4-merkaptopiridin, Poznat i kao 4-piridinetiol. Čisti proizvod je bijela i svijetlo žuta kruta tvar. Može biti topiva u vodi, ali njegova topljivost nije visoka. Na sobnoj temperaturi samo se oko 6 grama ovog spoja može otopiti u 100 grama vode. Međutim, kako se temperatura povećava, njegova topljivost se i u skladu s tim povećava. Pod grijanjem više 4merkaptopiridina može se otopiti u vodi. Molekularna struktura sadrži jedan atom sumpora i jedan atom dušika. Atom sumpora povezan je s dva atoma vodika i jednim atomom dušika, formirajući petero članovi prsten. Ovaj pet članova prstena povezan je s drugim atomom dušika, formirajući konačnu strukturu piridina. To je spoj koji sadrži tiolne skupine i stoga ima neka posebna kemijska svojstva. Sklona je složenim reakcijama s ionima teških metala, stvarajući stabilne komplekse. Može se koristiti za odvajanje i obogaćivanje iona teških metala, kao i označavanje i otkrivanje u elektroforezi i imunološkom ispitivanju proteina.
|
|
 |
|
Kemijska formula |
C5H5Ns |
|
Točna masa |
111.01 |
|
Molekularna masa |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
Elementarna analiza |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-merkaptopiridinje organski spoj koji sadrži sumpor koji ima široku primjenu u mnogim poljima zbog svoje jedinstvene molekularne strukture i kemijskih svojstava.
Elektrokemija
Kao elektroaktivna tvar za izgradnju elektrokemijskih uređaja visokih performansi, poput baterija, superkondenzatora i senzora. Zbog svog piridinskog prstena i tiol grupe u svojoj molekularnoj strukturi, može proći redoks reakcije i imati elektrokemijsku aktivnost. Stoga se elektrokemijski uređaji temeljeni na 4 merkaptopiridina mogu napuniti i isprazniti na niskom naponu i imaju izvrsnu elektrokemijsku performanse i stabilnost biciklizma.
Znanost o materijalima
Sintetizirati organske funkcionalne materijale i nanostrukturirane materijale. Zbog prisutnosti piridinskog prstena i tiol grupe u njegovoj molekularnoj strukturi, može proći kemijske reakcije s drugim molekulama ili skupinama kako bi se stvorile nove organske ili nanostrukturirane materijale. Na primjer, može reagirati s polimerima za stvaranje polimernih materijala sa specifičnim funkcijama i svojstvima. Pored toga, može se koristiti i za modificiranje površine nanočestica kako bi se promijenila njihova fizička i kemijska svojstva.
Biologija
Proučiti strukturu i funkciju biomolekula, kao i istražiti interakcije između biomolekula. Zbog svoje sposobnosti da prođe složene reakcije s ionima teških metala, može se koristiti za proučavanje uloga i učinaka metalnih iona u biomolekulama. Pored toga, može se koristiti i za označavanje i otkrivanje biomolekula kao što su proteini, nukleinske kiseline i šećeri. Na primjer, može se vezati za antitijela za označavanje i otkrivanje u imunološkom ispitivanju.
Razvoj lijekova
Služiti kao ligand za dizajniranje novih lijekova. Zbog svog piridinskog prstena i tiol skupine u svojoj molekularnoj strukturi, može snažno komunicirati s biomolekulama, utječući na njihovu funkciju i aktivnost. Stoga se ligandi temeljeni na 4 merkaptopiridina mogu koristiti za razvoj antikancerogenih lijekova, antibakterijskih lijekova i drugih terapijskih lijekova. Pored toga, može se koristiti i za regulaciju metaboličkih procesa biomolekula za liječenje različitih bolesti.
Ostala polja
Pored gore spomenutih polja, može se koristiti i za aplikacije u drugim poljima. Na primjer, može se koristiti kao katalizator za sintezu polimernih materijala i organskih spojeva. Pored toga, može se koristiti i za proučavanje fizikalnih i kemijskih svojstava i kvantnih kemijskih izračuna.
u koordinacijskoj kemiji
4-merkaptopiridin(4-MPY) je svestrani ligand u koordinacijskoj kemiji zbog svoje sposobnosti koordinacije s prijelaznim metalima i rijetkim metalima Zemlje, formirajući komplekse s različitim strukturama i svojstvima. Ovi metalni kompleksi donijeli su značajan interes za njihovu potencijalnu primjenu u katalizi, magnetskim materijalima i luminescentnim materijalima. Ispod je detaljno istraživanje svog koordinacijskog ponašanja, strukturne raznolikosti i primjena.
Reaktivnost 4-MPY proizlazi iz dva potencijalna atoma donora: dušik piridinskog prstena i sumpora tiol grupe. Ovisno o metalnom ionu i reakcijskim uvjetima, 4 MPY može pokazati više načina koordinacije:
- Koordinacija monodentata: Ligand se može vezati ili samo kroz atoma dušika ili sumpora, iako se koordinacija dušika često favorizira zbog njegove jače bazičnosti.
- Koordinacija bidentata: I atomi dušika i sumpora mogu sudjelovati u vezivanju, formirajući helacijske prstenove koji povećavaju stabilnost kompleksa.
- Koordinacija premošćivanja: U polimernim ili proširenim strukturama, 4-MPY može djelovati kao most između dva ili više metalnih centra, pridonoseći stvaranju koordinacijskih polimera ili metal-organskog okvira (MOF).
Ova prilagodljivost omogućava 4-MPY da stabilizira širok raspon metalnih kompleksa s različitim geometrijama, od mononuklearnih do polinuklearnih vrsta.
Brojni metalni kompleksi od 4 MPY sintetizirani su i strukturno okarakterizirani, pružajući uvid u njihova koordinacijsko okruženje i svojstva.
- Srebrni (i) kompleksi: Sinteza srebrnog (I) 4-MPY kompleksa često uključuje reakciju agno₃ s 4-MPY u otopini. Ovi kompleksi obično pokazuju linearne ili trigonalne ravninske geometrije oko središta srebra, pri čemu ligand koordinira dušik ili sumpor. Na primjer, zabilježeno je [AG (4-MPY) ₂] NO, gdje 4-MPY djeluje kao monodentatni N-Donor ligand.
- Kadmij (ii) kompleksi: Kadmij (II) tvori složenije strukture s 4 mpy zbog svog većeg koordinacijskog broja. Sintetizirani su polimerni kadmij (II) 4-MMP kompleksi, koji sadrži ligand u modskom načinu premošćivanja, povezujući CD²⁺ ione s jednodimenzionalnim lancima ili dvodimenzionalnim slojevima. Kristalne strukture otkrivaju da atom sumpora često sudjeluje u vezivanju, osim dušika, što dovodi do koordinacije bidentata ili premošćivanja.
Spektroskopske tehnike, kao što su NMR, IR i UV-Vis spektroskopija, koriste se za ispitivanje elektroničkog okruženja kompleksa, dok kristalografija rendgenskih zraka pruža konačne strukturne podatke.
Metalni kompleksi na bazi 4 MPY pokazali su obećanje kao katalizatori u različitim organskim transformacijama. Sposobnost liganda da modulira elektronička svojstva metalnog centra pojačava njegovu katalitičku aktivnost i selektivnost.
- Oksidacijske reakcije: Neki su metalni kompleksi od 4 kilograma istraženi kao katalizatori za oksidaciju alkohola na aldehide ili ketone. Atom sumpora može igrati ulogu u stabilizaciji reaktivnih intermedijara ili olakšavanju prijenosa kisika.
- CC reakcije spajanja: Istraženi su kompleksi prijelaznih metala 4-MP-a zbog svog potencijala u reakcijama unakrsnog spajanja, kao što su Suzuki ili Heck reakcije, zbog njihove sposobnosti aktiviranja arilnih halogenida ili olefina.
Izraslivost koordinacijskog okruženja omogućava optimizaciju katalitičkih performansi mijenjanjem metalnih iona ili supstituenata liganda.
Određeni metalni kompleksi od 4 kilograma pokazuju zanimljiva magnetska svojstva, čineći ih kandidatima za molekularne magnete ili materijala za vrtloge.
- Polinuklearni kompleksi: Kompleksi koji sadrže više metalnih iona premošćen 4-MMY ligandima mogu prikazati magnetsko spajanje između metalnih centra, što dovodi do pojava poput feromagnetizma ili antiferromagnetizma.
- Spin Crossover ponašanje: Neki su željezni (II) 4-MMP kompleksi podvrgnuti se prijelazima SPIN-a, gdje se metalni ion prebacuje između stanja visokog spina i niskog spina kao odgovor na temperaturu ili svjetlost, s potencijalnim primjenama u skladištu ili senzoru podataka.
Dizajn takvih materijala oslanja se na kontrolu čvrstoće ligand polja i intermolekularne interakcije unutar kompleksa.
Metalni kompleksi od 4 MMy također pokazuju potencijal u luminescentnim primjenama, poput senzora, OLED-a ili bioomigiranih sredstava.
- Kompleksi lantanida: Rijetki metalni kompleksi metala od 4 mpy, posebno oni koji sadrže Europium (III) ili terbij (III), mogu pokazati intenzivnu luminiscenciju zbog efekta antene, gdje ligand apsorbira svjetlost i prenosi energiju u metalni ion, koji tada emitira na karakterističnoj valnoj duljini.
- Kompleksi prijelaznih metala: Otkriveno je da neki bakarni (I) ili cink (II) 4-MMP kompleksi emitiraju u vidljivoj regiji, s potencijalnim primjenama u tehnologijama rasvjete ili prikaza.
Fotofizička svojstva ovih kompleksa mogu se precizno prilagoditi modificiranjem strukture liganda ili metalnog okoliša
Proces i mehanizam jezgre sinteze
Industrijska proizvodnja4-merkaptopiridinUglavnom slijedi glavni put reakcije supstitucije između 4-kloropiridina i tioamidokarboksilata. Ova se reakcija provodi u polarnim otapalima (kao što je DMF) na 80-120 stupnjeva 6-12 sati. Thioanionski sumpor tioamidokarboksilata napada 4-ugljik 4-kloropiridina, a kloridni ion djeluje kao odstupačka skupina koju treba zamijeniti, stvarajući ciljni proizvod. Ova ruta ima lako dostupne sirovine (4-kloropiridin je uobičajeni kemijski proizvod), blagi reakcijski uvjeti, a brzina reakcije može se poboljšati optimiziranjem omjera otapala (poput miješanja DMF s toluenom). Proces nakon tretmana prihvaća metodu kristalizacije oborina vode. Sirovi proizvod se ponovno kristalizira etanolom, a čistoća može doseći preko 98%, što ga čini prikladnim za proizvodnju velikih razmjera.
Među alternativnim rutama, reakcija dodavanja eliminacije 4-bromopiridina s vodikovim sulfidom privukla je pažnju zbog nižih troškova sirovina (cijena 4-bromopiridina je otprilike 70% od 4-kloropiridina). Ova se reakcija provodi u reaktoru visokog pritiska koristeći etanol kao otapalo, pri čemu se uvodi H₂S plin, a reakcija se provodi na 100-150 stupnjeva 8-16 sati. Intermedijarni 4-merkaptopiridin vodikov sulfat se taloži nakon što je neutralizirana alkalnom otopinom, a proizvod se dobiva nakon sušenja. Međutim, ova ruta zahtijeva opremu visokog pritiska, a toksičnost H₂S (granica rada od 10 ppm) nameće izuzetno visoke zahtjeve za sigurnosnu kontrolu. Trenutno samo nekoliko poduzeća usvoje ovu rutu.
Optimizacija procesa i tehnološka inovacija
Kontinuirana tehnologija proizvodnje protoka
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) poboljšalo je učinkovitost prijenosa mase, dok je UV svjetlost aktivirala molekule reaktanata, smanjujući energiju aktivacije.
Zeleni kemijski postupak
Tim sa Sveučilišta Jiangnan upotrijebio je modificiranu transaminazu (EcoAT-7) kako bi postigao izravnu klorometilaciju piridinskog prstena, izbjegavajući uporabu visoko toksičnog klorometil etera. Enzimski katalitički sustav reagirao je na 37 stupnjeva i pH 7,5 tijekom 4 sata, s selektivnošću proizvoda od 95%, a osvojio je "Nagradu za zelenu kemiju" 2024. godine. Ova ruta u skladu je s propisima EU dosega o tvarima s visokom zabrinutošću (SVHC), pružajući rješenje za izvozno poduzeće.
Nadogradnja tehnologije pročišćavanja
Nadkritična tehnologija ekstrakcije zamjenjuje tradicionalnu kromatografsku opremu za pročišćavanje, omogućujući domaću proizvodnju proizvoda farmaceutskih razreda. Ova tehnologija koristi karakteristike topljivosti CO₂ -a u kritičnoj točki (31,1 stupnjeva, 7,38 MPa) za selektivno ekstrakciju nečistoća, čistoće proizvoda veće od 99,5%, a nema rizika od ostataka otapala.
Standardi za kontrolu kvalitete i sigurnosni standardi
Ključni pokazatelji kvalitete
Farmaceutski razred4-merkaptopiridinzahtijeva kontrolu sadržaja merkaptana (veći ili jednak 98,0%), ostaci teških metala (<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.
Sigurnosne radne točke
Reakcijski sustav mora biti zaštićen dušikovim plinom kako bi se spriječila oksidacija merkaptan.
H₂S repni plin apsorbira se alkalnom otopinom i pretvara se u natrijev sulfid, sa stopom oporavka do 90%.
Temperatura procesa sušenja mora biti ispod 60 stupnjeva kako bi se izbjeglo raspadanje proizvoda.
Trendovi na tržištu i analiza industrijskog lanca
Vozač rasta potražnje:
Kao ključni intermedijar za inhibitor EGFR-a osimertinib, globalna potražnja za 4-merkaptopiridinom u 2024. premašila je 120 tona, s povećanjem od 35%iz godine u godinu. "Nova akcija upravljanja zagađivačima" u Kini ograničila je uporabu klorometil etera, prisiljavajući poduzeća da usvoje zelene procese poput katalize enzima, a očekuje se da će se stopa domaće proizvodnje proizvodi farmaceutskih razreda povećati na 60% sa 2025. do 2027. godine.
Fluktuacije cijena sirovina:
Na cijenu piridina utječe potražnja za nikotinom, s povećanjem Q 4 2024.4 2024., 22% u godišnjoj razini, postala je istraživačka žarišna točka sinteze piridina utemeljenog na piridinu (poput pretvorbe kukuruzne slame). Ova ruta koristi glukozu kao sirovinu i proizvodi se mikrobnom fermentacijom, s troškovima 15% niže od tradicionalne naftne rute.
Geopolitički utjecaj:
Američki "Zakon o biomanufaciji" ograničava izvoz 4-merkaptopiridina na farmaceutska poduzeća u SAD-u, što je natjeralo domaća poduzeća da uspostave inozemne baze za popunjavanje (poput Meksika). Istodobno, Zehetingerova AI platforma "Molecule Builder" može dizajnirati alternativne strukture, prisiljavajući poduzeća da ubrzaju izgled patenta za aplikacije nizvodno.
Buduća mapa puta tehnologije
2025-2027:
Postignite potpuno zelenu sintetičku stazu koristeći 100% biološke sirovine (poput fermentacije glukoze u piridin).
Surađujte s DeepMind-om kako biste razvili model predviđanja performansi za 4-merkaptopiridin derivate, skraćujući novi ciklus razvoja lijeka na 18 mjeseci.
2028-2030:
Promicati tehnologiju spajanja katalize kontinuiranog protoka, s jednom linijskom proizvodnom kapacitetom povećavajući se na 500 tona godišnje.
Razviti MFS materijale na bazi 4-merkaptopiridina kako biste proširili njihovu primjenu u skladištu i odvajanju plina.
Popularni tagovi: 4-merkaptopiridin CAS 4556-23-4, dobavljači, proizvođači, tvornica, veleprodaja, kupovina, cijena, skupno, na prodaju