Tiol

I organisk kjemi er et tiol en forbindelse som inneholder den funksjonelle gruppen bestående av et svovel-atom og et hydrogen-atom (-SH). Denne funksjonelle gruppen omtales enten som en tiol-gruppe eller en sulfhydryl-gruppe. Mer tradisjonelt har tioler blitt kalt merkaptaner.

Kjemi

Tiolgruppen er svovelanalogen til hydroksyl-gruppen (-OH) som fins i alkoholer. Fordi svovel og oksygen hører til samme gruppe i periodesystemet, deler de noen liknende kjemiske bindingsegenskaper. Tiol-kjemien er derfor beslektet med alkohol-kjemi: tioler danner tioetere, tioacetaler og tioestere som er analoge med etere, acetaler og estere. Videre kan en tiol-gruppe reagere med et alken og skape en tioeter. (Tiol-grupper kan faktisk reagere biokjemisk med vinyl-grupper og danne en tioeter-forbindelse.
Svovelatomet i et tiol er ganske nukleofilt, en god del mer enn oksygen-atomet i et alkohol. Tiol-gruppen er nokså sur med en normal pKₐ mellom 10 og 11. I nærvær av en base dannes et tiolat-anion som er en veldig sterk nukleofil. Gruppen og dens tilhørende anion lar seg lett oksidere av reagenser slik som bromin for å gi et organisk disulfid (R-S-S-R) eller gjennom kraftigere reagenser slik som natrium hypokloritt for å danne sulfoniske syrer (RSO₃H).
På grunn av den lille forskjellen i elektronegativitet mellom svovel og hydrogen er en S-H-binding praktisk talt ikke-polar kovalent. Tioler viser liten assosiering gjennom hydrogen-binding. De har lavere kokepunkt og er mindre løselige i vann og andre polare løsemidler enn alkoholer med noenlunde samme vekt.
Mange tioler er fargeløse væsker med en odør som minner om hvitløk. Odøren av tioler er ofte sterk og frastøtende, særlig for dem med lav molekylvekt. Tioler binder seg sterkt til hud-proteiner og er ansvarlige for den uutholdelige, vedvarende odør som kommer fra avføring, råtnende kjøtt og sprayen fra stinkdyr. Naturgass-distributører begynte å tilsette forskjellige slag tioler med stikkende lukt, vanligvis etantiol, til naturgass som i naturlig form er luktfri, etter katastrofen ved New London School i Texas i 1937 som tok livet av flere hundre mennesker. Tioler er også ansvarlige for en kategori av vinfeil forårsaket av en uønsket reaksjon mellom svovel og gjær. Alle tioler har imidlertid ikke ubehagelig lukt. For eksempel grapefrukt-merkaptan som er et monoterpenoid-tiol, er ansvarlig for grapefruktens karakteristiske duft.

Biologisk betydning

Som aminosyren cysteins funksjonelle gruppe spiller tiol-gruppen en viktig rolle i biologiske systemer. Når tiol-gruppene til to cystein-rester (som i monomerer eller konstituerende enheter) kommer nær hverandre i løpet av protein-folding, kan en oksidasjonsreaksjon skape en cystin-enhet med en disulfid-binding (-S-S-). Disulfid-bindinger kan bidra til et proteins tertiærstruktur hvis cysteinene er del av den samme peptid-kjeden, eller bidra til kvaternærstrukturen til flerenhets-proteiner gjennom å danne temmelig kraftige kovalente bindinger mellom ulike peptidkjeder. De tunge og lette kjedene i antistoffer blir holdt sammen av disulfid-broer. Krøllene i kruset hår er et produkt av cystindannelse. Permanenter utnytter cysteinrestenes oksidabilitet. Kjemikaliene som blir brukt ved utretting av hår er reduserende stoffer som reduserer cystindisulfid-broer og frigjør cysteinsulfhydryl-grupper, mens kjemikalier som brukes til hårkrølling er oksidanter som oksiderer cysteinsulfhydryl-grupper og danner cystindisulfid-broer. Sulfhydryl-grupper på et enzyms aktive sted kan dessuten danne ikke-kovalente bindinger med enzymets substrat og bidra til katalytisk aktivitet. Cysteinrester på det aktive stedet er den funksjonelle enheten i cysteinproteaser.

Etymologi

Termen merkaptan kommer fra latin mercurius captans som betyr «holder kvikksølv fanget» fordi -SH-gruppen binder seg tett til grunnstoffet kvikksølv.