Nach der Bearbeitung dieses Unterkapitels sollen Sie in der Lage sein,

• organische Schwefelverbindungen zu erkennen,
• deren Eigenschaften zu erläutern,
• sowie typische Merkmale und Einsatzgebiete aufzählen zu können.

Sauerstoff und Schwefel im PSE

Sauerstoff O und Schwefel S sind im PSE in der gleichen Hauptgruppe angesiedelt. Dennoch existieren wichtige Unterschiede zwischen den beiden Elementen. Sauerstoff befindet sich in der 2. Periode und liegt zweibinding vor. Für das Atom gilt die Oktettregel streng. Schwefel ist in der 3. Periode angesiedelt, kann sowohl neutral, wie auch zwei-, vier- und sechsbindig vorliegen.

Auch hinsichtlich der Elektronegativitäten EN sind Sauerstoff und Schwefel unterschiedlich. Die Elektronegativität von Sauerstoff liegt bei 3.5, währenddessen die von Schwefel bei 2.5 liegt. Dies entspricht dem Trend, dass die Elektronegativität von unten nach oben hin zunimmt.

Das Element Schwefel hat das Symbol S und ist in der 6. Hauptgruppe des Periodensystems (siehe scheLM PSE) angesiedelt. Elemente der 6. Hauptgruppe werden auch als Chalkogene bezeichnet. Elementarer Schwefel liegt als gelber, nichtmetallischer Feststoff vor und kommt auch in vielen Modifikationen vor. So ist das Element Schwefel in bestimmten proteinogenen Aminosäuren und auch Coenzymen enthalten. Als Beispiele hierfür können die beiden Aminosäuren Cystein und Methionin genannt werden. Ein Coenzym mit einem Schwefelatom ist beispielweise das Coenzym A (hier nicht gezeigt).

Beispiele für Aminosäuren mit einem Schwefelatom

Summenformel von Schwefelsäure

Dieser Link muss spaeter noch mal angepasst werden.

Im vorangegangenen Kapitel haben Sie organische Verbindungen mit dem Element Sauerstoff O kennengelernt. Beispiele hierfür sind Alkohole und Ether. Wird das Sauerstoffatom gegen ein Schwefelatom S ausgetauscht, entstehen analoge Schwefelverbindungen.

Die Nomenklatur organischer Schwefelverbindungen entspricht der von organischen Sauerstoffverbindungen, wie bspw. Alkoholen und Ethern.

• Der Rest HS- wird als Mercapto-Gruppe bezeichnet.
  Entsprechende Verbindungen heißen in Analogie zu den Alkoholen (siehe dort) Thiole.
• Der Rest RS- wird als Alkythio- bzw. Alkylsulfanyl-Gruppe bezeichnet.
  Entsprechende Verbindungen heißen in Analogie zu den Ethern Thioether.

Beispiel für einfache Schwefelverbindungen

Als Wortstamm werden die Bezeichnungen -thiol und -thioether analog zu den Substanzklassennamen benutzt.

Durch den Ersatz einer OH-Gruppe in der Schwefelsäure durch einen organischen Rest ensteht formal eine Sulfonsäure:

• Eine Verbindung mit dem Rest RSO₃H wird als Sulfonsäure bezeichnet.
• Eine Verbindung mit dem Rest RSO₃R wird als Sulfonsäureester bezeichnet.

Beispiel für Sulfonsäure und Sulfonsäureester

Sulfonsäuren und deren Derivate haben ein großes Einsatzgebiet in Arzneimitteln und Gerbstoffen. Darüber hinaus werden Sulfonsäuren häufig in Waschmitteln eingesetzt. Die Ester der Sulfonsäuren werden in Weichmachern verwendet.

Eine weitere Gruppe der organischen Schwefelverbindungen stellen die Disulfide dar. Dabei handelt es sich um Verbindungen mit zwei aneinander gebundenen Schwefelatomen.

• Eine Verbindung mit zwei aneinander gebundenen Schwefelatomen R-S-S-R wird als Disulfid bezeichnet.

Allgemeines Struktur eines Disulfids

Beispiel für ein Disulfid: Dimethyldisulfid

Bei den Disulfiden können sowohl Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- sowie auch Organyl-Reste die beiden Schwefelatome umgeben. Sind die beiden Reste R gleich, wird diese Verbindung als symmetrisches Disulfid bezeichnet. Sind die beiden Reste R ungleich, wird diese als unsymmetrisches Disulfid bezeichnet.

Die Bindung zwischen den beiden Schwefelatomen wird hierbei als Disulfid-Brücke bezeichnet. Disulfidbrücken spielen eine bedeutende Rolle in der Proteinstruktur. Sie stabilisieren die Tertiärstruktur und sind in dieser Funktion beispielweise am typischen Aufbau von Insulin und Lipase beteildigt.

Drei weitere organische Schwefelverbindungen sind die Sulfoniumsalze, die Sulfoxide und die Sulfone.

• Eine Verbindung mit einem positiv geladenem Schwefelatom und drei Alkylresten R¹R²R³S⁺ wird als Sulfoniumsalz bezeichnet.
• Eine Verbindung mit einem Schwefelatom, einem Sauerstoffatom und zwei Alkylresten R¹S(=O)R² wird als Sulfoxid bezeichnet.
• Eine Verbindung mit einem Schwefelatom, zwei Sauerstoffatomen und zwei Alkylresten R¹S(=O)₂R² wird als Sulfon bezeichnet.

Beispiele für ein Sulfoniumion, Sulfoxid und Sulfon

Ein Molekül kann mehrere funktionelle Gruppen enthalten. Dann ist eine funktionelle Gruppe die prinzipielle funktionelle Gruppe, die den Namen der Verbindung definiert. Diese wird durch die Nachsilbe gegeben. Alle anderen funktionellen Gruppen werden als Vorsilbe hinzugefügt.

Als prinzipielle Funktionelle Gruppe wird immer diejenige gewählt, die so hoch wie möglich in der folgenden Tabelle steht.

1. "Onium" und ähnlicheKationen.
   1. Sulfonium-Kationen
2. Carbonsäuren, dann ihre Schwefel und Selenderivate
   1. Sulfonsäuren
3. Carbonsäurederivate, dann ihre Schwefel und Selenderivate
   1. Sulfonsäureester
4. Alkohole und Phenole, dann ihre Schwefel-, Selen und Teluranaloga, dann Ihre Ester mit anorganischen Säuren.
   1. Alkohole, Phenole
   2. Thiol, Thiophenol

Einige funktionelle Gruppen werden nicht als prinzipielle funktionelle Gruppen genutzt. Hier nutzt man in komplexen Molekülen ausschließlich die Vorsilben.

1. Ether, und ihre Schwefel-, Selen- und Teluranaloga.
   1. Ether
   2. Thioether
2. Peroxide, und ihre Schwefel-, Selen- und Teluranaloga.
   1. Peroxid
   2. Disulfid
3. Weitere.
   1. -sulfinyl-
   2. -sulfonyl-

Diese Tabellen sind unvollständig und werden in den folgenden Kapiteln fortlaufend ergänzt.