羰基硫

羰（ㄊㄤ）基硫（化學式：OCS）又稱氧硫化碳、硫化羰，通常狀態下為有臭雞蛋氣味的無色氣體。它是一個結構上與二硫化碳和二氧化碳類似的無機碳化合物，氣態的OCS分子為直線型，一個碳原子以兩個雙鍵分別與氧原子和硫原子相連。

羰基硫
IUPAC名 Carbon oxide sulfide
英文名	Carbonyl sulfide
別名	氧硫化碳、硫化羰
識別
CAS號	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
性質
化學式	COS
莫耳質量	60.07 g·mol⁻¹
密度	2.51 g/L (氣, 20 °C) 0.985 g/mL (液, 20 °C)
熔點	−139 °C (134 K)
沸點	−50 °C (223 K)
溶解性（水）	54 mL/100 mL (20 °C)
溶解性（其他）	可溶於醇、二硫化碳
偶極矩	0.72 D
結構
晶體結構	三方晶系 (固態)，每個晶胞只含有1個OCS分子
分子構型	氣態分子為直線型
熱力學
ΔfHm⦵298K	−142.0 kJ·mol−1 (氣態)
S⦵298K	231.56 J·K−1·mol−1 (氣態)
熱容	41.50 J·K−1·mol−1 (氣態)
危險性
警示術語	R：R11, R20, R36, R37, R38
MSDS	MSDS
歐盟編號	未列出
主要危害	可燃，吸入羰基硫含量超過100ppm的空氣對身體有害
爆炸極限	12－28%
相關物質
其他陰離子	羰基硒 羰基碲 羰基釙
相關化學品	二氧化碳、二硫化碳
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

羰基硫性質穩定，但會與氧化劑強烈反應，水分存在時也會腐蝕金屬。可燃。有毒，但與硫化氫一樣，會使人對其在空氣中的濃度產生低估。

製取

羰基硫首先由J. P. Couërbe在1841年製得，^[1]但Couërbe將它誤認為是硫化氫和二氧化碳的混合物。1867年，Carl von Than首先對羰基硫進行了分析。

目前羰基硫主要通過下面六種方法製取：

• 常壓、350－450℃和金屬硫化物（如硫化鎳、硫化鉀、硫化鈉）催化下，由摩爾比為3-5:1的一氧化碳與硫磺氣相反應製取。反應0.5－2min，產率可在90%以上。溫度超過1200K時，羰基硫分解為一氧化碳和硫。
• 1.27MPa、125－130℃下，以丁醇為溶劑，用乙酸鈉催化一氧化碳和硫磺的反應而得。反應產率約90%。

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

• 由二硫化碳與尿素在120-160℃下反應製取。反應產率可達90%－98%。
• 由二氧化硫和一氧化碳在760－980℃和木炭催化下反應製取。
• 由硫化氫和二氧化碳在常壓，250－400℃和碳酸鈉、硫酸鉀等催化劑存在下反應製取。
• 實驗室中通常用粉狀硫氰酸鉀／硫氰酸銨和濃硫酸反應製取羰基硫。這個反應會產生大量的副產物，生成的氣態羰基硫經氫氧化鈉吸收，冷卻，在液氦溫度下冷凍抽空提純。^[2]

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

存在及應用

空氣中的羰基硫是全球硫循環中的一環：火山爆發和深海熱液噴口中都會產生羰基硫，羰基硫也以0.5 (±0.05) ppb的濃度微量存在於大氣中。羰基硫也是合成氣的主要含硫雜質之一。大氣中的羰基硫在平流層中被氧化為硫酸。

星際介質中也檢測到了羰基硫的存在。

奶酪和捲心菜亦會產生少量的羰基硫。羰基硫在糧食和種子中的含量一般在0.05-0.1 mg/kg之間。

羰基硫可替代溴甲烷和磷化氫而被用作熏蒸劑。有機合成中，用於合成硫代酸、取代噻唑、殺蟲劑巴丹、除草劑燕麥敵、殺草丹等。石化工業中用作在線儀表的校正氣、標準氣。

由於早期的地球上火山遍布地表，火山爆發非常頻繁，因此羰基硫也被認為是早期地球大氣中的組分之一。最近的研究中，Scripps和Salk研究所的研究人員在有／無空氣和其他物質（比如金屬離子）的條件下，分別將羰基硫通入含有胺基酸的水溶液中，使其在溫和的條件下發生反應，然後在劇烈反應數分鐘後分析產物，結果發現每種環境下都有產率非常高的二肽、三肽和四肽生成。這顯示了羰基硫對胺基酸縮合形成多肽的反應有催化作用，從而在一定程度上對米勒-尤列實驗中產生的胺基酸如何縮合進行了解釋，為生命起源理論補上了重要的一環。^[3]

參考資料

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.

延伸閱讀

• 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.

外部連結

• 羰基硫和生命的起源—生物谷生物頻道．（英文版本 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館））
• 大氣中的羰基硫（英文）