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[[Image:Dithiocarboxylic acid general structure.svg|thumb|100px|ジチオカルボン酸の一般構造式]]
'''ジチオカルボン酸'''（ジチオカルボンさん、dithiocarboxylic acid）は[[有機硫黄化合物]]の一種で、カルボン酸 RC(=O)OH の酸素原子2個をともに硫黄原子で置き換えた構造 RC(=S)SH を持つ化合物である。ここでRは炭素置換基、あるいは有機基を示す。Rがアミノ基のものは[[ジチオカルバマート]]、ヒドロキシ基やアルコキシ基などのものは[[キサントゲン酸]]である。SH基であるものは[[トリチオ炭酸]]である。一方、カルボン酸の酸素原子を1個だけ置き換えたものは、[[チオカルボン酸]] RC(=O)SH もしくはチオノカルボン酸 RC(=S)OH である。

ジチオカルボン酸自体はあまり安定な化合物ではないが、そのエステルである'''ジチオカルボン酸エステル''' RC(=S)SR' や金属塩（'''ジチオカルボキシラート'''）は比較的安定である。

==合成法==
最初に合成されたのは1866年のことで、フライシャー (Fleischer) による[[ハロゲン化アルキル]]と水硫化カリウム KSH を用いたものであった<ref>Fleischer, M. ''Ann.'' '''1866''', ''140'', 234.</ref>。ジチオカルボン酸は不安定であるため取り扱いづらいなどの理由から、すぐにその化学が大きく発展することはなかった。その後、いくつかの合成法が開発されている。反応条件上まずジチオカルボキシラート塩が生成し、これを酸で中和すると遊離のジチオカルボン酸が得られる。
:R−C(=S)SM + H<sup>+</sup> &rarr; R−C(=S)SH + M<sup>+</sup>

===ハロゲン化炭化水素から===
メチル基の水素原子がハロゲン X = Cl, Br で置き換えられた化合物を硫黄源と反応させると、ジチオカルボン酸が生成する。ハロゲン元素が1個、2個、3個の前駆体について合成法が知られている。硫黄源としては単体硫黄 S<sub>8</sub> か、[[硫化水素]] H<sub>2</sub>S のアルカリ金属塩 MSH、M<sub>2</sub>S などが用いられる。置換基 R は主にフェニル基などの[[芳香族化合物|芳香族]]置換基である。

ハロゲンが1個の場合、単体硫黄を[[ナトリウムメトキシド]]の存在下に作用させる<ref>Becke, F.; Hagen, H. ''Chem.-Ztg.'' '''1969''', ''96'', 474; Becke, F.; Hagen, H. ''Badische Anilin & Soda-Fabrik Aktiengesellschaft''; Germany, 1968.</ref><ref>Mayer, R. ''Z. Chem.'' '''1973''', ''13'', 321.</ref>。
:R−CH<sub>2</sub>X + 1/4 S<sub>8</sub> + 2 NaOCH<sub>3</sub> &rarr; R−C(=S)SNa + NaX + 2 CH<sub>3</sub>OH
溶媒として[[メタノール]]を用い、還流する温度で加熱する。発生させたジチオカルボン酸を[[ピペリジン]]の塩として単離してから、さらなる反応に使用する場合もある。

ハロゲンが2個の場合、水硫化カリウムと反応させると、[[ジスルフィド]]とともにジチオカルボン酸のカリウム塩を与える<ref>Klinger, H. ''Chem. Ber.'' '''1882''', ''15'', 861.</ref>。
:3 R−CH<sub>2</sub>X<sub>2</sub> + 7 KSH &rarr; R−CH<sub>2</sub>−S−S−CH<sub>2</sub>−R + R−CH<sub>2</sub> + R−CH<sub>2</sub>C(=S)SK + 3 H<sub>2</sub>S + 6 KX
最初のジチオカルボン酸はこの反応で合成された。

ハロゲンが3個の場合、硫化ナトリウム<ref>Engelhardt, A.; Latschinoff, P. ''Z. Chem.'' '''1868''', ''11'', 455.</ref>や水硫化ナトリウム（またはカリウム）<ref>Crawhall, J. C.; Eliott, D. F. ''J. Chem. Soc.'' '''1951''', 2071.</ref>、もしくはトリチオ炭酸塩を使うとジチオカルボン酸に変換できる<ref>Belg. Pat. 668,463, 1965; ''Chem. Abstr.'' '''1966''', ''65'', 5418.</ref>。
:R−CX<sub>3</sub> + 2 K<sub>2</sub>S &rarr; R−C(=S)SK + 3 KX
:R−CX<sub>3</sub> + 4 NaSH &rarr; R−C(=S)SNa + 3 NaX + 2 H<sub>2</sub>S
:R−CX<sub>3</sub> + 2 Na<sub>2</sub>CS<sub>3</sub> &rarr; R−C(=S)SNa + 3 NaX + 2 CS<sub>2</sub>
[[クロロホルム]]と硫化カリウムの反応によって、ジチオギ酸 HC(=S)SH が合成されている<ref>Gattow, G.; Engler, R. ''Naturwiss.'' '''1971''', ''58'', 53.</ref>。

===二硫化炭素から===
[[有機金属化合物|有機金属試薬]]を[[二硫化炭素]] CS<sub>2</sub> に作用させるとジチオカルボン酸（の塩）が得られる。この目的には[[有機リチウム化合物]]<ref>Schönberg, A.; Nickel, S.; Cernik, D. ''Chem. Ber.'' '''1932''', ''65'', 289.</ref><ref>Schönberg, A.; Stephenson, A.; Kaltschmitt, H.; Petersen, E.; Schulten, H. ''Chem. Ber.'' '''1933''', ''66'', 237.</ref>や[[グリニャール試薬]]<ref name="Bloch">Bloch, F. ''Compt. Rend.'' '''1937''', ''204'', 1342.</ref><ref name="Staudinger">Staudinger, H.; Siegwart, J. ''Helv. Chim. Acta'' '''1920''', ''3'', 824.</ref><ref>Bost, R. W.; Mattox, W. J. "Carbithioic acid studies. I. Tolyl-4-carbithioic acid and certain derivatives." ''J. Am. Chem. Soc.'' '''1930''', ''52'', 332–335.</ref>が適しており、[[有機亜鉛化合物]]<ref>Jörgensen, C. V. ''J. Prakt. Chem.'' '''1902''', ''66'', 28</ref>や[[有機アルミニウム化合物]]<ref>Reinheckel, H.; Jahnke, D. ''Chem. Ber.'' '''1966''', ''99'', 23.</ref>を使った場合では、全く、もしくはほとんど生成しないことが知られている。
:CS<sub>2</sub> + R−Li &rarr; R−C(=S)SLi
:CS<sub>2</sub> + R−MgX &rarr; R−C(=S)SMgX
Rが芳香族置換基の場合、[[収率]]は40%から80%であり、アルキル基の場合は5%から25%である。

また、電子求引基などで活性化されたC−H結合から塩基でプロトンを引き抜いてカルボアニオンを発生させ、これを二硫化炭素で捕捉する方法や、[[シクロペンタジエン|シクロペンタジエニルイオン]]と二硫化炭素を反応させる方法<ref>Kalbacher, B. J.; Bereman, R. D. ''Inorg. Chem.'' '''1973''', ''12'', 2997.</ref>が報告されている。
:R<sub>3</sub>C<sup>−</sup> + CS<sub>2</sub> &rarr; R<sub>3</sub>C−CS<sub>2</sub><sup>−</sup>

===アルデヒドから===
ジチオカルボン酸は芳香族[[アルデヒド]]とアンモニウムポリスルフィド (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>S<sub>''n''</sub> の反応によっても得られる<ref>Bost, R. W.; Shealy, O. L. ''J. Am. Chem. Soc.'' '''1951''', ''73'', 25.</ref>。
:R−CHO + (NH<sub>4</sub>)S''<sub>n</sub>'' &rarr; R−C(=S)SNH<sub>4</sub> + NH<sub>4</sub>OH + S<sub>''n''−2</sub>
アンモニウムポリスルフィドは銅粉末の存在下に[[アンモニア]]と硫化水素から系中で発生させるか、あらかじめ調製しておいたものを用いる。

===エステルから===
ジチオカルボン酸エステルを加水分解すると、ジチオカルボン酸が生成する。アルコール溶媒中、[[水酸化カリウム]] KOH<ref>Sakurada, Y. ''Mem. Coll. Sci. Kyoto Imp. Univ., Ser. A'' '''1926''', ''10'', 79–83.</ref> や水硫化ナトリウムまたはカリウムとともに加熱する<ref name="Hedgley">Hedgley, E. J.; Fletcher, H. G., Jr. ''J. Org. Chem.'' '''1965''', ''30'', 1282.</ref>。
:RC(=S)SR' + KOH &rarr; RC(=S)SK + R'OH
:RC(=S)SR' + KSH &rarr; RC(=S)SK + R'SH

==性質==
===分光学的性質===
====紫外可視分光法====
脂肪族のジチオカルボン酸は橙色、芳香族のものは赤から紫色に着色している。[[紫外・可視・近赤外分光法|紫外可視スペクトル]]では、400–500nmにモル吸光係数 ε 100 程度のピークを示す。これは n-π* 遷移によるものと帰属されている。300nm付近にも n-V 遷移による ε 10,000 ほどのピークがあらわれる。

====赤外分光法====
[[赤外分光法|IR]]スペクトルでは、2580–2480cm<sup>−1</sup>、1250–1200cm<sup>−1</sup>付近、700–580cm<sup>−1</sup>付近のピークが特性吸収とされ、それぞれS−H 伸縮振動、C−S伸縮振動に帰属されている。ベンゼンジチオカルボン酸について、赤外分光<ref>Rudzitis, G.; Pastare, S.; Zuika, I.; Jansons, E. ''Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim.'' '''1971''', 556.</ref>および紫外可視分光<ref>Issleib, K.; Gründler, W. ''Z. Chem.'' '''1966''', ''6'', 318.</ref>の情報から、分子内にS−H···S= の形の水素結合が存在するとされている。

===酸性度===
{| class="wikitable" style="float: right; clear: right; margin: 0 0 .5em .5em"
|+ ジチオカルボン酸 RC(=S)SH のp''K''a
! 化合物 || R || p''K''a || 出典
|-
| ジチオギ酸 || H || 0.85 || <ref>Engler, R.; Gattow, G. ''Z. Anorg. Chem.'' '''1972''', ''389'', 151.</ref>
|-
| ジチオ酢酸 || CH<sub>3</sub> || 2.55 || <ref>Hantzsch, A.; Bucerius, W. ''Chem. Ber.'' '''1926''', ''59'', 793.</ref>
|-
| ジチオプロパン酸 || CH<sub>3</sub>CH<sub>2</sub> || 2.65 || <ref>Aspsitis, A.; Jansons, E. ''Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim.'' '''1968''', 638.</ref>
|-
| フェニルジチオ酢酸 || C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>CH<sub>2</sub> || 2.05 || <ref>Aspsitis, A.; Jansons, E. ''Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim.'' '''1968''', 400.</ref>
|-
| ジチオ安息香酸 || C<sub>6</sub>H<sub>5</sub> || 1.92 || <ref>Skrivelis, J.; Jansons, E.; Abeltina, A.; Lazdina, R. ''Uch. Zap. Latv. Gos. Univ.'' '''1970''', ''117'', 71.</ref>
|}

ジチオカルボン酸のSH基からプロトン H<sup>+</sup> が放出されると、ジチオカルボキシラートイオンが生成する。
:RC(=S)SH &rarr; RC(=S)S<sup>−</sup> + H<sup>+</sup>
その酸性度はカルボン酸よりも高い、すなわち、よりプロトンを放出しやすい。表に各種ジチオカルボン酸の[[酸性度定数]] (p''K''a) を示す。ジチオカルボン酸は一般的に水に溶けにくいが、アルカリ性の水溶液にはジチオカルボキシラートイオンとなって溶解する。

===反応===
====酸化====
[[過マンガン酸カリウム]]や[[硝酸]]など、強い酸化剤と反応させるとカルボン酸を与える。強アルカリと加熱しても硫黄が酸素に置き換わり、カルボン酸となる。

一方、[[ヨウ素]]、[[過酸化水素]]、[[酸素]]などで穏やかに酸化するとジスルフィド結合を生じる。
:R−C(=S)−SH + I<sub>2</sub> &rarr; R−C(=S)−S−S−C(=S)−R + 2 HI
このジスルフィドに対して[[トリフェニルホスフィン]]を作用させると脱硫が起こり、[[カルボン酸無水物]]の硫黄類縁体が生成する<ref>Schönberg, A.; Barakat, M. Z. ''J. Chem. Soc.'' '''1949''', 892.</ref>。
:R−C(=S)−S−S−C(=S)−R + Ph<sub>3</sub>P &rarr; RC(=S)−S−C(=S)R + Ph<sub>3</sub>P=S
また、Rが[[ナフタレン|ナフチル基]]の化合物は[[クロミズム|サーモクロミズム]]を示すことが知られている。これは加熱することにより以下の平衡が右に傾き、ラジカルが発生するためであるとされている<ref>Schönberg, A.; Rupp; E. ''Naturwiss.'' '''1933''', ''21'', 561.</ref>。
:C<sub>10</sub>H<sub>7</sub>C(=S)SSC(=S)C<sub>10</sub>H<sub>7</sub> <math>\rightleftarrows</math> 2 C<sub>10</sub>H<sub>7</sub>C(=S)S•

====置換====
[[アミン]]と反応させると[[チオアミド]]を与える。
:RC(=S)SH + R'NH<sub>2</sub> &rarr; RC(=S)NHR' + H<sub>2</sub>S
この反応はウラシル、ピリミジン誘導体のチオアシル化に利用された<ref>Todd, A. R.; Bergel, F.; Karimullah ''J. Chem. Soc.'' '''1936''', 1557.</ref>。

[[塩化チオニル]]を作用させるとハロゲン化物が得られる<ref name="Bloch" /><ref name="Staudinger" /><ref name="Hedgley" />。
:RC(=S)SH + SOCl<sub>2</sub> &rarr; RC(=S)Cl + [S<sub>2</sub>O] + HCl

[[ヒドロキシルアミン]]や[[ヒドラジン]]との反応では、脂肪族ジチオカルボン酸 (AlkC(=S)SH) と芳香族ジチオカルボン酸 (ArC(=S)SH) で得られる生成物が異なる。脂肪族誘導体の場合それぞれ[[ニトリル]]およびチオヒドラジンが、芳香族誘導体の場合それぞれ[[オキシム]]および[[ヒドラゾン]]が生成する<ref>Wuyts, H. ''Bull. Soc. Chim. Belg.'' '''1937''', ''46'', 27.</ref>。
:AlkC(=S)SH + NH<sub>2</sub>OH &rarr; AlkCN
:ArC(=S)SH + NH<sub>2</sub>OH &rarr; ArCH=NOH
:AlkC(=S)SH + NH<sub>2</sub>NH<sub>2</sub> &rarr; AlkC(=S)NHNH<sub>2</sub>
:ArC(=S)SH + NH<sub>2</sub>NH<sub>2</sub> &rarr; ArCH=NNH<sub>2</sub>

==用途==
蛋白質に硫黄を導入するためにジチオギ酸が用いられることもある<ref>Micheel, F.; Istel, E.; Schnacke, E. ''Chem. Ber.'' '''1949''', ''82'', 131.</ref>。また、ジチオカルボン酸は生ゴムへ加硫を行うのに利用することができるとされる。

ヒドロキシ基を有するジチオ安息香酸誘導体は抗菌・抗細菌活性があるとされている<ref>US Pat. 3,557,194, 1971.</ref>。

有機合成ではチオアシル化剤やチオアミド<ref>Walter, W.; Radke, M. ''Angew. Chem.'' '''1968''', ''80'', 315.</ref>および含硫黄複素環化合物の前駆体として用いられる。ジチオカルボン酸を経た1,2-ジチオール-3-チオン環<ref>Yokoyama, M. "1,2-Dithiole-3-thione and 1,2,4-Trithiole from α-Cyanodithiocarboxylate." ''Bull. Chem. Soc. Jpn.'' '''1970''', ''43'', 2938–2941. {{doi|10.1246/bcsj.43.2938}}</ref>、1,4,2-ジチアゾリウム塩<ref>Yonemoto, K.; Shibuya, I.; Tsuchiya, T.; Yasumoto, M.; Taguchi, Y. "Preparation and reactions of 5-aryl-1,4,2-dithiazolium salts." ''Bull. Chem. Soc. Jpn.'' '''1990''', ''63'', 2933–2937. {{doi|10.1246/bcsj.63.2933}}</ref>やテトラチアキノジメタン骨格<ref>Ueno, Y.; Bahry, M.; Okawara, M. "Tetarathioquinodimethane chemistry. A new approach to the preparation of charge-transfer complex by lithium iodide reduction." ''Tetrahedron Lett.'' '''1977''', ''52'', 4607–4610.</ref>の合成が報告されている。

また、芳香環上にトリフルオロメチル基 CF<sub>3</sub> を導入する際の前駆体として使われる。遊離のジチオカルボン酸に[[二フッ化キセノン]] XeF<sub>2</sub> を作用させる方法<ref>Zupan, M.; Bregar, Z. "A new method of introducing a trifluoromethyl group into an aromatic ring." ''Tetrahedron Lett.'' '''1990''', ''31'', 3357–3358.</ref>、メチルエステルに[[フッ化テトラ-n-ブチルアンモニウム]] (TBAF)・[[フッ化水素]]錯体 Bu<sub>4</sub>NH<sub>2</sub>F<sub>3</sub> と [[1,3-ジブロモ-5,5-ジメチルヒダントイン]] (DBH) を作用させる方法<ref>Furuta, S.; Kuroboshi, M.; Hiyama, T. "A facile synthesis of trifluoromethyl- and 3,3,3-trifluoropropenyl-substituted aromatic compounds by the oxidative desulfurization-fluorination of the corresponding carbodithioates." ''Bull. Chem. Soc. Jpn.'' '''1999''', ''72'', 805–819. {{doi|10.1246/bcsj.72.805}}</ref>が知られている。

高分子化学の分野では、ジチオ安息香酸を含有する[[共重合体]]は[[弾性]]などに向上がみられると報告されている<ref>French Pat. 1,486,272, 1967</ref><ref>British Pat. 1,145,715, 1969; ''Chem. Abstr.'' '''1969''', ''70'', 97806.</ref>。さらに、[[リビングラジカル重合]]（可逆的不活性化重合）の一種である[[可逆的付加開裂連鎖移動重合]] (reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, RAFT polymerization) を生起させるための試薬として利用される<ref>Moad, G.; Chiefari,
J.; Chong, Y. K.; Krstina, J.; Mayadunne, R. T. A.; Postma, A.; Rizzardo, E.; Thang, S. H. "Living free radical polymerization with reversible addition-fragmentation chain transfer (the life of RAFT)." ''Polym. Int.'' '''2000''', ''49'', 993–1001. {{doi|10.1002/1097-0126(200009)49:9&#60;993::AID-PI506&#62;3.0.CO;2-6}}</ref>。

==参考文献==
===全般===
*Jansons, E. "Dithiocarboxylic acids, their esters, and metal dithiocarboxylates." ''Russ. Chem. Rev.'' '''1976''', ''45'', 1035–1051; ''Usp. Khim.'' '''1976''', ''45'', 2020–2049.

===出典===
<div class="references-small"><references /></div>
{{DEFAULTSORT:しちおかるほんさん}}
[[Category:有機硫黄化合物]]
[[Category:カルボン酸]]