羰基硫

羰（tāng）基硫（化学式：OCS）又称氧硫化碳、硫化羰，通常状态下为有臭鸡蛋气味的无色气体。它是一个结构上与二硫化碳和二氧化碳类似的无机碳化合物，气态的OCS分子为直线型，一个碳原子以两个双键分别与氧原子和硫原子相连。

羰基硫
IUPAC名 Carbon oxide sulfide
英文名	Carbonyl sulfide
别名	氧硫化碳、硫化羰
识别
CAS号	463-58-1  Y
PubChem	10039
ChemSpider	9644
SMILES	O=C=S
InChI	1/COS/c2-1-3
InChIKey	JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYAF
EINECS	207-340-0
ChEBI	16573
KEGG	C07331
性质
化学式	COS
摩尔质量	60.07 g·mol⁻¹
密度	2.51 g/L (气, 20 °C) 0.985 g/mL (液, 20 °C)
熔点	−139 °C (134 K)
沸点	−50 °C (223 K)
溶解性（水）	54 mL/100 mL (20 °C)
溶解性（其他）	可溶于醇、二硫化碳
偶极矩	0.72 D
结构
晶体结构	三方晶系 (固态)，每个晶胞只含有1个OCS分子
分子构型	气态分子为直线型
热力学
ΔfHm⦵298K	−142.0 kJ·mol−1 (气态)
S⦵298K	231.56 J·K−1·mol−1 (气态)
热容	41.50 J·K−1·mol−1 (气态)
危险性
警示术语	R：R11, R20, R36, R37, R38
MSDS	MSDS
欧盟编号	未列出
主要危害	可燃，吸入羰基硫含量超过100ppm的空气对身体有害
爆炸极限	12－28%
相关物质
其他阴离子	羰基硒 羰基碲 羰基钋
相关化学品	二氧化碳、二硫化碳
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

羰基硫性质稳定，但会与氧化剂强烈反应，水分存在时也会腐蚀金属。可燃。有毒，但与硫化氢一样，会使人对其在空气中的浓度产生低估。

制取

羰基硫首先由J. P. Couërbe在1841年制得，^[1]但Couërbe将它误认为是硫化氢和二氧化碳的混合物。1867年，Carl von Than首先对羰基硫进行了分析。

目前羰基硫主要通过下面六种方法制取：

• 常压、350－450℃和金属硫化物（如硫化镍、硫化钾、硫化钠）催化下，由摩尔比为3-5:1的一氧化碳与硫磺气相反应制取。反应0.5－2min，产率可在90%以上。温度超过1200K时，羰基硫分解为一氧化碳和硫。
• 1.27MPa、125－130℃下，以丁醇为溶剂，用乙酸钠催化一氧化碳和硫磺的反应而得。反应产率约90%。

${\displaystyle {\rm {CO+S\rightarrow COS\,}}}$

• 由二硫化碳与尿素在120-160℃下反应制取。反应产率可达90%－98%。
• 由二氧化硫和一氧化碳在760－980℃和木炭催化下反应制取。
• 由硫化氢和二氧化碳在常压，250－400℃和碳酸钠、硫酸钾等催化剂存在下反应制取。
• 实验室中通常用粉状硫氰酸钾／硫氰酸铵和浓硫酸反应制取羰基硫。这个反应会产生大量的副产物，生成的气态羰基硫经氢氧化钠吸收，冷却，在液氦温度下冷冻抽空提纯。^[2]

${\displaystyle {\rm {KSCN+2H_{2}SO_{4}+H_{2}O\rightarrow KHSO_{4}+NH_{4}HSO_{4}+COS\,}}}$

存在及应用

空气中的羰基硫是全球硫循环中的一环：火山爆发和深海热液喷口中都会产生羰基硫，羰基硫也以0.5 (±0.05) ppb的浓度微量存在于大气中。羰基硫也是合成气的主要含硫杂质之一。大气中的羰基硫在平流层中被氧化为硫酸。

星际介质中也检测到了羰基硫的存在。

奶酪和卷心菜亦会产生少量的羰基硫。羰基硫在粮食和种子中的含量一般在0.05-0.1 mg/kg之间。

羰基硫可替代溴甲烷和磷化氢而被用作熏蒸剂。有机合成中，用于合成硫代酸、取代噻唑、杀虫剂巴丹、除草剂燕麦敌、杀草丹等。石化工业中用作在线仪表的校正气、标准气。

由于早期的地球上火山遍布地表，火山爆发非常频繁，因此羰基硫也被认为是早期地球大气中的组分之一。最近的研究中，Scripps和Salk研究所的研究人员在有／无空气和其他物质（比如金属离子）的条件下，分别将羰基硫通入含有氨基酸的水溶液中，使其在温和的条件下发生反应，然后在剧烈反应数分钟后分析产物，结果发现每种环境下都有产率非常高的二肽、三肽和四肽生成。这显示了羰基硫对氨基酸缩合形成多肽的反应有催化作用，从而在一定程度上对米勒-尤列实验中产生的氨基酸如何缩合进行了解释，为生命起源理论补上了重要的一环。^[3]

参考资料

1. Couërbe, J. P. Ueber den Schwefelkohlenstoff. Journal für Praktische Chemie. 1841, 23: 83–124. doi:10.1002/prac.18410230105.
2. Ferm R. J. The Chemistry of Carbonyl sulfide. Chemical Reviews. 1957, 57 (4): 621–640. doi:10.1021/cr50016a002.
3. Luke Leman, Leslie Orgel, M. Reza Ghadiri. Carbonyl Sulfide–Mediated Prebiotic Formation of Peptides. Science. 2004, 306 (5694): 283–286. PMID 15472077. doi:10.1126/science.1102722.

延伸阅读

• Beck, M. T.; Kauffman, G. B. COS and C₃S₂: The Discovery and Chemistry of Two Important Inorganic Sulfur Compounds. Polyhedron. 1985, 4 (5): 775–781. doi:10.1016/S0277-5387(00)87025-4.
• Crutzen, P. The possible importance of COS for the sulfate layer of the stratosphere. Geophys. Res. Lett. 1976, 3: 73–76. doi:10.1029/GL003i002p00073.
• Svoronos P. D. N., Bruno T. J. Carbonyl sulfide: A review of its chemistry and properties. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2002, 41 (22): 5321–5336. doi:10.1021/ie020365n.

外部链接

• 羰基硫和生命的起源—生物谷生物频道．（英文版本 （页面存档备份，存于互联网档案馆））
• 大气中的羰基硫（英文）