チオカルボン酸

有機化学において、チオカルボン酸またはカルボチオ酸は、カルボン酸の酸素原子の1つが硫黄原子に置き換えられた有機硫黄化合物である。2つの互変異性体、すなわちチオン形（RC(S)OH）とチオール形（RC(O)SH）が可能である。^[1]^{[2]これらは、それぞれ「カルボチオ酸}O」および「カルボチオ酸S 」と呼ばれることもある。これらのうち、チオール形が最も一般的である（例：チオ酢酸）。

チオカルボン酸は自然界では稀ですが、その生成に必要な生合成成分は細菌中に広く存在しています。^{[3]例としては}、ピリジン-2,6-ジカルボチオ酸、^[4]やチオキノロバクチンなどがあります。^[3]

合成

チオカルボン酸は、典型的には酸塩化物からの塩メタセシスによって製造され、例えば、次に示す理想化式に従って水硫化カリウムを用いて塩化ベンゾイルをチオ安息香酸に変換する。 ^[5]

C ₆ H ₅ C(O)Cl + KSH → C ₆ H ₅ C(O)SH + KCl

P ₂ S ₅などの共有結合硫化物は、トリフェニルスチビンオキシドを触媒としない限り、一般的に収率が悪い。^[6]

2,6-ピリジンジカルボチオ酸は、二酸二塩化物をピリジン中のH ₂ S溶液で処理することによって合成されます。

NC ₅ H ₃ (COCl) ₂ + 2 H ₂ S + 2 C ₅ H ₅ N → [C ₅ H ₅ NH ⁺ ][HNC ₅ H ₃ (COS)−2] + [C ₅ H ₅ NH]Cl

この反応により、オレンジ色のピリジニウム-2,6-ジカルボチオエートのピリジニウム塩が生成される。この塩を硫酸で処理すると無色のビス（チオカルボン酸）が得られ、これをジクロロメタンで抽出することができる。^[7]

反応

中性pHでは、チオカルボン酸は完全にイオン化しています。チオカルボン酸は、類似のカルボン酸よりも約100倍酸性が強いです。チオ安息香酸のp K _aは2.48で、安息香酸の4.20と比較して高く、チオ酢酸のp K aは_{3.4近くで、}酢酸の4.72と比較して高くなっています。^[8] 対応するチオ酸イオンをアルキル化すると、チオエステルが得られます。^[9]

チオ酢酸の共役塩基であるチオ酢酸塩は、 2段階のプロセスでアルキルハロゲン化物を置換してチオール基を導入するために使用される試薬です。ハロゲン化物は置換されてチオエステル中間体となり、その後加水分解されます。

R−X + CH ₃ COS ⁻ → R−SC(O)CH ₃ + X ⁻

R−SC(O)CH ₃ + H ₂ O → R−SH + CH ₃ CO ₂ H

チオカルボン酸は、有機アジド、ニトロ、イソシアネート化合物などのさまざまな窒素官能基と反応して、温和な条件下でアミドを生成します。^[10]^[11]この方法では、アミド形成アシル置換を開始するために求核性の高いアニリンやその他のアミンを必要としませんが、不安定なチオカルボン酸の合成と取り扱いが必要です。 ^[11]シュミット反応や他の求核攻撃経路とは異なり、アリールまたはアルキルアジドとの反応は [3+2]環化付加で始まります。結果として生じる複素環は N ₂と硫黄原子を追い出し、一置換アミドを与えます。 ^[10]

ハロゲンまたはその同等物（例えば塩化スルフリル）はチオカルボン酸をアシルスルフェニルハライドに酸化する。後者は不安定であり、数時間かけて遊離ハロゲンとジアシルジスルフィドに崩壊する。^[12]

参照

参考文献

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