4-merkaptopyridín, Tiež známy ako 4-pyridinethiol. Čistý produkt je biela až svetlo žltá pevná látka. Môže byť rozpustný vo vode, ale jej rozpustnosť nie je vysoká. Pri teplote miestnosti je možné rozpustiť iba asi 6 gramov tejto zlúčeniny v 100 gramoch vody. S rastúcou teplotou sa však podľa toho zvyšuje aj jeho rozpustnosť. Pri zahrievaní sa môže viac 4mercaptopyridín rozpustiť vo vode. Molekulárna štruktúra obsahuje jeden atóm síry a jeden atóm dusíka. Atóm síry je spojený s dvoma atómami vodíka a jedným atómom dusíka, ktorý tvorí päť členský kruh. Tento päť členský kruh je pripojený k inému atómu dusíka, ktorý tvorí konečnú pyridínovú štruktúru. Je to zlúčenina obsahujúca tiolové skupiny, a preto má niektoré špeciálne chemické vlastnosti. Je náchylný na komplexné reakcie s iónmi ťažkých kovov, ktoré vytvárajú stabilné komplexy. Môže sa použiť na separáciu a obohatenie iónov ťažkých kovov, ako aj na značenie a detekciu pri elektroforéze proteínov a imunotest.
|
|
 |
|
Chemický vzorec |
C5H5ns |
|
Presná hmotnosť |
111.01 |
|
Molekulová hmotnosť |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
Elementárna analýza |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-merkaptopyridínje organická zlúčenina obsahujúca síru, ktorá má široké aplikácie v mnohých oblastiach vďaka svojej jedinečnej molekulárnej štruktúre a chemických vlastnostiach.
Elektrochémia
Ako elektroaktívna látka na konštrukciu vysoko výkonných elektrochemických zariadení, ako sú batérie, superkondenzátory a senzory. Vďaka svojmu pyridínovému kruhu a tiolovej skupine v molekulárnej štruktúre môže podstúpiť redoxné reakcie a má elektrochemickú aktivitu. Preto sa elektrochemické zariadenia založené na 4 merkaptopyridíne môžu nabiť a vypúšťať pri nízkom napätí a majú vynikajúci elektrochemický výkon a stabilitu cyklovania.
Veda o materiáloch
Syntetizovať organické funkčné materiály a nanoštruktúrované materiály. V dôsledku prítomnosti pyridínového kruhu a tiolovej skupiny v jeho molekulárnej štruktúre môže podstúpiť chemické reakcie s inými molekulami alebo skupinami na vytváranie nových organických alebo nanoštruktúrovaných materiálov. Napríklad môže reagovať s polymérmi, aby vytvorila polymérne materiály so špecifickými funkciami a vlastnosťami. Okrem toho sa môže použiť aj na modifikáciu povrchu nanočastíc na zmenu ich fyzikálnych a chemických vlastností.
Biológia
Študovať štruktúru a funkciu biomolekulov, ako aj preskúmať interakcie medzi biomolekúlmi. Vďaka svojej schopnosti podstúpiť komplexné reakcie s iónmi ťažkých kovov sa môže použiť na štúdium úloh a účinkov kovových iónov v biomolekulách. Okrem toho sa môže použiť aj na značenie a detekciu biomolekúl, ako sú proteíny, nukleové kyseliny a cukry. Napríklad sa môže viazať na protilátky na značenie a detekciu v imunotest.
Rozvoj liekov
Slúži ako ligand na navrhovanie nových liekov. Vďaka svojmu pyridínovému kruhu a tiolovej skupine v molekulárnej štruktúre môže silne interagovať s biomolekulami, čím ovplyvňuje ich funkciu a aktivitu. Preto sa ligandy založené na 4 merkaptopyridíne môžu použiť na vývoj protirakovinových liekov, antibakteriálnych liekov a iných terapeutických liekov. Okrem toho sa môže použiť aj na reguláciu metabolických procesov biomolekúl na liečbu rôznych chorôb.
Iné polia
Okrem vyššie uvedených polí sa môže použiť aj pre aplikácie v iných oblastiach. Napríklad sa môže použiť ako katalyzátor pre syntézu polymérnych materiálov a organických zlúčenín. Okrem toho sa môže použiť aj na štúdium fyzikálnych a chemických vlastností a kvantových chemických výpočtov.
v koordinačnej chémii
4-merkaptopyridín(4-mpy) je všestranný ligand v koordinačnej chémii vďaka svojej schopnosti koordinovať s prechodnými kovmi a kovmi vzácnych zemín, čím tvorí komplexy s rôznymi štruktúrami a vlastnosťami. Tieto kovové komplexy získali významný záujem o ich potenciálne aplikácie v katalýze, magnetických materiáloch a luminiscenčných materiáloch. Nižšie je uvedené podrobné skúmanie jeho koordinačného správania, štrukturálnej rozmanitosti a aplikácií.
Reaktivita 4-mPy pramení z jej dvoch potenciálnych atómov darcu: dusík pyridínového kruhu a síru tiolovej skupiny. V závislosti od kovových iónov a reakčných podmienok môže 4-MPY vykazovať viac režimov koordinácie:
- Koordinácia monodentátu: Ligand sa môže viazať buď samotným atómom dusíka alebo síry, hoci koordinácia dusíka sa často uprednostňuje kvôli jeho silnejšej základnosti.
- Koordinácia: Atómy dusíka aj síry sa môžu zúčastňovať na väzbách a tvoria chelatačné krúžky, ktoré zvyšujú stabilitu komplexu.
- Preklenutá koordinácia: V polymérnych alebo rozšírených štruktúrach môže 4-mpy pôsobiť ako most medzi dvoma alebo viacerými kovovými centrami, čo prispieva k tvorbe koordinačných polymérov alebo kovových organických rámcov (MOF).
Táto adaptabilita umožňuje 4-mpy stabilizovať širokú škálu kovových komplexov s rôznymi geometriami, od mononukleárnych po polynukleárne druhy.
Početné kovové komplexy 4-MPY boli syntetizované a štrukturálne charakterizované, čo poskytuje pohľad na ich koordinačné prostredie a vlastnosti.
- Komplexy striebra (i): Syntéza komplexov strieborného (I) 4-mpy často zahŕňa reakciu AgNO₃ so 4-mpy v roztoku. Tieto komplexy zvyčajne vykazujú lineárne alebo trigonálne planárne geometrie okolo strieborného centra, pričom ligand koordinuje dusík alebo síra. Napríklad bolo hlásené [AG (4-MPY) ₂] no₃, kde 4-mpy pôsobí ako monodentát N-Donor ligand.
- Komplexy kadmia (II): Kadmium (II) tvorí komplexnejšie štruktúry so 4-mPy kvôli jeho vyššiemu koordinačnému počtu. Polymérne komplexy kadmia (II) 4-MPY boli syntetizované, ktoré obsahujú ligand v premostenom režime a spájajú ióny CD²⁺ do jednorozmerných reťazcov alebo dvojrozmerných vrstiev. Kryštálové štruktúry ukazujú, že atóm síry sa často podieľa na väzbe, okrem dusíka, čo vedie k koordinácii bidentátu alebo premostenia.
Na snímanie elektronického prostredia komplexov sa používajú spektroskopické techniky, ako napríklad NMR, IR a UV-VIS spektroskopia, zatiaľ čo röntgenová kryštalografia poskytuje definitívne štrukturálne informácie.
Kovové komplexy založené na 4-MPY preukázali sľubné katalyzátory pri rôznych organických transformáciách. Schopnosť ligandu modulovať elektronické vlastnosti kovového centra zvyšuje jeho katalytickú aktivitu a selektivitu.
- Oxidačné reakcie: Niektoré kovové komplexy 4-mpy sa skúmali ako katalyzátory na oxidáciu alkoholov na aldehydy alebo ketóny. Atóm síry môže zohrávať úlohu pri stabilizácii reaktívnych medziproduktov alebo pri uľahčovaní prenosu kyslíka.
- Reakcie na spojenie CC: Komplexy prechodných kovov 4-MPY boli skúmané z hľadiska ich potenciálu v reakciách krížových spojení, ako sú napríklad suzuki alebo sakra reakcie, kvôli ich schopnosti aktivovať aryl halogidy alebo olefíny.
Laditeľnosť koordinačného prostredia umožňuje optimalizáciu katalytického výkonu zmenou substituentov kovových iónov alebo ligandov.
Niektoré kovové komplexy 4-mpy vykazujú zaujímavé magnetické vlastnosti, vďaka čomu sú kandidáti na molekulárne magnety alebo materiály na točenie crossover.
- Polynukleárne komplexy: Komplexy obsahujúce viac kovových iónov premostených 4-mpy ligandmi môžu vykazovať magnetickú väzbu medzi kovovými centrami, čo vedie k javom, ako je feromagnetizmus alebo antiferomagnetizmus.
- Správanie kríženia: Uvádza sa, že niektoré komplexy 4-MPY železa (II) 4-MPY podliehajú spinovým prechodom, kde kovové ióny prepínajú medzi stavmi s vysokým spinom a nízkym spinom v reakcii na teplotu alebo svetlo s potenciálnymi aplikáciami pri ukladaní alebo snímaní údajov.
Návrh takýchto materiálov sa spolieha na kontrolu sily poľa ligand a intermolekulárnych interakcií v komplexe.
Kovové komplexy 4-mpy tiež vykazujú potenciál v luminiscenčných aplikáciách, ako sú senzory, OLED alebo činidlá bioimagingu.
- Lantanidové komplexy: Kovové komplexy zriedkavej zeme 4-MPY, najmä tie, ktoré obsahujú europium (III) alebo terbium (III), môžu vykazovať intenzívnu luminiscenciu v dôsledku anténneho efektu, kde ligand absorbuje svetlo a prenáša energiu na kovový ión, ktorý potom emituje pri charakteristickej vlnovej dĺžke.
- Komplexy prechodných kovov: Zistilo sa, že niektoré komplexy medi (I) alebo zinku (II) 4-mpy emitujú vo viditeľnej oblasti s potenciálnymi aplikáciami pri osvetľovacích alebo zobrazovacích technológiách.
Fotofyzikálne vlastnosti týchto komplexov môžu byť doladené modifikáciou štruktúry ligandu alebo kovového prostredia
Proces a mechanizmus základnej syntézy
Priemyselná výroba4-merkaptopyridínHlavne sleduje hlavnú cestu substitučnej reakcie medzi 4-chloropyridínom a tioamidokarboxylátom. Táto reakcia sa vykonáva v polárnych rozpúšťadlách (ako je DMF) pri 80-120 stupňoch počas 6-12 hodín. Tioanionická síra tioamidokarboxylátu útočí na 4-uhlík 4-chloropyridínu a ión chloridu pôsobí ako nahradenie odchodovej skupiny, ktorá generuje cieľový produkt. Táto trasa má ľahko dostupné suroviny (4-chloropyridín je bežný chemický produkt), mierne reakčné podmienky a rýchlosť reakcie sa môže zlepšiť optimalizáciou pomeru rozpúšťadla (ako je zmiešanie DMF s toluénom). Proces po liečbe prijíma metódu kryštalizácie zrážania vody. Surový produkt je rekryštalizovaný etanolom a čistota môže dosiahnuť viac ako 98%, čo je vhodný pre rozsiahlu výrobu.
Spomedzi alternatívnych trás pritiahla pozornosť na nižšie náklady na suroviny (cena 4-brómyridínu približne 70% 4-chloropyridínu) približne 70% ceny 4-chloropyridínu). Táto reakcia sa vykonáva vo vysokotlakovom reaktore s použitím etanolu ako rozpúšťadla, pričom sa zavádza plyn H₂S a reakcia sa vykonáva pri 100-150 stupňoch po dobu 8-16 hodín. Sulfát s obsahom 4-merkaptopyridínového vodíka sa po neutralizácii alkalickým roztokom vyzráža a produkt sa získa po sušení. Táto trasa však vyžaduje vysokotlakové vybavenie a toxicita H₂s (limit expozície v povolaní 10 ppm) ukladá extrémne vysoké požiadavky na kontrolu bezpečnosti. V súčasnosti túto cestu prijíma iba niekoľko podnikov.
Optimalizácia procesu a technologické inovácie
Technológia nepretržitej výroby toku
Zhejiang Xinhecheng Company developed a UV light (365 nm) driven microchannel reactor, which shortened the traditional batch synthesis reaction time from 24 hours to 45 minutes, and increased the yield from 68% to 92%. The high specific surface area of the microchannel (>>5000 m²/m³) zvýšilo účinnosť prenosu hmoty, zatiaľ čo UV svetlo aktivovalo molekuly reaktantu, čím sa znížila aktivačná energia.
Zelený chemický proces
Tím z Jiangnanskej univerzity použil modifikovanú transaminázu (ECOAT-7) na dosiahnutie priamej chlórmetylácie pyridínového kruhu, čím sa zabránilo použitiu vysoko toxického chlórmetyléteru. Enzýmový katalytický systém reagoval na 37 stupňov a pH 7,5 počas 4 hodín, s selektivitou produktu 95%a získal „cenu zelenej chémie“ v roku 2024. Táto cesta je v súlade s nariadeniami EÚ Reach na látkach s vysokým záujmom (SVHC), čo poskytuje riešenie exportu pre export.
Upgrade čistenia technológie
Superkritická technológia extrakcie CO₂ nahrádza tradičné chromatografické purifikačné vybavenie, ktoré umožňuje domácu výrobu výrobkov farmaceutického stupňa. Táto technológia využíva charakteristiky rozpustnosti CO₂ v kritickom bode (31,1 stupňa, 7,38 MPa) na selektívnu extrakciu nečistôt, pričom čistota produktu presahuje 99,5%a žiadne riziko zvyšku rozpúšťadla.
Kontrola kvality a bezpečnostné normy
Kľúčové ukazovatele kvality
Farmaceutický stupeň4-merkaptopyridínVyžaduje kontrolu nad obsahom merkaptanu (väčší alebo rovný 98,0%), zvyšky ťažkých kovov (<10 ppm), and microbial limits (<100 CFU/g). The HPLC method (C18 column, methanol-water mobile phase) is a commonly used detection method, with the detection wavelength at 254 nm.
Bezpečnostné prevádzkové body
Reakčný systém musí byť chránený plynným dusíkom, aby sa zabránilo oxidácii merkaptanu.
Tail plyn H₂S sa absorbuje alkalickým roztokom a prevedený na sulfid sodný s rýchlosťou zotavenia až 90%.
Teplota procesu sušenia musí byť pod 60 stupňov, aby sa predišlo rozkladu produktu.
Trendy na trhu a analýza priemyselného reťazca
Dohodný hnací vodič:
Ako kľúčový medziprodukt pre inhibítor EGFR Osimertinib, globálny dopyt po 4-merkaptopyridíne prekročil v roku 2024 120 ton, pričom medziročný nárast o 35%. „Nová činnosť riadenia znečisťujúcich látok“ v Číne obmedzila použitie chlorometyléteru, čo prinútilo podniky prijať zelené procesy, ako je enzýmová katalýza, a očakáva sa, že miera domácej výroby výrobkov farmaceutického stupňa sa zvýši na 60% od roku 2025 do roku 2027.
Kolísanie cien surovín:
Cena pyridínu je ovplyvnená dopytom po nikotíne s medziročným zvýšením Q 4 2024. Trasa syntézy pyridínu na báze bio (napríklad konverzia kukuričnej slamy) sa stala výskumným hotspotom. Táto trasa používa ako surovinu glukózu a vyrába sa mikrobiálnym fermentáciou, pričom cena je o 15% nižšia ako tradičná ropná trasa.
Geopolitický vplyv:
Americký zákon o „biomácnosti“ obmedzuje vývoz 4-merkaptopyridínu na farmaceutické podniky v USA, čo viedlo domáce podniky na zriadenie zámorských plôch (napríklad Mexiko). Zároveň môže platforma AI „Molecule Builder“ spoločnosti Zehetinger navrhovať alternatívne štruktúry, čo prinúti podniky, aby urýchlili rozloženie patentu pre následné aplikácie.
Pracovná mapa budúceho technológie
2025-2027:
Dosiahnite plne zelenú syntetickú cestu pomocou 100% biologických surovín (ako je glukózová fermentácia na pyridín).
Spolupracujte s DeepMind pri vývoji modelu predikcie výkonnosti pre deriváty 4-merkaptopyridínu, čím sa skráti nový cyklus vývoja liekov na 18 mesiacov.
2028-2030:
Podporujte kontinuálnu technológiu katalýzy toku a enzýmu, pričom jednosmerná výrobná kapacita sa zvyšuje na 500 ton ročne.
Vypracujte materiály MOFS na báze 4-merkaptopyridínu, aby ste rozšírili svoju aplikáciu pri skladovaní a oddelení plynu.
Populárne Tagy: 4-merkaptopyridín CAS 4556-23-4, dodávatelia, výrobcovia, továreň, veľkoobchod, kúpy, cena, hromadné, na predaj