsionale per il fatto che gli idrogeni sono tutti eclissati. La tensione complessiva è stata stimata in 17,62 kcal/mol.

Sintesi

Il tiirano si ottiene dalla reazione del carbonato di etilene con il tiocianato di potassio (KSCN); questo sale, che è igroscopico, viene prima fatto fondere sotto vuoto onde rimuoverne l'acqua assorbita:

KSCN + C2H4O2CO → KOCN + C2H4S + CO2

Un'altra sintesi del tiirano si basa sulla reazione in soluzione acquosa, a freddo, della tiourea con l'ossido di etilene, che la trasforma in urea:

(CH2)2O + (H2N)2C=S → (H2N)2C=O + (CH2)2S

Utilizzi

Il tiirano viene spesso aggiunto alle ammine per ottenere le 2-mercaptanoetilammine, che sono ottimi composti chelanti:

C2H4S + R2NH → R2NCH2CH2SH

Il tiirano è stato sperimentato anche nella modifica del chitosano assieme all'acrilato di metile e alla cisteamina, per sintetizzare un biopolimero in grado di immobilizzare e rilasciare in maniera controllata l'ibuprofene, un farmaco antinfiammatorio non steroideo.

Note

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  2. 1 2 3 Warren Chew e David N. Harpp, Recent aspects of thiirane chemistry, in Journal of Sulfur Chemistry, vol. 15, n. 1, 1993, pp. 1-39, DOI:10.1080/01961779308050628.
  3. ↑ Giancarlo Bertolotti e Vincenzo Capitelli, Episolfuro, in Dizionario delle materie plastiche, Tecniche Nuove, 2007. URL consultato il 18 settembre 2017.
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  8. ↑ thiirane, su www.stenutz.eu. URL consultato il 23 aprile 2023.
  9. ↑ (EN) Structure of Free Polyatomic Molecules: Basic Data, Springer Berlin Heidelberg, 1998, DOI:10.1007/978-3-642-45748-7, ISBN 978-3-540-60766-3. URL consultato il 23 aprile 2023.
  10. 1 2 3 J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, Chimica Inorganica, Principi, Strutture, Reattività, Piccin, 1999, pp. A-25 - A-33, ISBN 88-299-1470-3.
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  13. ↑ (EN) John F. Olin e F. B. Dains, THE ACTION OF THE HALOGEN HYDRINS AND OF ETHYLENE OXIDE ON THE THIOUREAS, in Journal of the American Chemical Society, vol. 52, n. 8, 1930-08, pp. 3322-3327, DOI:10.1021/ja01371a047. URL consultato il 23 aprile 2023.
  14. ↑ R. J. Cremlyn, An Introduction to Organosulfur Chemistry, John Wiley and Sons, 1996, ISBN 0-471-95512-4.
  15. ↑ A. P. Vieira, S. Badshah e C. Airoldi, Ibuprofen-loaded chitosan and chemically modified chitosans--release features from tablet and film forms., in International journal of biological macromolecules, vol. 52, Elsevier, 23 settembre 2012, pp. 107-15, DOI:10.1016/j.ijbiomac.2012.09.013. URL consultato il 18 settembre 2017.

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