Thioharnstoff

Strukturformel
Struktur von Thioharnstoff
Allgemeines
Name	Thioharnstoff
Andere Namen	Thiocarbamid Sulfoharnstoff Sulfocarbamid Thiourea TH
Summenformel	CH4N2S
Kurzbeschreibung	weißer geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 200-543-5 ECHA-InfoCard 100.000.494 PubChem 2723790 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	76,12 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="GESTIS" />
Dichte	1,41 g·cm−3 bei 20 °C<ref name="GESTIS">Eintrag zu Thioharnstoff in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	176–178 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	Zersetzung<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	137 g·l−1 bei 20 °C<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.000.494">Eintrag zu Thioharnstoff in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​351​‐​361d​‐​411 P: 201​‐​280​‐​301+310​‐​304+340​‐​310​‐​273<ref name="GESTIS" />
MAK	nicht festgelegt<ref name="GESTIS" />
Toxikologische Daten	125 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)<ref name="GESTIS" />
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−89,1 kJ/mol<ref name="CRC90_5_20">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-20.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Thioharnstoff ist ein Derivat des Harnstoffs, dessen Sauerstoffatom durch ein Schwefelatom ersetzt ist.

Geschichte

Die Verbindung wurde erstmals 1869 durch den irischen Chemiker James Emerson Reynolds analog zur Wöhlerschen Harnstoff-Synthese aus Ammoniumthiocyanat hergestellt.<ref name="Reynolds">J. E. Reynolds in J. Chem. Soc.22 (1869) 1.</ref><ref name="Soukup_org">Rolf Werner Soukup: Chemiegeschichtliche Daten organischer Substanzen, Version 2020, S. 156 pdf.</ref>

Gewinnung und Darstellung

Thioharnstoff kann aus Ammoniumthiocyanat gewonnen werden, wobei die Auftrennung von Produkt und Edukt in der Gleichgewichtsreaktion schwierig ist.<ref name="Ullmann" />

Gleichgewicht Ammoniumthiocyanat – Thioharnstoff

Gleichgewicht Ammoniumthiocyanat – Thioharnstoff

Die technische Synthese erfolgt durch das Einleiten von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid in eine wässrige Suspension von Calciumcyanamid.<ref name="Ullmann" />

<math>\mathrm{CaCN_2 + 3\,H_2S \rightarrow Ca(SH)_2 + (NH_2)_2CS}</math>

<math>\mathrm{2\,CaCN_2 + Ca(SH)_2 + 6\,H_2O \rightarrow 2\,(NH_2)_2CS + 3\,Ca(OH)_2}</math>

<math>\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O}</math>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Thioharnstoff bildet farblose und geruchlose Kristalle. Die Verbindung zeigt keinen scharfen Schmelzpunkt, da ab 153 °C eine Umlagerung zum Ammoniumthiocyanat erfolgt.<ref name="Ullmann">Mertschenk, B.; Knott, A.; Bauer, W.: Thiourea and Thiourea Derivatives, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2013; doi:10.1002/14356007.a26_803.pub3.</ref> Die Literatur gibt Schmelzpunkte zwischen 167 °C und 182 °C an.<ref name="Ullmann" /> Thioharnstoff hat bei Raumtemperatur eine orthorhombische Kristallstruktur mit Raumgruppe Pnma (Raumgruppen-Nr. 62)Vorlage:Raumgruppe/62.<ref>M. R. Truter: Comparison of photographic and counter observations for the X-ray crystal structure analysis of thiourea. In: Acta Crystallographica. Band 22, Nr. 4, 1967, S. 556–559, doi:10.1107/S0365110X67001124. </ref> Das Kohlenstoff- und das Schwefelatom liegen auf einer Spiegelebene, sodass das Molekül die Punktgruppensymmetrie C_S besitzt. Es ist beinahe planar und die Symmetrie somit näherungsweise C_2v. Beim Abkühlen des Kristalls<ref>I. Takahashi, A. Onodera, Y. Shiozaki: Structural changes of thiourea in connection with its phase transitions: reappraisal of rigidity and libration of the molecule. In: Acta Crystallographica Section B. Band 46, Nr. 5, 1990, S. 661–664, doi:10.1107/S0108768190006012. </ref> oder bei hohem Druck<ref>T. Asahi, K. Hasebe, A. Onodera: Crystal Structure of the High Pressure Phase VI of Thiourea. In: Journal of the Physical Society of Japan. Band 69, 2000, S. 2895–2899, doi:10.1143/JPSJ.69.2895. </ref> entstehen durch Fest-fest-Phasenübergänge Kristallstrukturen mit anderer Symmetrie.

Chemische Eigenschaften

Thioharnstoff ist eine organische Verbindung und ein Komplexbildner. Er tritt in zwei tautomeren Formen auf. In wässrigen Lösungen dominiert die Thionform (links):

Datei:Thiourea tautomerism.svg

Thion- und Thiolform von Thioharnstoff

Verwendung

Im Jahr 1993 betrug die weltweite jährliche Produktion 10.000 Tonnen.<ref name="WHO">Concise International Chemical Assessment Document (CICAD) für ThioureaVorlage:Abrufdatum</ref> Als reine Verbindung wird Thioharnstoff hauptsächlich (25 % der Produktion) zur Extraktion von Metallen wie Gold und Silber aus Erzen eingesetzt. Außerdem wird er als Hilfsstoff in Diazo-Papier (16 % der Produktion) und als Katalysator zur Isomerisierung von Maleinsäure in Fumarsäure verwendet (12 % der Produktion). Als Reaktant dient Thioharnstoff vor allem zur Herstellung von Thioharnstoffdioxid (27,5 % der Produktion.<ref name="Herwig Hulpke, Herbert A. Koch, Reinhard Nießner">Herwig Hulpke, Herbert A. Koch, Reinhard Nießner: RÖMPP Lexikon Umwelt, 2. Auflage, 2000. Georg Thieme Verlag, 2014, ISBN 3-13-179342-2, S. 795 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>). Weitere wichtige Anwendungen sind:

• Als Glanzzusatz in galvanischen Bädern<ref name="UllmannsEnzyklopädie">Ullmanns Enzyklopädie: Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Wiley Verlag.</ref>
• In der Analytik zum Nachweis von Bismut (Gelbfärbung in salpetersaurer Lösung)<ref name="JanderBlasius">Jander/Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, S. Hirzel-Verlag Stuttgart, 1985.</ref>
• Additiv in Sprengstoffen (Sprengschlamm)<ref name="WHO" />
• Metallveredelung (Kupferveredelung)<ref name="WHO" />
• Metallreinigung (Silberreinigung)<ref name="WHO" />
• Modifikation von Harzen<ref name="WHO" />
• Herstellung von Hilfsstoffen für die Textil- und Farbenindustrie<ref name="WHO" />
• Herstellung von chemischen Zwischenstufen<ref name="WHO" />
• Umsetzen zu Thiobarbituraten (Barbiturate, Arzneimittel wie etwa Thiopental) mittels Diethylmalonsäureesterderivate
• Trennung von n-Alkanen und iso-Alkanen in der Harnstoff-Extraktiv-Kristallisation<ref name="asinger">Friedrich Asinger: Chemie und Technologie der Paraffinkohlenwasserstoffe. Akademie Verlag, 1956, S. 53–59.</ref>

Biologische Bedeutung

Thioharnstoff kann die Enzyme Tyrosinase und Urease hemmen.

Sicherheitshinweise

Thioharnstoff ist als krebserregend, Kategorie 2 (Verdacht auf karzinogene Wirkung beim Menschen) und reproduktionstoxisch, Kategorie 2 (Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen) eingestuft.<ref name="GESTIS" /> Er kann nur sehr schwer mit normalen Abwasserreinigungsmethoden aus Abwässern entfernt werden.

Weblinks

Commons: Thiourea – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references />