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α-硫辛酸化学特性解析
2025/07/31·StepFun can make mistakes, check important info.
这是一种化学物质,其摩尔质量在205到210之间,沸点为160~165℃,化学式中含有四种元素,且硫元素的数量为2。该化学物质在1950-1955年首次被分离为晶体,请问:该化学物质的名字是?
Reason
思考过程

我们正在寻找一种化学物质,满足以下条件:

  1. 摩尔质量在205到210 g/mol之间。
  2. 沸点在160~165℃。
  3. 化学式中含有四种元素,且硫元素的数量为2。
  4. 在1950-1955年首次被分离为晶体。

首先,因为硫元素的数量为2,我们可以考虑常见的含硫化合物,特别是含有两个硫原子的化合物。常见的含硫化合物包括硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、有机硫化物(如硫醚、二硫化物)等。但题目要求含有四种元素,所以可能是有机硫化合物,其中包含碳、氢、硫,还有另一种元素,比如氧或氮。

设化学式为 C_a H_b O_c N_d S_2,其中S2是固定的。摩尔质量=12a + b + 16c + 14d + 32*2 = 12a + b + 16c + 14d + 64
摩尔质量在205~210之间,所以:
205 ≤ 12a + b + 16c + 14d + 64 ≤ 210
即:141 ≤ 12a + b + 16c + 14d ≤ 146

因为b是氢原子数,通常对于有机化合物,b的数量级与a相关(例如烷烃是2a+2,烯烃2a等),但这里还有氧和氮,所以需要具体考虑。

另外,沸点在160~165℃,这是一个中等沸点,可能是中等分子量的有机化合物。

考虑到在1950-1955年首次被分离为晶体,这个时间点可能是一个线索,我们可以考虑那个时期发现的含硫化合物。

常见的含有两个硫原子的化合物:

  • 二硫化物:如二甲基二硫(CH3SSCH3),摩尔质量=94,太小。
  • 二硫化碳(CS2),摩尔质量76,只有两种元素,而且沸点46℃,不符合。
  • 硫代硫酸钠(Na2S2O3),摩尔质量158,但含有三种元素(Na, S, O),而且沸点不适用(因为是盐,加热分解)。

我们需要四种元素,所以可能是有机物,除了C、H、S外,还有O或N。

考虑二硫代氨基甲酸盐类?例如福美双(thiram)是一种二硫代氨基甲酸盐,化学式是C6H12N2S4,含有四种元素(C、H、N、S),但是有4个硫原子,而我们只需要2个。

重新考虑:我们只需要2个硫原子。所以可能是分子中含有两个硫原子,但其他元素包括C、H和另一种元素(O或N)。

尝试设定可能的分子式:

假设没有氮(d=0),则分子式为C_a H_b O_c S_2。
摩尔质量:12a + b + 16c + 64 = 205~210
所以 12a + b + 16c = 141~146

因为b通常为偶数,且c也通常较小。我们尝试不同的c值:

c=0:12a + b = 141~146
可能的a:因为12a大约在141~146,所以a=12(12*12=144),则b=141-144=-3(不可能)或者146-144=2,那么b=2?那么分子式C12H2S2,但氢原子数太少,不现实。

c=1:12a + b + 16 = 141~146 => 12a+b=125~130
12a在125~130,a=10(120)则b=5~10(取中间值,比如b=8)?那么分子式C10H8O S2,摩尔质量=12*10+8+16+64=120+8+16+64=208。这个在范围内。
但是,C10H8O S2,这个分子式对应的化合物是什么?我们需要沸点在160~165℃。

c=2:12a+b+32=141~146 => 12a+b=109~114
12a在109~114,a=9(108)则b=1~6(比如b=2,则110;b=6,则114)。分子式C9H2O2S2,摩尔质量=12*9+2+32+64=108+2+32+64=206。但是氢太少,不稳定。
a=10(120)则超过114,所以a只能取9,但b最小为0,最大为6,但C9H6O2S2(假设b=6)摩尔质量=108+6+32+64=210,刚好。那么分子式C9H6O2S2。

c=3:12a+b+48=141~146 => 12a+b=93~98
a=8(96)则b在-3到2之间,不可能。
a=7(84)则b=9~14,分子式C7H10O3S2,摩尔质量=12*7+10+48+64=84+10+48+64=206。可以。

c=4:12a+b+64=141~146 => 12a+b=77~82
a=6(72)则b=5~10,分子式C6H8O4S2,摩尔质量=72+8+64+64=208。可以。

但我们需要考虑实际存在的化合物,并且沸点在160~165℃。

现在考虑含有氮的情况(d≥1):
分子式C_a H_b O_c N_d S_2,摩尔质量:12a+b+16c+14d+64=205~210
所以12a+b+16c+14d=141~146

取d=1:
12a+b+16c+14=141~146 => 12a+b+16c=127~132
尝试c=0:12a+b=127~132,a=10(120)则b=7~12,分子式C10H10N S2(b=10),摩尔质量=120+10+14+64=208。
c=1:12a+b+16=127~132 => 12a+b=111~116
a=9(108)则b=3~8,分子式C9H4ON S2(取b=4)摩尔质量=108+4+16+14+64=206。
c=2:12a+b+32=127~132 => 12a+b=95~100
a=8(96)则b=-1~4,只能b=4(100),分子式C8H4O2N S2,摩尔质量=96+4+32+14+64=210。
c=3:12a+b+48=127~132 => 12a+b=79~84
a=6(72)则b=7~12,分子式C6H8O3N S2,摩尔质量=72+8+48+14+64=206。

d=2:
12a+b+16c+28=141~146 => 12a+b+16c=113~118
c=0:12a+b=113~118,a=9(108)则b=5~10,分子式C9H10N2S2,摩尔质量=108+10+28+64=210。
c=1:12a+b+16=113~118 => 12a+b=97~102
a=8(96)则b=1~6,分子式C8H2ON2S2(b=2)摩尔质量=96+2+16+28+64=206。
c=2:12a+b+32=113~118 => 12a+b=81~86
a=6(72)则b=9~14,分子式C6H10O2N2S2,摩尔质量=72+10+32+28+64=206。

d=3:12a+b+16c+42=141~146 => 12a+b+16c=99~104
这个值比较小,a可以取8(96)但加上16c和42,会超过,所以a要小一点。
c=0:12a+b=99~104,a=8(96)则b=3~8,分子式C8H4N3S2,摩尔质量=96+4+42+64=206(取b=4)。
c=1:12a+b+16=99~104 => 12a+b=83~88
a=7(84)则b=-1~4,取b=4,分子式C7H4O N3 S2,摩尔质量=84+4+16+42+64=210。

以上我们得到了很多可能的分子式,但我们需要找到在1950-1955年被首次分离为晶体,并且沸点在160~165℃的化合物。

现在,我们考虑历史上在1950-1955年分离的含硫化合物。一个著名的化合物是青霉素,但青霉素的分子量一般在300以上,而且硫原子数不一定是2。

另一个可能是二硫氰基甲烷(methylenedithiocyanate),但它的分子量较小(CH2(SCN)2,摩尔质量=12+2+76*2=166),且沸点可能不符合。

我们重新考虑,可能是一种二硫代羧酸酯类化合物。例如,福美双(thiram)是在1930年代发现的,但它的分子式是C6H12N2S4,有4个硫原子。

另一种可能是二硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiuram disulfide),实际上就是福美双,化学式C6H12N2S4,摩尔质量240,超过了210。

我们注意到题目要求硫原子数为2,所以福美双不符合(它有4个硫原子)。

重新考虑,我们可能遗漏了一个重要的化合物:2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole)?它的分子式是C2H2N2S3,含有3个硫原子,不符合。

有没有可能是二硫脲(thiocarbohydrazide)?分子式CH6N4S,只有1个硫原子。

我们考虑一下1,2-二硫杂环戊烷(1,2-dithiolane)类化合物?例如,α-硫辛酸(alpha-lipoic acid),它的分子式是C8H14O2S2,摩尔质量206.33,沸点大约在160-165℃吗?α-硫辛酸的熔点是60-62℃,沸点并没有在160-165℃的记载(实际上它常压下会分解)。而且α-硫辛酸是在1950年代被分离的吗?

根据历史,α-硫辛酸是在1951年由Lester Reed等人从肝脏提取物中分离出来的。所以时间符合1950-1955年。

α-硫辛酸的分子式:C8H14O2S2,摩尔质量=12*8+14+32+64=96+14+32+64=206。符合摩尔质量范围。
沸点:由于它容易分解,通常没有确切的沸点,但减压蒸馏的沸点数据?我们查一下:在1 mmHg下沸点为160-165℃(这个数据需要确认,但题目给的是常压沸点吗?题目没有说明,通常指常压沸点)。但是题目没有说明是常压,所以可能是减压下的沸点。而且题目只要求沸点为160~165℃,没有说明压力,所以可能包括减压条件。

α-硫辛酸在1951年首次被结晶分离。因此,它符合所有条件。

验证沸点:根据文献,α-硫辛酸在常压下加热会分解,但在减压下可以蒸馏。一些文献提到其沸点:在0.1 mmHg(约0.013kPa)时沸点为90-95℃,但另一种说法是在0.6毫米汞柱下沸点为154-160℃(接近题目要求)。然而,题目要求的沸点范围160-165℃,可能是减压下的数据。由于题目没有说明压力,我们可以认为这个沸点是在减压下测定的。

另外,α-硫辛酸含有四种元素:C, H, O, S(硫原子数为2)。

因此,答案应该是α-硫辛酸(alpha-lipoic acid),也称为硫辛酸(lipoic acid)。

但我们需要确认是否还有其他化合物符合条件。例如,我们之前还得到C6H8O4S2(己二酸二硫代物?)或C7H10O3S2等,但这些化合物并不知名,而且没有在1950-1955年被分离的记录。

所以,最可能的答案是α-硫辛酸。

结论:该化学物质的名字是α-硫辛酸(alpha-lipoic acid)。

根据给定的条件,该化学物质的摩尔质量在205到210 g/mol之间,沸点为160~165℃,化学式中含有四种元素且硫原子数为2,并且在1950-1955年首次被分离为晶体。经过分析,符合条件的物质是α-硫辛酸(alpha-lipoic acid),也称为硫辛酸(lipoic acid)。

验证依据:

  1. 化学式:C₈H₁₄O₂S₂(元素:C、H、O、S,硫原子数=2)。
  2. 摩尔质量:206.33 g/mol(在205~210范围内)。
  3. 沸点:在减压条件下(如0.6 mmHg)沸点为154~160℃,接近给定范围(160~165℃)。常压下易分解,因此文献常记录减压沸点。
  4. 首次分离:1951年由Lester Reed团队从肝脏提取物中首次分离并结晶(在1950-1955年范围内)。
  5. 其他特性:是一种天然存在的有机硫化合物,常用于抗氧化剂和代谢辅因子。

备注:

  • 该化合物在1950年代被分离是生物化学领域的重要发现,常用于治疗糖尿病和神经系统疾病。
  • 沸点数据基于减压蒸馏记录,若问题中沸点未指定压力条件,通常可涵盖减压数据。

如果有其他候选物质需要排除或进一步验证,可提供更多细节。