티오시안산염
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1. 개요
티오시안산염은 황과 질소 사이에 음전하가 공유된 [SCN]⁻ 음이온으로, 다양한 금속과 결합하여 화합물을 형성하는 양쪽성 리간드이다. 티오시안산염은 시안화물과 황 또는 티오황산염의 반응으로 합성되며, 금속 종류에 따라 N-결합 또는 S-결합 착물을 형성한다. 생체 내에서는 시안화물 해독, 인체 방어 시스템, 갑상선 호르몬 조절 등에 관여하며, 분석 및 검출에 철(III) 이온, 코발트(II) 이온 검출, 유기 용매 추출 등의 방법이 사용된다.
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| 티오시안산염 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 화학식 | [SCN]− |
| 몰 질량 | 58.0824 g/mol |
| 다른 이름 | 로다니드 (Rhodanide) 설포사이안산염 (Sulfocyanate) 설포사이아네이트 (Sulphocyanate) 티오사이아나이드 (Thiocyanide) 사이아노설판화물 (Cyanosulfanide) |
| 식별 정보 | |
| CAS 등록번호 | 302-04-5 |
| PubChem CID | 9322 |
| ChEBI | 18022 |
| ChemSpider ID | 8961 |
| IUPHAR 리간드 ID | 4529 |
| UNII | O748SU14OM |
| ChEMBL | 84336 |
| SMILES | [S-]C#N |
| InChI | 1/CHNS/c2-1-3/h3H/p-1 |
| InChIKey | ZMZDMBWJUHKJPS-REWHXWOFAX-M |
| 성질 | |
| 구성 원소 | 황 (S=1) 탄소 (C=1) 질소 (N=1) |
| 외관 | 해당 정보 없음 |
| 밀도 | 해당 정보 없음 |
| 녹는점 | 해당 정보 없음 |
| 끓는점 | 해당 정보 없음 |
| 용해도 | 해당 정보 없음 |
| 열화학 | |
| 표준 생성 엔탈피 (ΔHf) | 76.44 kJ mol−1 (수용액) |
| 엔트로피 | 144.3 J mol−1K−1 (수용액) |
| 열용량 | −40.2 J mol−1K−1 (수용액) |
| 위험성 | |
| 주요 위험 | 해당 정보 없음 |
| 인화점 | 해당 정보 없음 |
| 자연 발화점 | 해당 정보 없음 |
2. 화학적 특성
티오시안산염은 음전하를 황과 질소 사이에 거의 동등하게 공유한다. 따라서 티오시안산염은 황 또는 질소에서 친핵체로 작용할 수 있는 양쪽성 리간드이다.[16] [SCN]−는 두 개(M−SCN−M) 또는 세 개 이상의 금속(>SCN− 또는 −SCN<)을 연결할 수도 있다. 실험적 증거에 따르면 일반적으로 A 종류 금속(경성 산)은 ''N''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있는 반면, B 종류 금속(연성 산)은 ''S''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있다. 반응 속도 및 용해도와 같은 다른 요인들이 관여하는 경우도 있으며, 예를 들어 [Co(NH3)5(NCS)]Cl2와 [Co(NH3)5(SCN)]Cl2와 같이 연결 이성질체 현상이 발생할 수 있다.[17] [SCN]은 약한 리간드로 간주된다. (NCS는 강한 리간드임)[18]
티오시안산 이온은 황 또는 질소 모두 친핵성 시약으로 작용하는 이좌 배위자이다. 경성 산을 형성하는 금속 (예: 크롬(III), 코발트(III), 니켈(II))은 ''N''-결합성 티오시안산 착물을, 연성 산을 형성하는 금속 (예: 은(I), 카드뮴(II), 수은(II))은 ''S''-결합성 티오시안산 착물을 형성하기 쉽다. 반응 속도 및 용해도도 종종 결합의 이성화에 관여한다.[24]
티오시안산은은 결정 속에서
알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 티오시안산염은 대부분 물에 잘 녹으며, 조해성을 띠는 경우도 많다. 그러나 구리(I)염, 은(I)염, 수은(II)염은 물에 잘 녹지 않으며, 납염도 냉수에는 잘 녹지 않는다. 용해도는 염화물의 용해도와 유사하게 나타난다.[1]
물에 잘 녹지 않는 티오시안산염도 과량의 알칼리 금속 티오시안산염이 존재하면 착물을 형성하여 용해도가 증가한다.[1]
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2. 1. 합성
티오시안산염은 시안화물과 황 원소 또는 티오황산염과의 반응으로 합성된다.[1]:
:
티오황산염과 시안화물의 반응은 술포트랜스퍼라제의 일종인 로다네이즈(rhodanese)에 의해 촉매된다.[1] 이 반응은 체내에서 시안화물을 해독하는 작용과 관련이 있다.[1]
2. 2. 구조 및 결합
티오시안산염은 음전하를 황과 질소 사이에 거의 동등하게 공유한다. 따라서 티오시안산염은 황 또는 질소에서 친핵체로 작용할 수 있는 양쪽성 리간드이다. [SCN]−는 두 개(M−SCN−M) 또는 세 개 이상의 금속(>SCN− 또는 −SCN<)을 연결할 수도 있다. 실험적 증거에 따르면 일반적으로 A 종류 금속(경성 산)은 ''N''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있는 반면, B 종류 금속(연성 산)은 ''S''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있다. 반응 속도 및 용해도와 같은 다른 요인들이 관여하는 경우도 있으며, 예를 들어 [Co(NH3)5(NCS)]Cl2와 [Co(NH3)5(SCN)]Cl2와 같이 연결 이성질체 현상이 발생할 수 있다.[17] [SCN]은 약한 리간드로 간주된다. (NCS는 강한 리간드임)[18]티오시안산 이온은 음전하를 황과 질소 사이에 고르게 분포시키고 있기 때문에, 황 또는 질소 모두 친핵성 시약으로 작용하는 이좌 배위자이다. 또한, [SCN]-는 2개(M-SCN-M) 또는 3개( >SCN- 또는 -SCN<)의 금속 원자를 가교할 수도 있다. 경험적으로, 경성 산을 형성하는 금속 (예: 크롬(III), 코발트(III), 니켈(II))은 ''N''-결합성 티오시안산 착물을, 연성 산을 형성하는 금속 (예: 은(I), 카드뮴(II), 수은(II))은 ''S''-결합성 티오시안산 착물을 형성하기 쉽다. 이 밖에, 반응 속도 및 용해도도 종종 결합의 이성화에 관여한다.[24]
2. 3. 성질
알칼리 금속 및 알칼리 토류 금속의 티오시안산염은 대부분 물에 잘 녹으며, 조해성을 띠는 경우도 많다. 그러나 구리(I)염, 은(I)염, 수은(II)염은 물에 잘 녹지 않으며, 납염도 냉수에는 잘 녹지 않는다. 용해도는 염화물의 용해도와 유사하게 나타난다.[1]물에 잘 녹지 않는 티오시안산염도 과량의 알칼리 금속 티오시안산염이 존재하면 착물을 형성하여 용해도가 증가한다.[1]
:
3. 생화학적 역할
티오시안산염은 자연계에 널리 분포하지만, 일반적으로 낮은 농도로 존재한다. 이는 황 순환의 일부이다.[4]
3. 1. 생화학 반응
티오시안산염은 자연계에 널리 분포하지만, 농도는 종종 낮다. 이는 일부 황 순환의 구성 요소이다.티오시안산염 수화효소는 티오시안산염을 카보닐 황화물[4]과 시아네이트로 전환하는 반응을 촉매한다.[5]
3. 2. 의학적 중요성
티오시안산염은 락토퍼옥시다제 효소에 의해 차아티오시안산염 생성에 관여한다.[7][8][9] 이는 인체 방어 시스템에서 중요한 역할을 한다. 낭포성 섬유증 환자의 경우 티오시안산염 결핍으로 인해 인체 방어 시스템이 손상될 수 있다.[10][11][12]티오시안산염은 갑상선의 나트륨-요오드 동반수송체를 경쟁적으로 억제한다.[13] 요오드는 티록신의 필수 구성 요소인데, 티오시안산염은 갑상선 여포 세포로의 요오드화물 수송을 감소시켜 갑상선 호르몬 생성을 줄인다. 따라서 요오드 결핍성 갑상선 기능 저하증 환자는 티오시안산염 함유 식품 섭취를 주의해야 한다.[14]
20세기 초, 티오시안산염은 고혈압 치료에 사용되었으나, 독성 문제로 현재는 사용되지 않는다.[15] 니트로프루시드나트륨은 고혈압 위기 치료에 사용되는 약물로, 체내에서 대사되어 티오시안산염을 생성한다. 로다네이스 효소는 니트로프루시드나트륨과 티오황산염의 반응을 촉매하여 티오시안산염을 형성한다.
4. 분석 및 검출
티오시안산염은 철(III) 이온이나 코발트(II) 이온을 검출하는 데 사용될 수 있다. 철(III) 이온이 포함된 용액에 티오시안산 이온([SCN]−)을 첨가하면, 주로 [Fe(NCS)(H2O)5]2+(펜타아쿠아(티오시아나토-''N'')철(III))이 생성되어 용액이 혈액처럼 붉은색을 띠게 된다.[19] 코발트(II) 이온과 반응하여 청색 착물을 형성한다.
철 및 코발트 티오시안산염 착물은 다이에틸 에테르, 아밀 알코올 등의 유기 용매에 추출될 수 있으며, 이를 통해 강한 색을 띠는 용액에서도 이온을 정량할 수 있다.[21]
4. 1. 철(III) 이온 검출
철(III) 이온이 포함된 용액에 티오시안산 이온([SCN]−)을 첨가하면, 주로 [Fe(NCS)(H2O)5]2+(펜타아쿠아(티오시아나토-''N'')철(III))이 생성되어 용액이 혈액처럼 붉은색을 띠게 된다.[19] 이 외에도 Fe(SCN)3 및 [Fe(SCN)4]−와 같은 다른 수화된 화합물도 소량 생성된다.[19]
이 반응은 철(III) 이온 검출에 활용된다.
4. 2. 코발트(II) 이온 검출
티오시안산염은 코발트(II) 이온과 반응하여 청색 착물을 형성한다. 이 반응은 코발트(II) 이온을 검출하는 데 사용될 수 있다. 티오시안산염은 황 또는 질소에서 친핵체로 작용할 수 있는 양쪽성 리간드이며, [SCN]−는 두 개(M−SCN−M) 또는 세 개 이상의 금속(>SCN− 또는 −SCN<)을 연결할 수 있다. 실험적 증거에 따르면 일반적으로 A 종류 금속(경성 산)은 ''N''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있는 반면, B 종류 금속(연성 산)은 ''S''-결합 티오시안산염 착물을 형성하는 경향이 있다. 반응 속도 및 용해도와 같은 다른 요인들이 관여하는 경우도 있으며, 예를 들어 [Co(NH3)5(NCS)]Cl2와 [Co(NH3)5(SCN)]Cl2와 같이 연결 이성질체 현상이 발생할 수 있다.[17]4. 3. 유기 용매 추출
철 및 코발트 티오시안산염 착물은 다이에틸 에테르, 아밀 알코올 등의 유기 용매에 추출될 수 있으며, 이를 통해 강한 색을 띠는 용액에서도 이온을 정량할 수 있다.[21] 인지질 또는 일부 계면활성제는 티오시안산철을 클로로포름과 같은 염소화 용매로 전달하는 것을 돕는다.[22]5. 관련 화합물
티오시안산 이온(SCN−)의 염과 공유 결합 유도체는 다음과 같다.
| 화합물 | 화학식 | 설명 |
|---|---|---|
| 티오시안산 | HSCN | 티오시안산염의 수소 화합물이다. |
| 티오시안산 칼륨 | KSCN | 칼륨 이온과 결합한 티오시안산염이다. |
| 티오시안산 암모늄 | NH4SCN | 암모늄 이온과 결합한 티오시안산염이다. |
| NaSCN | NaSCN | 나트륨 이온과 결합한 티오시안산염이다. |
| CuSCN | CuSCN | 구리(I) 이온과 결합한 티오시안산염이다. |
| AgSCN | AgSCN | 은 이온과 결합한 티오시안산염이다. |
참조
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Trinuclear Copper Biocatalytic Center Forms an Active Site of Thiocyanate Dehydrogenase
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문서
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논문
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