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亜硫酸水素イオン（IUPAC推奨命名法：亜硫酸水素）は、イオンHSOである。−
3HSOを含む塩−
3イオンは「亜硫酸塩」としても知られています。[1]亜硫酸水素ナトリウムは、メタ重亜硫酸ナトリウム（Na 2 S 2 O 5 ）と互換的に使用されます。メタ重亜硫酸ナトリウムは水に溶解してNa + HSOの溶液になります。−
3。
- Na 2 S 2 O 5 + H 2 O → 2 Na[HSO 3 ]
構造
亜硫酸水素イオンは、溶液中で 2 つの互変異性体の混合物として存在します。1 つの互変異性体では、プロトンが 3 つの酸素原子の 1 つに結合しています。2 番目の互変異性体では、プロトンは硫黄に存在します。S プロトン化互変異性体はC 3v対称性を持ちます。O プロトン化互変異性体はC s対称性のみを持ちます。
反応
互変異性化
亜硫酸水素塩には2つの互変異性体が存在する。これらは容易に相互変換するが、様々な分光学的方法によって個別に特徴付けることができる。これらは17 O NMR分光法によって観察されている：[1] [2]
- HSO 3 − SO 2 (OH) − K = 4.9
酸塩基反応
亜硫酸水素塩溶液は、通常、二酸化硫黄を水性塩基で処理することによって調製される。[3]
- SO 2 + OH − → HSO−
3
HSO−
3はpK aが6.97の弱酸性種である。共役塩基は亜硫酸塩、SOである。2−3 （
2−3）:
- HSO−
3⇌そう2−3 （
2−3）+ ほ+
脱水/水和平衡
亜硫酸水素塩の一般的な塩を単離しようとすると、陰イオンが脱水され、メタ亜硫酸水素塩（S
2お2−5
2−5）、別名二亜硫酸塩：
- 2 HSO−
3⇌S
2お2−5
2−5+水
この平衡のため、亜硫酸水素ナトリウムや亜硫酸水素カリウムの無水塩は得られない。しかし、大きな対イオンを持つ無水亜硫酸水素塩に関する報告がいくつかある。[4]
酸化還元反応
亜硫酸水素塩は、特に酸素洗浄に適した還元剤です。
- 2 HSO−
3+ O 2 → 2 SO2−4
...+ 2時間+
その還元特性は、金酸（王水に溶解した金）から金を沈殿させ、六価クロムを三価クロムに還元するために利用されます。水の塩素処理では、亜硫酸水素ナトリウムは、水生生物に悪影響を与える可能性がある残留「塩素」を減らすために使用されます。
有機合成
有機化学では、「亜硫酸水素ナトリウム」はアルデヒドや特定の環状ケトンとの付加物を形成するために使用されます。これらの付加物はα-ヒドロキシスルホン酸です。[6]この反応はアルデヒドの分離と精製に役立ちます。[7] 亜硫酸水素付加物は荷電しているため、極性溶媒に溶けやすくなります。反応は塩基または強酸で逆転できます。[8]このような手順の例は、ベンズアルデヒド、[9] 2-テトラロン、[10]シトラール、[11]ピルビン酸のエチルエステル[12]およびグリオキサールについて説明されています。[13]シクロヘキサノンとジアザルドの環拡大反応では、亜硫酸水素反応により、主な反応生成物であるシクロヘプタノンと主な汚染物質であるシクロオクタノンを区別できることが報告されています。[14]
有機化学における亜硫酸水素塩のもう一つの用途は、穏やかな還元剤としての使用です。例えば、微量または過剰の塩素、臭素、ヨウ素、次亜塩素酸塩、オスミ酸エステル、三酸化クロム、過マンガン酸カリウムを除去します。亜硫酸水素ナトリウムは、強い色の酸化剤、共役アルケン、カルボニル化合物を還元するため、精製手順における脱色剤です。
亜硫酸水素塩はブヘラ反応の主要成分でもある。この反応では、芳香族 ヒドロキシル基が対応するアミン基に変換される。これは可逆反応である。この反応の最初のステップは、芳香族二重結合への亜硫酸水素ナトリウムの付加反応である。ブヘラカルバゾール合成は、亜硫酸水素ナトリウムを試薬として使用する 関連する有機反応である。
亜硫酸水素塩DNAシーケンシング
亜硫酸水素ナトリウムは、 DNA中のシトシンのメチル化状態の分析に使用されます。
この技術では、亜硫酸水素ナトリウムがシトシンを脱アミノ化してウラシルに変換しますが、 5-メチルシトシン（炭素5にメチル基が結合したシトシンのメチル化形態）には 影響しません。
亜硫酸水素塩処理したDNAをポリメラーゼ連鎖反応で増幅すると、ウラシルはチミンとして増幅され、メチル化シトシンはシトシンとして増幅される。次に、 DNAシーケンシング技術を使用して亜硫酸水素塩処理したDNAの配列を読み取る。シーケンシング後にシトシンとして読み取られるシトシンはメチル化シトシンを表し、チミンとして読み取られるシトシンはゲノムDNA内のメチル化されていないシトシンを表す。[15]
参考文献
- ^ ab グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Horner, DA; Connick, RE (1986). 「亜硫酸水素イオンのHSO−3からSO3H−への異性化の平衡商」.無機化学. 25 (14): 2414–2417. doi :10.1021/ic00234a026.
- ^ Barberá, José Jiménez; Metzger, Adolf; Wolf, Manfred (2000). 「亜硫酸塩、チオ硫酸塩、およびジチオン酸塩の化学」。Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry。 Weinheim: Wiley-VCH。doi :10.1002/14356007.a25_477。ISBN 3527306730。
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