Μεθανοθειόλη

Ονοματολογία

Η ονομασία «μεθανοθειόλη» (δείτε και την «ιστορία» παρακάτω) προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «μεθ-» δηλώνει την παρουσία ενός (1) ατόμου άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών στο μόριο και η κατάληξη «-θειόλη» φανερώνει ότι περιέχει μια υδροθειομάδα (-SH), ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για θειόλη.

Φυσική παρουσία

Απελευθερώνεται, κατά την παραγωγή χαρτιού, ως παραπροϊόν της διεργασίας μετατροπής του ξύλου σε χαρτοπολτό. Κατά την παραγωγή του πολτού, η λιγνίνη αποπολυμερίζεται με πυρηνόφιλη προσβολή από το υδροθειούχο ανιόν (HS⁻), που είναι ισχυρό πυρηνόφιλο, σε ένα πολύ αλκαλικό μέσο. Ωστόσο, με μια παράπλευρη αντίδραση, το υδροθειούχο ανιόν επιδρά στις μεθοξυομάδες (OCH₃) της λιγνίνης, απομεθυλιώνοντάς τες και παράγοντας ελεύθερες φαινολικές ομάδες (PhO⁻) και απελευθερώνοντας μεθανοθειόλη. Εξαιτίας του βασικού περιβάλλοντος της διεργασίας η παραγώμενη μεθανοθειόλη γρήγορα αποπρωτονιώνεται, σχηματίζοντας μεθυλοθειούχο ανιόν (CH₃S⁻), που είναι επίσης ισχυρό πυρηνόφιλο και αντιδρά περεταίρω, σχηματίζοντας διμεθυλοθειαιθέρα (DMS, Me₂S). Οι ενώσεις αυτές παραμένουν στο μαύρο υπόλειμμα και καίγονται στο λέβητα ανάκτησης, όπου οι θειούχες ενώσεις ανακτώνται με τη μορφή του θειούχου νατρίου (Na₂S).
Η μεθανοθειόλη απελευθερώνεται, ακόμη, από την αποσύνθεση οργανικής ύλης στα έλη και βρίσκεται στη λιθανθρακόπισσα, στο φυσικό αέριο και στο αργό πετρέλαιο ορισμένων περιοχών. Υπάρχει, επίσης, σε διάφορα φυτά, και ιδιαίτερα σε λαχανικά, όπως τα ρεπάνια.
Στο επιφανειακό θαλάσσιο νερό, η μεθανοθειόλη είναι ένα προϊόν αποσύνθεσης από άλγη του μεταβολίτη διμεθυλοσουλφωνιοπροπανικό οξύ [DMSP, (CH₃)₂S⁺CH₃CH₂COO⁻]. Τα θαλάσσια βακτήρια φαίνεται ότι αποσυνθέτουν το πρωτεϊνικό θείο, αρχικά σε DMSP και τελικά σε μεθανοθειόλη. Ωστόσο, η συγκέντρωση μεθανοθειόλης στο θαλάσσιο νερό είναι σχετικά μικρή, συνήθως, μικρότερη από 300 μmole/lit. Αυτό συμβαίνει, γιατί άλλα βακτηρίδια μετατρέπουν τη μεθανοθειόλη σε διμεθυλοθειαιθέρα, αν και ο περισσότερος από τον τελευταίο παράγεται από άλλη ξεχωριστή μεταβολική οδό διάσπασης θειούχων οργανικών υλών. Τόσο η μεθανοθειόλη, όσο και ο διμεθυλοθειαιθέρας μεταβολίζονται επίσης από ορισμένα μικρόβια, σχηματίζοντας μεθάνιο (CH₄) και υδρόθειο (H₂S), σε ανοξικές συνθήκες (δηλαδή σε συνθήκες σχετικής απουσίας οξυγόνου).

Η μεθανοθειόλη ως παραπροϊόν του μεταβολισμού των σπαραγγιών

Η μεθανοθειόλη είναι ένα παραπροϊόν του μεταβολισμού των σπαραγγιών. Η ικανότητα αυτή παραγωγής μεθανοθειόλης, που ανιχνεύεται στα ούρα, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών θεωρούνταν κάποτε ότι είναι ένα γενετικό χαρακτηριστικό. Ωστόσο, πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι η ιδιαίτερη οσμή των ούρων, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών, είναι στην πραγματικότητα ένα φαινόμενο που ισχύει για όλους τους ανθρώπους, ενώ η ικανότητα να ανιχνεύεται  μεθανοθειόλη στα ούρα τους, μετά την κατανάλωση σπαραγγιών, είναι πράγματι ένα γενετικό χαρακτηριστικό (δηλαδή ορισμένων μόνο ανθρώπων). Τα χημικά χαρακτηριστικά που είναι υπεύθυνα για την αλλαγή της οσμής των ούρων φαίνονται 15 λεπτά μετά την κατανάλωση σπαραγγιών.

Βιομηχανική

Με επίδραση υδροθείου (H₂S) σε μεθανόλη (CH₃OH), παρουσία διοξειδίου του θορίου (ThO₂) ή άλλου στερεού όξινου (κατά Λιούις) καταλύτη, όπως η αλουμίνα (Al₂O₃), παράγεται μεθανοθειόλη:

Από αλομεθάνιο

Με επίδραση όξινου θειούχου καλίου (KHS) σε αλομεθάνιο (CH₃X) παράγεται μεθανοθειόλη:
Η αντίδρσση αυτή, όμως, δεν είναι και τόσο αποτελεσματική, γιατί υπάρχει η ακόλουθη παράπλευρη αντίδραση, που ελαττώνει την απόδοση της παραπάνω:
Καλύτερα αποτελέσματα έχει η επίδραση θειουρίας (CS(NR₂)₂) και στη συνέχεια αλκαλική υδρόλυση του ενδιάμεσου προϊόντος:
Μια άλλη δυνατότητα είναι η μετατροπή του αλομεθανίου πρώτα σε οργανομεταλική ένωση, μετά επίδραση στοιχειακού θείου και τέλος υδρόλυση της μεθυλοθειομεταλλικής ένωσης που προκύπτει. Για παράδειγμα, με χρήση λιθίου, έχουμε:

Από μεθυλένιο

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH₂], δηλαδή CH₃Cl + KOH ή με φωτόλυση CH₂N₂) σε υδρόθειο (H₂S), παράγεται μεθανοθειόλη:

Μεθανοθειολικά άλατα

1. Η μεθανοθειόλη συμπεριφέρεται ως ασθενές οξύ, οπότε σχηματίζει μεθανοθειολικά άλατα (ή «μεθυλομερκαπτίδια») με βάσεις, όπως το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH):
2. Παράγει, επίσης, άλατα και με ορισμένα οξείδια, όπως το οξείδιο του υδραργύρου (HgO):

Θειολεστέρες

Όπως οι αλκοόλες παράγουν εστέρες με οξέα, έτσι και οι θειόλες παράγουν θειολεστέρες με αυτά. Π.χ. με επίδραση καρβοξυλικών οξέων σε μεθανοθειόλη:

Θειοκετάλες

Με επίδραση καρβονυλικών ενώσεων παράγονται θειοκετάλες:

Προσθήκη σε οξιράνιο

Με επίδραση σε οξιράνιο παράγεται 2-μεθυλοθειαιθανόλη:

Διμεθυλοδιθειαιθέρας

Με επίδραση χλωριούχου χαλκού (CuCl₂) παράγεται διμεθυλοδιθειαιθέρας:

Μεθανοσουλφονικό οξύ

Με οξείδωση μεθανοθειόλης παράγεται μεθανοσουλφονικό οξύ (CH₃SO₃H):

Αποθείωση

1. Με επίδραση φωσφορώδη τριαιθυλεστέρα [(CH₃CH₂O)₃P] παράγεται μεθάνιο (CH₄):
2. Με επίδραση υδρογόνου και με καταλύτη νικέλιο (μέθοδος αποθείωσης Raney) παράγεται μεθάνιο (CH₄):

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται αιθανοθειόλη και διμεθυλοθειαιθέρας:

Εφαρμογές

Η μεθανοθειόλη χρησιμοποιείται κυρίως για τη σύνθεση  μεθειονίνης, που χρησιμοποιείται ως διαιτητικό πρόσθετο των πουλερικών και άλλων οικότροφων ζώων. 
Η μεθανοθειόλη χρησιμοποιήθηκε, επίσης, στις  βιομηχανίες παραγωγής πλαστικού, καθώς και ως πρόδρομη ένωση ορισμένων εντομοκτόνων. Χρησιμοποιήθηκε, ακόμη, παλιά σε ορυχεία: Σε περίπτωση κινδύνου, απελευθερώνονταν και η οσμή της αποτελούσε σημάδι συναγερμού για το προσωπικό. Επίσης, προστίθεται ως οσμοθέτης στο φυσικό αέριο, στο φωταέριο και στο υγραέριο, για να αποκτήσουν οσμή και να εντοπίζονται έτσι πιο εύκολα οι τυχόν διαρροές τους.

Ασφάλεια

Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι πολύ τοξική, επηρεάζοντας το κεντρικό νευρικό σύστημα. Η διαπεραστική της οσμή παρέχει προειδοποίηση, αλλά μόνο όταν βρίσκεται ήδη σε επικίνδυνες συγκεντρώσεις. Ως ελάχιστο όριο ανίχνευσης της οσμής της αναφέρονται το 1 ppb. Στις ΗΠΑ το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο έκθεσης στη μεθανοθειόλη είναι 10 ppm.
Η μεθανοθειόλη εμπλάκηκε σε ένα θανατηφόρο δυστύχημα, που κόστησε τη ζωή σε τέσσερεις (4) εργαζόμενους, και τη νοσηλεία σε νοσοκομείο ενός πέμπτου, στις εγκαταστάσεις της εταιρείας DuPont στη Λα Πόρτε του Τέξας, κοντά στο Χιούστον, στις 15 Νοεμβρίου του 2014.