ในทางเคมีไดซัลไฟด์ (หรือdisulphideในภาษาอังกฤษแบบ บริติช ) คือสารประกอบที่มีหมู่ฟังก์ชันR− S−S −R′ หรือS²⁻ ₂แอน ไอออน ในเคมีอนินทรีย์แอนไอออนนี้พบได้ในแร่ไพไรต์ทั่วไป แต่พบได้ยากในที่อื่น สารประกอบที่มีรูปแบบR−S−S−Hมักเรียกว่าเพอร์ซัลไฟด์แทน

พันธะไดซัลไฟด์ยังพบได้ทั่วไปในรูปแบบการดัดแปลงหลังการสังเคราะห์โปรตีน อีกด้วย

สารประกอบไดซัลไฟด์อินทรีย์บางชนิด

ซิสทีนสารเชื่อมโยงในโปรตีนหลายชนิด

กรดไลโปอิกซึ่งเป็นโคแฟคเตอร์ของเอนไซม์

ไดฟีนิลไดซัลไฟด์ ( C ₆ H ₅ ) ₂ S ₂ไดซัลไฟด์อินทรีย์ทั่วไป

ไดซัลไฟด์มี มุมไดเฮดรัล C–S–S–C ที่เข้าใกล้ 90° ความยาวพันธะ S–S คือ 2.03 Å ในไดฟีนิลไดซัลไฟด์ [ ^{1 ] คล้าย}กับในกำมะถันธาตุ

ไดซัลไฟด์โดยทั่วไปจะมีโครงสร้างสมมาตร แต่ก็อาจมีโครงสร้างไม่สมมาตรได้เช่นกัน ไดซัลไฟด์สมมาตรคือสารประกอบที่มีสูตรเคมีRSSRไดซัลไฟด์ส่วนใหญ่ที่พบในเคมีอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบหลักมักเป็นไดซัล ไฟด์สมมาตร ส่วน ไดซัลไฟด์ไม่สมมาตร (เรียกอีกอย่างว่าเฮเทอโรไดซัลไฟด์หรือไดซัลไฟด์ผสม ) คือสารประกอบที่มีสูตรเคมีRSSR'ไดซัลไฟด์ไม่สมมาตรพบได้น้อยในเคมีอินทรีย์ แต่ไดซัลไฟด์ในธรรมชาติหลายชนิดมีโครงสร้างไม่สมมาตร

ไดซัลไฟด์สามารถเป็นส่วนประกอบของวงแหวนได้กรดไลโปอิกซึ่งเป็น1,2-ไดไทโอเลนเป็นตัวอย่างสำคัญ วงแหวนที่มีไดซัลไฟด์มากกว่าหนึ่งตัวมักจะมีแนวโน้มที่จะเกิดพอลิเมอไรเซชัน^{[ 2 ]}

ไทอูแรมไดซัลไฟด์ซึ่งมีสูตร (R ₂ NCSS) ₂เป็นไดซัลไฟด์ แต่มีพฤติกรรมที่แตกต่างออกไปเนื่องจากหมู่ ไทโอคาร์บอนิล

พันธะไดซัลไฟด์มีความแข็งแรง โดยมีพลังงานการแยกพันธะ โดยทั่วไป อยู่ที่ 60 kcal/mol (251 kJ mol ⁻¹ ) อย่างไรก็ตามพันธะไดซัลไฟด์นั้นอ่อนกว่าพันธะC−CและC−H ประมาณ 40% จึงมักเป็น "จุดอ่อน" ในโมเลกุลหลายชนิด ยิ่งไปกว่านั้น พันธะ S−S ยังไวต่อการแตกตัวเนื่องจากสะท้อนถึงความสามารถในการโพ ลาไร ซ์ ของซัลเฟอร์สองวาเลนซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารรีเอเจนต์ที่มีขั้ว ทั้งอิเล็กโทรไฟล์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งนิวคลีโอไฟล์ (Nu): ^{[ 3 ]}$${\displaystyle {\ce {RS-SR + Nu- -> RS-Nu + RS-}}}$$

พันธะไดซัลไฟด์มีความยาวประมาณ 2.05  อังสตรอมยาวกว่า พันธะ C−C ประมาณ 0.5 อังสตรอม การหมุน รอบแกน S−Sมีอุปสรรคต่ำ ไดซัลไฟด์แสดงความชอบอย่างชัดเจนต่อมุมไดเฮดรัลที่เข้าใกล้ 90° เมื่อมุมเข้าใกล้ 0° หรือ 180° ไดซัลไฟด์จะเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ดีกว่าอย่างเห็นได้ชัด

ไดซัลไฟด์ที่หมู่ R ทั้งสองเหมือนกันเรียกว่าไดซัลไฟด์สมมาตร ตัวอย่างเช่นไดฟีนิลไดซัลไฟด์และไดเมทิลไดซัลไฟด์เมื่อหมู่ R ทั้งสองไม่เหมือนกัน สารประกอบนั้นจะเรียกว่าไดซัลไฟด์อสมมาตรหรือไดซัลไฟด์ผสม^{[ 4 ]}

แม้ว่าการเติมไฮโดรเจนลงในไดซัลไฟด์มักจะไม่สามารถทำได้ในทางปฏิบัติ แต่ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้ก็สามารถใช้วัดศักยภาพรีดอกซ์มาตรฐานของไดซัลไฟด์ได้:

${\displaystyle {\ce {RSSR + H2 -> 2 RSH}}}$

ค่านี้อยู่ที่ประมาณ −250 มิลลิโวลต์ เมื่อ เทียบกับ อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐาน (pH = 7) ในขณะที่ศักย์รีดักชันมาตรฐานของเฟอร์โรดอกซินอยู่ที่ประมาณ −430 มิลลิโวลต์

พันธะไดซัลไฟด์มักเกิดขึ้นจากการออกซิเดชันของ หมู่ ไทออล ( −SH ) โดยเฉพาะในบริบททางชีววิทยา^{[ 5 ]}การเปลี่ยนแปลงแสดงได้ดังนี้:

${\displaystyle {\ce {2 RSH <=> RS-SR + 2 H+ + 2 e-}}}$

สาร ออกซิแดนต์หลายชนิดมีส่วนร่วมในปฏิกิริยานี้ รวมถึงออกซิเจนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ปฏิกิริยาดังกล่าวเชื่อว่าดำเนินไปผ่าน ตัวกลาง กรดซัล เฟนิก ในห้องปฏิบัติการไอโอดีนในที่ที่มีเบสถูกใช้กันทั่วไปในการออกซิไดซ์ไทออลเป็นไดซัลไฟด์ โลหะหลายชนิด เช่นสารประกอบเชิงซ้อน ของทองแดง(II) และเหล็ก(III) มีผลต่อปฏิกิริยานี้^{[ 6 ]}หรืออีกทางหนึ่ง พันธะไดซัลไฟด์ในโปรตีนมักเกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนไทออล-ไดซัลไฟด์ :

${\displaystyle {\ce {RS-SR + R'SH <=> R'S-SR + RSH}}}$

ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นโดยมีเอนไซม์เป็นตัวกลางในบางกรณี และในบางกรณีอยู่ภายใต้การควบคุมสมดุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีเบสในปริมาณที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาอัลคิเลชันของไดซัลไฟด์และโพลีซัลไฟด์ ของโลหะอัลคาไล จะให้ไดซัลไฟด์ โพลิเมอร์ "ไทโอคอล" เกิดขึ้นเมื่อโซเดียมโพลีซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับอัลคิลไดเฮไลด์ ในปฏิกิริยาย้อนกลับ สารรีเอเจนต์คาร์บานไอออนิกทำปฏิกิริยากับกำมะถันธาตุเพื่อให้ได้สารผสมของไทโออีเทอร์ ไดซัลไฟด์ และโพลีซัลไฟด์ที่ใหญ่กว่า ปฏิกิริยาเหล่านี้มักไม่เลือกเฉพาะเจาะจง แต่สามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะด้านได้

มีการพัฒนาวิธีการเฉพาะทางหลายวิธีสำหรับการสร้างไดซัลไฟด์ที่ไม่สมมาตร รีเอเจนต์ที่ให้เทียบเท่ากับ " RS ⁺ " ทำปฏิกิริยากับไทออลเพื่อให้ได้ไดซัลไฟด์ที่ไม่สมมาตร: ^{[ 5 ]}

${\displaystyle {\ce {RSH + R'SNR''_2 -> RS-SR' + HNR''_2}}}$

โดยที่R″ ₂ Nคือกลุ่ม ฟทาลิมิโดเกลือบุนเต้ อนุพันธ์ของประเภทRSSO−3Na ⁺ยังใช้ในการสร้างไดซัลไฟด์ที่ไม่สมมาตรอีกด้วย: ^{[ 7 ]}

${\displaystyle {\ce {Na[O3S2R] + NaSR' -> RSSR' + Na2SO3}}}$

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของพันธะไดซัลไฟด์คือการแตกตัวของพันธะ เนื่องจาก พันธะ S−Sมักเป็นพันธะที่อ่อนแอที่สุดในโมเลกุลอินทรีย์ปฏิกิริยาอินทรีย์ เฉพาะทางหลายอย่าง ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการแตกพันธะนี้

สารรีดิวซ์หลายชนิดสามารถรีดิวซ์ไดซัลไฟด์ให้เป็นไทออลได้สารไฮไดรด์เป็นรีเอเจนต์ทั่วไป และการสาธิตในห้องปฏิบัติการทั่วไปคือการ "ทำให้ไข่สุก" ด้วยโซเดียมโบโรไฮไดรด์^{[ 8 ]}โลหะอัลคาไลทำให้เกิดปฏิกิริยาเดียวกันได้รุนแรงกว่า: ตามด้วยการโปรตอนของโลหะไทโอเลตที่เกิดขึ้น: ในห้องปฏิบัติการชีวเคมี ไทออล เช่น β- เมอร์แคปโทเอ ทานอล (β-ME) หรือไดไทโอไทรทอล (DTT) ทำหน้าที่เป็นสารรีดิวซ์ผ่านการแลกเปลี่ยนไทออล-ไดซั ลไฟด์ รีเอ เจนต์ไทออลถูกใช้ในปริมาณที่มากเกินไปเพื่อผลักสมดุลไปทางขวา: สารรีดิวซ์ไตรส์(2-คาร์บอกซีเอทิล)ฟอสฟีน (TCEP) มีประโยชน์ นอกเหนือจากไม่มีกลิ่นเมื่อเทียบกับ β-ME และ DTT แล้ว ยังเลือกใช้ได้ทั้งในสภาวะด่างและกรด (ต่างจาก DTT) มีคุณสมบัติชอบน้ำมากกว่าและทนต่อการออกซิเดชันในอากาศได้ดีกว่า นอกจากนี้ มักไม่จำเป็นต้องกำจัด TCEP ก่อนการดัดแปลงไทออลของโปรตีน^{[ 9 ]}$${\displaystyle {\ce {RS-SR + 2 Na -> 2 NaSR,}}}$$$${\displaystyle {\ce {NaSR + HCl -> HSR + NaCl}}}$$$${\displaystyle {\ce {RS-SR + 2 HOCH2CH2SH <=> HOCH2CH2S-SCH2CH2OH + 2 RSH}}}$$

ในการแตกตัวของ Zincke ฮาโลเจนจะออกซิไดซ์ไดซัลไฟด์เป็นซัลเฟนิลเฮไลด์ : ^{[ 10 ]}ที่ผิดปกติยิ่งกว่านั้น การออกซิเดชันของไดซัลไฟด์จะให้ไทโอซัลฟิเนต ก่อน แล้วจึง ให้ ไทโอซัลโฟเนต : ^{[ 11 ]}$${\displaystyle {\ce {ArSSAr + Cl2 -> 2 ArSCl}}}$$

RSSR + [O] → RS(=O)SR

RS(=O)SR + [O] → RS(=O) ₂ SR

ในการแลกเปลี่ยนไทออล-ไดซัลไฟด์กลุ่มไทโอเลต−S ⁻ จะเข้ามาแทนที่ อะตอมซัลเฟอร์หนึ่ง อะตอม ในพันธะไดซัลไฟด์−S−S−พันธะไดซัลไฟด์เดิมจะแตกออก และอะตอมซัลเฟอร์อีกอะตอมหนึ่งจะถูกปล่อยออกมาเป็นไทโอเลตใหม่ ซึ่งนำประจุลบไปด้วย ในขณะเดียวกัน พันธะไดซัลไฟด์ใหม่จะเกิดขึ้นระหว่างไทโอเลตที่เข้ามาโจมตีกับอะตอมซัลเฟอร์เดิม^{[ 12 ] [ 13 ]}

ไทโอเลต ไม่ใช่ไทออล เป็นตัวที่เข้าโจมตีพันธะไดซัลไฟด์ ดังนั้น การแลกเปลี่ยนไทออล-ไดซัลไฟด์จึงถูกยับยั้งที่ค่า pH ต่ำ (โดยทั่วไปต่ำกว่า 8) ซึ่งรูปแบบไทออลที่มีโปรตอนจะได้รับความนิยมมากกว่ารูปแบบไทโอเลตที่ไม่มีโปรตอน (ค่า_pKa ของกลุ่มไทออลทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 8.3 แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม) การแลกเปลี่ยนไทออล-ไดซัลไฟด์เป็นกระบวนการสำคัญสำหรับการสร้างพันธะไดซัลไฟด์ ที่ถูกต้อง ในโปรตีน และเพื่อป้องกันไม่ให้ซิสเทอีนเกิดออกซิเดชันที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างการทดลองในห้องปฏิบัติการ

ซีเอส₂

โมเอส₂

ไทโอซัลฟอกไซด์เป็นไอโซเมอร์กับไดซัลไฟด์ โดยที่กำมะถันตัวที่สองจะแตกแขนงออกมาจากตัวแรกและไม่ได้อยู่ในสายโซ่ต่อเนื่อง กล่าวคือ >S=S แทนที่จะเป็น −S−S−

สารประกอบที่มีอะตอมกำมะถันสามอะตอม เช่น CH₃S ₋ S−SCH₃ _{เรียก}ว่า ไตรซัลไฟด์ นอกจากนี้ยังมีสารประกอบที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่านั้น โดยเฉพาะในรูปวงแหวน ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี

คำว่า ไดซัลไฟด์ยังใช้เรียกสารประกอบที่มีอะตอมซัลไฟด์ (S²⁻) สอง^{อะตอม}ด้วย สารประกอบคาร์บอนไดซัลไฟด์ (CS₂ ₎มีสูตรโครงสร้างคือ S=C=S โมเลกุลนี้ไม่ใช่ไดซัลไฟด์ในความหมายที่แท้จริง เพราะขาดพันธะ S-S ในทำนองเดียวกันโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS₂ ₎ ก็ ไม่ใช่ไดซัลไฟด์ในความหมายที่แท้จริงเช่นกัน เพราะอะตอมซัลเฟอร์ของมันไม่ได้เชื่อมต่อกัน

พันธะไดซัลไฟด์นั้นคล้ายคลึงกัน แต่พบได้บ่อยกว่า พันธะ เปอร์ ออกไซด์ ไท โอซีลีไนด์และไดซีลีไน ด์ที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ยังมีสารประกอบตัวกลางของสารเหล่านี้อยู่ด้วย เช่น ไทโอเปอร์ออกไซด์ เช่นไฮโดรเจนไทโอเปอร์ออกไซด์มีสูตร R ¹ OSR ² (หรือ R ² SOR ¹ ก็ได้ ) สารเหล่านี้เป็นไอโซเมอร์กับซัลฟอกไซด์ในลักษณะเดียวกันกับข้างต้น กล่าวคือ >S=O แทนที่จะเป็น −S−O−

ตัวอย่างของไดซัลไฟด์

ไพไรต์ (Pyrite) , FeS₂ , "ทองคำของคนโง่" (Fool's _gold ) รหัสสี: สีเหลือง = S, สีม่วง = Fe

ไดซัลเฟอร์ไดคลอไรด์( S₂Cl₂ ) _{เป็นสาร}เคมีอุตสาหกรรมทั่วไป

ไอออนไดซัลไฟ ด์ คือS²⁻ ₂หรือ⁻ S−S ⁻ในไดซัลไฟด์ซัลเฟอร์อยู่ในสถานะรีดิวซ์ที่มีเลขออกซิเดชัน −1 การจัดเรียงอิเล็กตรอนจึงคล้ายกับ อะตอม คลอรีนดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์กับศูนย์กลาง S ⁻ อีกตัวหนึ่ง เพื่อสร้างS²⁻ ₂กลุ่มที่มีลักษณะคล้ายกับคลอรีนธาตุที่อยู่ในรูปโมเลกุลคู่ Cl₂ ออกซิเจน_ก็อาจมีพฤติกรรมคล้ายกัน เช่น ในเปอร์ออกไซด์เช่น_H₂O₂ตัวอย่างของไดซัลไฟด์อนินทรีย์ _{ได้แก่} :

• ไฮโดรเจนไดซัลไฟด์ (S₂H₂ _{) ซึ่ง}เป็นไดซัลไฟด์อนินทรีย์ที่ง่ายที่สุด
• ไดซัลเฟอร์ไดคลอไรด์ (S₂Cl₂ ) _{เป็นของเหลว}ที่สามารถกลั่นได้
• เหล็ก ไดซั ลไฟด์ (FeS₂ ₎หรือไพไรต์

นอกจากบทบาทสำคัญทางชีววิทยาแล้ว ไดซัลไฟด์ยังพบได้ในยางที่ผ่านการวัลคาไนซ์ด้วยกำมะถันการวัลคาไน ซ์ ยางส่งผลให้เกิดกลุ่มเชื่อมโยงซึ่งประกอบด้วยพันธะไดซัลไฟด์ (และโพลีซัลไฟด์) ในทำนองเดียวกับบทบาทของไดซัลไฟด์ในโปรตีน พันธะ S−S ในยางมีผลอย่างมากต่อความเสถียรและคุณสมบัติทางรีโอโลยีของวัสดุ^{[ 14 ]}แม้ว่ากลไกที่แท้จริงของกระบวนการวัลคาไนซ์จะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ (เนื่องจากมีเส้นทางปฏิกิริยาหลายเส้นทาง แต่เส้นทางที่เด่นที่สุดยังไม่เป็นที่ทราบ) แต่ก็มีการแสดงให้เห็นอย่างกว้างขวางว่าขอบเขตที่กระบวนการดำเนินไปนั้นเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของยางที่ได้ กล่าวคือ ระดับการเชื่อมโยงที่มากขึ้นจะสอดคล้องกับวัสดุที่แข็งแรงและแข็งกว่า^{[ 14 ] [ 15 ]}วิธีการผลิตยางแบบดั้งเดิมในปัจจุบันมักจะไม่สามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากกลไกปฏิกิริยาที่ไม่ได้รับการควบคุมอาจส่งผลให้เกิดเครือข่ายที่ซับซ้อนของพันธะซัลไฟด์ ดังนั้น ยางจึงถือเป็นวัสดุเทอร์โมเซต^{[ 14 ] [ 16 ]}

• ไทโอซัลฟิเนต  – หมู่ฟังก์ชัน
• ไดซีลีไนด์ในเคมีออร์กาโนซีลีเนียม
• โครงข่ายปรับเปลี่ยนได้แบบพันธะโควาเลนต์

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับไดซัลไฟด์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์