4-甲基-4-巯基-2-戊酮（英文名：4-Methyl-4-mercapto-2-pentanone），CAS号为19872-52-7，是一种含有巯基（-SH）和酮基（-C=O）的有机硫化合物。其分子式为C₆H₁₂OS，分子量约为132.22 g/mol。该化合物属于β-硫醇酮类结构，化学结构为CH₃COCH₂C(CH₃)₂SH，其中酮基位于2-位，巯基和甲基取代基共存于4-位碳原子上。
从化学专业角度来看，这种结构赋予了化合物独特的挥发性和反应活性。巯基的亲核性和酮基的亲电性使其在有机合成中具有多功能性，同时其低分子量和疏水性（logP约1.5）使其易于挥发，常用于气相分析或气味相关应用。纯品呈无色至淡黄色液体，具有强烈的硫化物气味，类似于猫尿或陈年啤酒，沸点约为160-170°C（减压下）。
化学性质与稳定性
4-甲基-4-巯基-2-戌酮的巯基是其反应性的核心。巯基易于氧化，形成二硫键（-S-S-），因此在空气中暴露时需添加抗氧化剂如BHT以维持稳定性。pKa值约为10.5，表明其在碱性条件下可部分解离，但整体呈中性。酮基可参与亲核加成反应，如与肼类形成腙，或在酸催化下发生Aldol缩合。
在光谱分析中，该化合物的¹H NMR显示巯基氢信号在1.5-2.0 ppm附近（可变，受氢键影响），而MS谱中分子离子峰m/z 132，常伴随丢失SH的碎片（m/z 115）。这些性质使它在质谱库中易于鉴定，尤其在食品化学和环境分析领域。
稳定性方面，该化合物对热敏感，高温下（>200°C）可能发生热裂解，释放硫化氢。储存推荐在惰性氛围下、4°C冰箱中，避免金属容器以防催化氧化。
主要用途
1. 食品与香精工业中的风味添加剂
4-甲基-4-巯基-2-戌酮的主要用途在于食品化学领域，作为一种关键的挥发性风味化合物。它是啤酒和葡萄酒发酵过程中自然生成的成分之一，具有典型的“猫尿”或“黑加仑芽”气味，这种感官特征源于其低浓度下的感知阈值（约0.1-1 ppb）。在专业应用中，它被用作合成香精的构建块，模拟陈酿啤酒、某些水果酒或乳制品的复杂风味。
例如，在啤酒工业，研究表明该化合物贡献于欧洲风格啤酒（如比利时小麦啤酒）的硫磺-水果混合香气。通过气相色谱-嗅觉检测（GC-O），化学家可追踪其在麦芽发酵中的形成路径，通常源于异戊烯醇与硫化氢的加成反应。商业上，它被欧盟和FDA批准为GRAS（一般认为安全）添加剂，用于低浓度增强风味，而非直接食用。在香水和化妆品中，稀释后可添加微量以营造“发酵”或“动物性”基调，常见于高端调香配方。
从合成角度，专业化学家常通过4-甲基-2-戌酮与硫化钠的亲核取代制备，或从天然提取（如黑加仑提取物）中纯化。产量虽不高，但其高效的感官影响使其在全球香精市场（如Givaudan或Firmenich公司）占有 niche 位置。
2. 有机合成中间体
在有机化学合成中，4-甲基-4-巯基-2-戌酮作为多功能中间体，用于构建含硫杂环或链状化合物。巯基的亲核性允许它参与Michael加成或Thia-Michael反应，例如与α,β-不饱和酮反应生成更复杂的硫醚。酮基则可进一步功能化，如还原为醇或与Grignard试剂反应扩展碳链。
一个典型应用是制药中间体合成：在抗氧化剂或硫代代谢物设计中，它可作为支架用于模拟半胱氨酸衍生物。研究文献（如《Journal of Organic Chemistry》）报道，其在绿色合成路线中的作用，通过酶催化氧化避免传统氧化剂的副产物。此外，在聚合物化学中，巯基可作为链转移剂，用于可控自由基聚合（RAFT），合成响应性聚合物用于药物递送系统。
环境化学领域，该化合物也用于模拟工业废水中的硫污染物，其降解路径研究有助于开发生物修复技术，如利用硫氧化细菌降解类似结构。
3. 分析与研究应用
作为标准品，4-甲基-4-巯基-2-戌酮在分析化学中用于校准仪器。特别是在食品质量控制中，HPLC或GC-MS方法常以此作为内标，检测啤酒中挥发性硫化合物。其低沸点和独特保留时间（GC柱上约5-7 min）使其理想用于高通量筛查。
在毒理学研究中，化学专业人士评估其代谢物：经CYP450酶氧化，可能生成硫酸酯，在哺乳动物中半衰期短（<24h），低毒性（LD50 >2000 mg/kg，口服鼠）。然而，高浓度暴露可能引起刺激，需在通风橱中操作。
应用注意事项与展望
在使用4-甲基-4-巯基-2-戌酮时，专业化学家应注意其挥发性和臭味，可能干扰实验室环境。PPE包括手套和护目镜，废物处理需中和巯基以防环境释放。未来，随着风味化学的进步，该化合物可能扩展到植物基食品模拟，如素食啤酒替代品，或在纳米材料中作为配体增强感官响应。
总之，4-甲基-4-巯基-2-戌酮虽 niche，但其在风味科学和合成中的作用不可忽视，体现了有机硫化学的多面性。