مركابتوبنزوثيازول

مركب 2-مركابتوبنزوثيازول هو مركب عضوي كبريتي صيغته الكيميائية C6H4 (NH)SC=S _{. وهو مادة صلبة بيضاء} ، ويُستخدم ككاشف في التخليق العضوي ^{[ 1 ]} ، وخاصةً في عملية فلكنة المطاط بالكبريت . ^{[ 2 ]}

الجزيء مستوٍ الشكل، ويحتوي على رابطة ثنائية C=S، لذا فإن اسم "مركابتو بنزوثيازول" تسمية خاطئة؛ وقد يكون الاسم الأنسب هو "بنزوثيازولين-2-ثيون" . لم تتمكن قياسات المحلول باستخدام مطيافية الرنين النووي المغناطيسي من تحديد وجود متصاوغ الثيول الذي يوحي به الاسم، بل يوجد على شكل ثيون / ديثيوكاربامات ، ويظهر الهيدروجين على النيتروجين في الحالة الغازية والصلبة والمحلول. ^{[ 3 ]} تشير النظرية إلى أن طاقة متصاوغ الثيون أقل بحوالي 39 كيلوجول/مول من طاقة الثيول، وأن ثنائي الثيون المرتبط بروابط هيدروجينية يمتلك طاقة أقل. ^{[ 4 ]} عند درجة حموضة قلوية أعلى من 7، يكون شكل الثيولات منزوع البروتون هو الأكثر وفرة. لم يُلاحظ وجود شكل بروتوني في نطاق درجة الحموضة من 2 إلى 11. ^{[ 5 ]}

تم إنتاج هذا المركب بعدة طرق. صناعيًا، يُصنّع مركب MBT باستخدام عملية كيلي (براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,631,871)، حيث يتفاعل الكبريت والأنيلين وثاني كبريتيد الكربون تحت ضغط ودرجة حرارة مرتفعين في مفاعل دفعي. تتضمن الطريقة الصناعية تفاعل الأنيلين وثاني كبريتيد الكربون عند درجة حرارة عالية بوجود الكبريت، والذي يتم وفقًا لهذه المعادلة المثالية: ^{[ 4 ] [ 1 ]}

C₆H₅NH₂ + _{CS₂ + S} → _C₆H₄ ( _NH ) SC ₌ S ₊ H₂S

الطريقة التقليدية هي تفاعل 2-أمينوثيوفينول وثاني كبريتيد الكربون:

C₆H₄ (NH₂ ) _SH + CS₂ → _C₆H₄ ( _NH ) _{SC =} S _{+ H₂S}

طُوِّرت هذه الطريقة على يد مكتشف المركب، أ. و. هوفمان. ومن الطرق الأخرى التي طورها هوفمان تفاعلات ثاني كبريتيد الكربون مع 2-أمينوفينول ، وتفاعلات هيدروسلفيد الصوديوم مع كلوروبنوزوثيازول. ^{[ 6 ]} وقد أُبلغ عن مزيد من التطورات التركيبية في عشرينيات القرن الماضي، والتي تضمنت إثبات أن فينيل ثنائي ثيوكربامات يتحلل حراريًا إلى مشتق بنزوثيازول. ^{[ 7 ]}

تتضمن عملية تنقية مادة MBT صناعيًا إعادة الترسيب، حيث تُذاب مادة MBT الخام في محلول هيدروكسيد الصوديوم، ثم تُفصل المنتجات الثانوية الشبيهة بالقطران بالترشيح أو الاستخلاص. يُخضع محلول MBT المائي في الصوديوم لمعالجة أكسدة إضافية، إذا لزم الأمر؛ ثم تُرسب مادة MBT باستخدام حمض الكبريتيك وتُرشح (انظر براءة الاختراع الألمانية رقم 2,258,484). يتسرب غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S) من التفاعل عند اكتماله ما لم يتم احتجازه.

قام نيل ستيوارت إسحاق وزميله في مرحلة ما بعد الدكتوراه، فياز محمود داود إسماعيل ، اللذان عملا في جامعة ريدينغ بين عامي 1989 و1991، بتوضيح آلية التفاعل وتحديد المنتجات الثانوية ^{[ 8 ].} وقد تم تحويل هذه العملية من نظام الدفعات إلى نظام التدفق المستمر، وتحسينها باستخدام أساليب القياس الكيميائي. وتقوم شركة شاندونغ يانغجو هواتاي المحدودة بتشغيل هذه العملية المحسّنة في مصنع لإنتاج مادة MBT بطاقة إنتاجية تبلغ 10000 طن. وقد سمحت نتائج المحاكاة بالوصول إلى عملية تصنيع صديقة للبيئة لمادة MBT، مع إنتاج صناعي أمثل، وبالتالي تقليل التلوث الناتج عن هذه العملية الصناعية الهامة. ^{[ 9 ]}

المركب غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه يذوب عند إضافة قاعدة، مما يعكس فقدان البروتون. ^{[ 10 ]} المعالجة بنيكل راني تؤدي إلى إزالة الكبريت الأحادي، مما ينتج عنه بنزوثيازول : ^{[ 4 ]}

C₆H₄ ( _{NH )} SC=S + Ni → C₆H₄ _{( N} ) SCH + NiS

تخضع حلقة البنزو لاستبدال عطري محب للإلكترونات في الموضع بارا بالنسبة للنيتروجين. ^{[ 4 ]}

يؤدي تفاعل الألكلة الكبريتية لمركب مركابتوبنزوثيازول إلى تكوين ثيوإيثر، والذي يمكن أكسدته إلى سلفون. يمهد هذا التسلسل الطريق لتفاعل جوليا المعدل لتكوين الأوليفينات .

يؤدي الأكسدة إلى تكوين ثنائي كبريتيد مركابتوبنزوثيازول. يتفاعل هذا المركب مع الأمينات لإنتاج مشتقات السلفيناميد مثل 2-مورفولينوديثيوبنزوثيازول. تُستخدم هذه المركبات في عملية الفلكنة بالكبريت ، حيث تعمل كمسرعات.

• 
  ثنائي كبريتيد المركابتوبنزوثيازول (MBTS)
• 
  ثنائي سيكلوهكسيل-2-بنزوثيازول سلفيناميد (DCBS)
• 
  مركابتوبنزوثيازول الصوديوم

باستخدام 2-مركابتوبنزوثيازول، تتم عملية الفلكنة للمطاط بكمية أقل من الكبريت وفي درجات حرارة معتدلة، مما ينتج عنه منتج أقوى. وقد أبلغ عن هذا التأثير باحثون في شركتي بيريللي وجوديير للإطارات والمطاط. ^{[ 2 ]} فاز لورين ب. سيبريل بميدالية تشارلز جوديير عام 1942 لأبحاثه حول مركابتوبنزوثيازول.

في عملية البلمرة، يستخدم كمثبط للبلمرة الجذرية، وعامل لنقل السلسلة ، وعامل لإعادة التشكيل، ومادة مضافة للمحفزات الضوئية . ^{[ 11 ]}

وقد استُخدم هذا المركب أيضاً في الماضي في صناعة تعدين الذهب لعملية التعويم الرغوي للذهب من مخلفات الخام كجزء من عملية الاستخلاص. ^{[ 12 ]}

يُستخدم ملح الصوديوم كمبيد حيوي ومادة حافظة في المواد اللاصقة (وخاصةً تلك المصنوعة من اللاتكس والنشا والكازين والغراء الحيواني)، والورق، والمنسوجات. وغالبًا ما يوجد مع ثنائي ميثيل ثنائي ثيوكاربامات الصوديوم ، مثل فانسيد 51. ويُستخدم ملح الزنك كمُسرِّع ثانوي في عملية فلكنة رغوة اللاتكس. ^{[ 13 ]}

يمكن إضافته إلى السوائل الهيدروليكية الزيتية ، وسوائل نقل الحرارة ( الزيوت ، ومضادات التجمد )، وسوائل القطع ، وغيرها من الخلائط كمثبط للتآكل ، وهو فعال للنحاس وسبائك النحاس . ^{[ 14 ]}

كما يُستخدم في طب الأمراض الجلدية البيطرية. ^{[ 15 ]}

في عملية الطلاء الكهربائي، يُستخدم كمُلمّع لحمامات كبريتات النحاس ، بتركيز يتراوح بين 50 و100 ملليغرام/لتر. كما يمكن إضافته إلى حمامات سيانيد الفضة. ^{[ 14 ]}

يتميز مركب ميركابتوبنزوثيازول بانخفاض سميته في الفئران، حيث تبلغ الجرعة المميتة _{الوسطية} (LD50 ) أكثر من 960  ملغم/كغم. ^{[ 4 ]}

في عام 2016، صنفتها منظمة الصحة العالمية على أنها مادة مسرطنة محتملة للإنسان. ^{[ 16 ]}

يُسبب التهاب الجلد التماسي التحسسي . ^{[ 17 ]} يُعد مشتق مورفولينيل مركابتوبنزوثيازول من المواد المسببة للحساسية الموجودة في القفازات الواقية، بما في ذلك قفازات اللاتكس والنتريل والنيوبرين . ^{[ 18 ]}

ينتشر هذا المركب في الهواء نتيجة تآكل إطارات السيارات، ويمكن استنشاقه . [ ^{19 ] تشير} الأدلة إلى أن البنزوثيازولات تتحلل بيولوجيًا بسهولة. ^{[ 20 ]}

لقد تبين منذ زمن بعيد أن البنزوثيازولات تؤثر بقوة على مسار عملية فلكنة المطاط . ^{[ 21 ]}