Bisulfit

Ej att förväxla med Bisulfide eller Hydrosulfite .

Jämviktsreaktion som relaterar de två tautomererna av bisulfit.

Bisulfitjonen ( IUPAC -rekommenderad nomenklatur: vätesulfit ) är jonen HSO
⁻ ₃ . Salter som innehåller HSO
⁻ ₃ -jonen är också kända som "sulfitluter". Natriumbisulfit används omväxlande med natriummetabisulfit (Na ₂ S ₂ O ₅ ). Natriummetabisulfit löses i vatten för att ge en lösning av Na ⁺ HSO
⁻ ₃ .

Na2S2O5 + H2O _→ 2 Na [ _{HS03 ]} _ _{_ _}  

Strukturera

Bisulfitanjonen finns i lösning som en blandning av två tautomerer . En tautomer har protonen fäst vid ett av de tre syrecentra. I den andra tautomeren ligger protonen på svavel. Den S-protonerade tautomeren har C _3v symmetri . Den O-protonerade tautomeren har endast C _s symmetri.

Reaktioner

Tautomerisering

Det finns två tautomerer av bisulfit. De interkonverterar lätt men kan karakteriseras individuellt med olika spektroskopiska metoder. De har observerats med ^17O - NMR spektroskopi:

HSO ₃ ⁻ ${\ce {<=>>}}$ SO ₂ (OH) ⁻ K = 4,2

Syra-bas-reaktioner

Lösningar av bisulfit framställs vanligtvis genom behandling av svaveldioxid med vattenbaserad bas:

SO ₂ + OH ⁻ → HSO
⁻ ₃

HSO
⁻ ₃ är den konjugerade basen av svavelsyra , (H ₂ SO ₃ ).

HSO
⁻ ₃ är en svag sur art med ett p Ka _. på 6,97 Dess konjugatbas är sulfit , SO
²⁻ ₃ :

HSO
⁻ ₃ ⇌ SO
²⁻ ₃ + H ⁺

Uttorkning/hydreringsjämvikter

Försökt isolering av de vanliga salterna av bisulfit resulterar i uttorkning av anjonen med bildning av metabisulfit ( S
₂ O
²⁻ ₅ ), även känd som disulfit:

2 HSO
⁻ ₃ ⇌ S
₂ O
²⁻ ₅ + H ₂ O

På grund av denna jämvikt kan vattenfria natrium- och kaliumsalter av bisulfit inte erhållas. Det finns dock några rapporter om vattenfria bisulfiter med stora motjoner .

Struktur av disulfit (alias metabisulfit) jon.

Redoxreaktioner

Bisulfit är ett bra reduktionsmedel , speciellt för syrgasskrubbning:

2 HSO
⁻ ₃ + O ₂ → 2 SO
²⁻ ₄ + 2 H ⁺

Dess reducerande egenskaper utnyttjas för att fälla ut guld från aurinsyra (guld löst i aqua regia ) och reducera krom(VI) till krom(III). Vid klorering av vatten används natriumbisulfit för att minska kvarvarande "klor", vilket kan ha en negativ inverkan på vattenlivet.

Organisk syntes

Inom organisk kemi används " natriumbisulfit " för att bilda addukter med aldehyd och med vissa cykliska ketoner . Dessa addukter är a- hydroxisulfonsyror . Denna reaktion är användbar för separation och rening av aldehyder. Bisulfitaddukterna är laddade och är därför mer lösliga i polära lösningsmedel. Reaktionen kan reverseras i bas eller stark syra. Exempel på sådana förfaranden beskrivs för bensaldehyd , 2-tetralon , citral , etylestern av pyrodruvsyra och glyoxal . I ringexpansionsreaktionen av cyklohexanon med diazald rapporteras bisulfitreaktionen möjliggöra differentiering mellan den primära reaktionsprodukten cykloheptanon och huvudföroreningen cyklooktanon.

En annan användning av bisulfit i organisk kemi är som ett milt reduktionsmedel , till exempel för att ta bort spår eller överskottsmängder av klor , brom , jod , hypokloritsalter , osmatestrar , kromtrioxid och kaliumpermanganat . Natriumbisulfit är ett avfärgningsmedel i reningsprocedurer eftersom det reducerar starkt färgade oxidationsmedel, konjugerade alkener och karbonylföreningar.

Bisulfit är också nyckelingrediensen i Bucherer-reaktionen . I denna reaktion omvandlas en aromatisk hydroxylgrupp till motsvarande amingrupp . Detta är en reversibel reaktion . Det första steget i denna reaktion är en additionsreaktion av natriumbisulfit till en aromatisk dubbelbindning . Bucherers karbazolsyntes är en relaterad organisk reaktion som använder natriumbisulfit som reagens.

Bisulfit DNA-sekvensering

Ytterligare information: Bisulfitsekvensering

Den kemiska reaktionen som ligger till grund för den bisulfitmedierade omvandlingen av cytosin till uracil.

Natriumbisulfit används i analysen av metyleringsstatusen för cytosiner i DNA .

I denna teknik deaminerar natriumbisulfit cytosin till uracil , men påverkar inte 5-metylcytosin , en metylerad form av cytosin med en metylgrupp bunden till kol 5.

När det bisulfitbehandlade DNA:t amplifieras via polymeraskedjereaktion , amplifieras uracilen som tymin och de metylerade cytosinerna amplifieras som cytosin. DNA-sekvenseringstekniker används sedan för att läsa sekvensen av det bisulfitbehandlade DNA:t. De cytosiner som läses som cytosiner efter sekvensering representerar metylerade cytosiner, medan de som läses som tyminer representerar ometylerade cytosiner i det genomiska DNA:t.