4-merkaptopiridin, znan tudi kot 4-piridinethiol. Čisti izdelek je bela do svetlo rumena trdna snov. Lahko je topna v vodi, vendar njena topnost ni visoka. Pri sobni temperaturi lahko le približno 6 gramov te spojine raztopimo v 100 gramih vode. Ker pa se temperatura zvišuje, se njegova topnost prav tako ustrezno poveča. Pri segrevanju se lahko v vodi raztopi več 4Mercaptopiridin. Molekularna struktura vsebuje en žveplov atom in en dušikov atom. Atom žvepla je povezan z dvema atoma vodika in enim dušikovim atomom, ki tvori pet članiranega obroča. Ta pet članov obroč je povezan z drugim atomom dušika, ki tvori končno strukturo piridina. Je spojina, ki vsebuje tiolne skupine in ima zato nekaj posebnih kemičnih lastnosti. Nagnjen je k zapletenim reakcijam s težkimi kovinskimi ioni, ki ustvarjajo stabilne komplekse. Uporablja se lahko za ločevanje in obogatitev ionov težkih kovin, pa tudi za označevanje in odkrivanje v beljakovinski elektroforezi in imunološkem testu.
|
|
 |
|
Kemična formula |
C5H5NS |
|
Natančna masa |
111.01 |
|
Molekularna teža |
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 organska spojina, ki vsebuje žveplo, ki ima široko uporabo na mnogih področjih zaradi svoje edinstvene molekularne strukture in kemijskih lastnosti.
Elektrokemija
Kot elektroaktivna snov za izdelavo visokozmogljivih elektrokemijskih naprav, kot so baterije, superkondenzatorji in senzorji. Zaradi svoje piridinske obroča in tiolske skupine v svoji molekularni strukturi lahko podvržejo redoksnim reakcijam in ima elektrokemično aktivnost. Zato se lahko elektrokemijske naprave, ki temeljijo na 4 merkaptopiridinu, napolnijo in odvajajo pri nizki napetosti in imajo odlične elektrokemične zmogljivosti in kolesarsko stabilnost.
Znanost o materialih
Za sintezo organskih funkcionalnih materialov in nanostrukturnih materialov. Zaradi prisotnosti piridinskega obroča in tiolske skupine v svoji molekularni strukturi lahko podvržejo kemičnim reakcijam z drugimi molekulami ali skupinami za ustvarjanje novih organskih ali nanostrukturnih materialov. Na primer, lahko reagira s polimeri, da ustvari polimerne materiale s posebnimi funkcijami in lastnostmi. Poleg tega se lahko uporabi tudi za spreminjanje površine nanodelcev, da spremeni njihove fizikalne in kemijske lastnosti.
Biologija
Preučiti strukturo in delovanje biomolekul ter raziskati interakcije med biomolekulami. Zaradi svoje sposobnosti, da se podvrže zapletenim reakcijam s težkimi kovinskimi ioni, ga lahko uporabimo za preučevanje vlog in učinkov kovinskih ionov v biomolekulah. Poleg tega se lahko uporablja tudi za označevanje in odkrivanje biomolekul, kot so beljakovine, nukleinske kisline in sladkorji. Na primer, se lahko veže na protitelesa za označevanje in odkrivanje v imunološkem testu.
Razvoj drog
Služi kot ligand za oblikovanje novih zdravil. Zaradi svoje piridinske in tiolske skupine v svoji molekularni strukturi lahko močno komunicira z biomolekulami in s tem vpliva na njihovo delovanje in aktivnost. Zato se lahko ligandi, ki temeljijo na 4 merkaptopiridinu, uporabiti za razvoj zdravil proti raku, antibakterijskih zdravilih in drugih terapevtskih zdravilih. Poleg tega se lahko uporabi tudi za uravnavanje presnovnih procesov biomolekul za zdravljenje različnih bolezni.
Druga polja
Poleg zgoraj omenjenih polj se lahko uporablja tudi za aplikacije na drugih poljih. Na primer, lahko ga uporabimo kot katalizator za sintezo polimernih materialov in organskih spojin. Poleg tega se lahko uporablja tudi za preučevanje fizikalnih in kemijskih lastnosti ter kvantne kemijske izračune.
v koordinacijski kemiji
4-merkaptopiridin(4-MPy) je vsestranski ligand v koordinacijski kemiji zaradi svoje sposobnosti usklajevanja tako s prehodnimi kovinami kot tudi z redkimi zemeljskimi kovinami, ki tvorijo komplekse z različnimi strukturami in lastnostmi. Ti kovinski kompleksi so zelo zanimali za njihovo potencialno uporabo v katalizi, magnetnih materialih in svetilnih materialih. Spodaj je podrobno raziskovanje njegovega koordinacijskega vedenja, strukturne raznolikosti in aplikacij.
Reaktivnost 4-MPy izhaja iz njegovih dveh potencialnih atomov darovalca: dušika piridinskega obroča in žvepla skupine tiola. Odvisno od kovinskih ionov in reakcijskih pogojev lahko 4-MPy pokaže več načinov koordinacije:
- Koordinacija monodentata: Ligand se lahko veže skozi dušik ali atom žvepla, čeprav je koordinacija dušika pogosto naklonjena zaradi močnejše bazičnosti.
- Koordinacija bidentata: Atomi dušika in žvepla lahko sodelujejo pri vezanju, ki tvorijo kelacijske obroče, ki povečujejo stabilnost kompleksa.
- Premostitev koordinacije: V polimernih ali razširjenih strukturah lahko 4-MPy deluje kot most med dvema ali več kovinskimi središči, ki prispeva k oblikovanju koordinacijskih polimerov ali kovinsko-organskih okvirov (MOF).
Ta prilagodljivost omogoča 4-MPy, da stabilizira širok razpon kovinskih kompleksov z različnimi geometrijami, od mononuklearnih do polinuklearnih vrst.
Številni kovinski kompleksi 4-MPy so bili sintetizirani in strukturno značilni, kar zagotavlja vpogled v njihova koordinacijska okolja in lastnosti.
- Srebrni (i) kompleksi: Sinteza srebrnih (i) 4-MPy kompleksov pogosto vključuje reakcijo agno₃ s 4-MPy v raztopini. Ti kompleksi običajno kažejo linearne ali trigonalne ravninske geometrije okoli srebrnega središča, pri čemer ligand usklajuje skozi dušik ali žveplo. Na primer, [Ag (4-mpy) ₂] so poročali o NO₃, kjer 4-MPy deluje kot monodentatni N-donor ligand.
- Kadmijevi (ii) kompleksi: Kadmij (ii) tvori bolj zapletene strukture s 4-MPy zaradi svoje večje koordinacijske številke. Polimerni kadmijski (II) 4-MPy kompleksi so bili sintetizirani, ki vsebujejo ligand v premostitvenem načinu, ki povezujejo ione CD²⁺ v enodimenzionalne verige ali dvodimenzionalne plasti. Kristalne strukture razkrivajo, da atom žvepla pogosto sodeluje pri vezi, poleg dušika, kar vodi v bidentat ali premostitveno koordinacijo.
Za sondiranje elektronskega okolja kompleksov se uporabljajo spektroskopske tehnike, kot so NMR, IR in UV-VIS spektroskopija, medtem ko rentgenska kristalografija zagotavlja dokončne strukturne informacije.
Kovinski kompleksi, ki temeljijo na 4-MPy, so v različnih organskih transformacijah pokazali obljubo kot katalizatorje. Sposobnost liganda za modulacijo elektronskih lastnosti kovinskega središča povečuje njegovo katalitično aktivnost in selektivnost.
- Oksidacijske reakcije: Nekateri 4-MPy kovinski kompleksi so bili raziskani kot katalizatorji za oksidacijo alkoholov do aldehidov ali ketonov. Atom žvepla lahko igra vlogo pri stabilizaciji reaktivnih intermediatov ali olajšanju prenosa kisika.
- Reakcije sklopke CC: Prehodne kovinske komplekse 4-MPy so bile raziskane zaradi njihovega potenciala pri medsebojnih reakcijah, kot so suzuki ali heck reakcije, zaradi njihove sposobnosti aktiviranja arilnih halogenidov ali olefinov.
Upoštevanje koordinacijskega okolja omogoča optimizacijo katalitičnih zmogljivosti s spreminjanjem kovinskih ionskih ali ligandnih substituentov.
Nekateri 4-MPy kovinski kompleksi imajo zanimive magnetne lastnosti, s čimer so kandidati za molekularne magnete ali materiale za prehod.
- Polinuklearni kompleksi: Kompleksi, ki vsebujejo več kovinskih ionov, ki jih premostijo 4-MPy ligandi, lahko prikažejo magnetno spajanje med kovinskimi središči, kar vodi do pojavov, kot sta feromagnetizem ali antiferromagnetizem.
- Spin crossover vedenje: Poročalo se je, da so nekateri železni (ii) 4-MPy kompleksi podvrženi prehodom, kjer kovinski ion preklopi med stanjem z visokim spin in nizkim spin kot odgovor na temperaturo ali svetlobo, s potencialnimi aplikacijami pri shranjevanju podatkov ali zaznavanju podatkov.
Zasnova takšnih materialov temelji na nadzoru trdnosti polja ligand in medmolekulskih interakcij znotraj kompleksa.
4-MPy kovinski kompleksi kažejo tudi potencial v luminescentnih aplikacijah, kot so senzorji, OLED ali biografija.
- Lantanidni kompleksi: Redki zemeljski kovinski kompleksi 4-MPy, zlasti tisti, ki vsebujejo evropski (III) ali terbij (III), lahko kažejo intenzivno luminiscenco zaradi antenskega učinka, kjer ligand absorbira svetlobo in prenaša energijo na kovinski ion, ki nato oddaja na značilno valovno dolžino.
- Prehodne kovinske komplekse: Ugotovljeno je bilo, da nekateri bakreni (I) ali cink (ii) 4-MPy kompleksi oddajajo v vidnem območju, s potencialnimi aplikacijami pri osvetlitvi ali prikazanih tehnologijah.
Fotofizične lastnosti teh kompleksov je mogoče natančno prilagoditi s spreminjanjem strukture liganda ali kovinskega okolja
Proces in mehanizem sinteze jedra
Industrijska proizvodnja4-merkaptopiridinV glavnem sledi glavni poti nadomestitvene reakcije med 4-kloropiridinom in tioamidokarboksilatom. Ta reakcija se izvaja v polarnih topilih (na primer DMF) pri 80-120 stopinj 6-12 ur. Thioanionski žveplo tioamidokarboksilata napade 4-karbon 4-kloropiridina, kloridni ion pa deluje kot izmenjava skupine, ki jo je treba zamenjati, kar ustvarja ciljni produkt. Ta pot je na voljo surovine (4-kloropiridin je skupni kemični produkt), blage reakcijske pogoje, reakcijsko hitrost pa lahko izboljšamo z optimizacijo razmerja topila (kot je mešanje DMF s toluenom). Postopek po zdravljenju sprejme metodo kristalizacije padavin. Surovi izdelek se ponovno kristalizira z etanolom, čistost pa lahko doseže več kot 98%, zaradi česar je primeren za obsežno proizvodnjo.
Med alternativnimi potmi je reakcija dodajanja 4-bromopiridina z vodikovim sulfidom pritegnila pozornost zaradi nižjih stroškov surovin (cena 4-bromopiridina je približno 70% od 4-kloropiridina). Ta reakcija se izvede v reaktorju z visokim tlakom z uporabo etanola kot topila, pri čemer se uvede plin H₂s, reakcija pa se izvaja pri 100-150 stopinj 8-16 ur. Vmesni 4-merkaptopiridinski vodikov sulfat se oborimo po nevtralizaciji alkalne raztopine, produkt pa po sušenju dobimo. Vendar pa ta pot zahteva visokotlačno opremo, strupenost H₂S (meja poklicne izpostavljenosti 10 ppm) pa nalaga izjemno visoke zahteve za varnostni nadzor. Trenutno to pot sprejme le nekaj podjetij.
Optimizacija procesov in tehnološka inovacija
Tehnologija neprekinjenega pretoka
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) je povečalo učinkovitost prenosa mase, medtem ko je UV svetloba aktivirala molekule reaktantov in zmanjšala energijo aktivacije.
Zeleni kemični postopek
Ekipa z univerze Jiangnan je uporabila spremenjeno transaminazo (ECOAT-7) za doseganje neposredne klorometilacije piridinskega obroča, pri čemer se je izognila uporabi visoko strupenega klorometil etra. Encimski katalitični sistem je 4 ure reagiral na 37 stopinj in pH 7,5, z 95%selektivnostjo izdelka in leta 2024 osvojil nagrado "Zelena kemija". Ta pot je v skladu s predpisi o dosegu EU o visokih zadevah snovi (SVHC), ki zagotavlja rešitev za skladnost za izvozna podjetja.
Nadgradnja tehnologije za čiščenje
Superkritična tehnologija ekstrakcije nadomešča tradicionalno kromatografsko opremo za čiščenje, ki omogoča domačo proizvodnjo farmacevtskih izdelkov. Ta tehnologija uporablja značilnosti topnosti CO₂ na kritični točki (31,1 stopinj, 7,38 MPa) za selektivno ekstrakcijo nečistoč, čistost izdelka pa presega 99,5%in ni tveganja za ostanek topila.
Nadzor kakovosti in varnostni standardi
Ključni kazalniki kakovosti
Farmacevtski razred4-merkaptopiridinzahteva nadzor nad vsebnostjo merkaptana (večje ali enake 98,0%), ostanki težkih kovin (<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.
Varnostne obratovalne točke
Reakcijski sistem je treba zaščititi z dušikovim plinom, da prepreči oksidacijo merkaptana.
Repni plin H₂S absorbira alkalno raztopino in se pretvori v natrijev sulfid, s stopnjo okrevanja do 90%.
Temperatura postopka sušenja mora biti pod 60 stopinj, da se prepreči razgradnjo izdelka.
Tržni trendi in analiza industrijske verige
Gonilnik rasti povpraševanja:
Kot ključni vmesnik za zaviralca EGFR Osimertinib je globalno povpraševanje po 4-merkaptopiridinu v letu 2024 preseglo 120 ton, medletno pa 35%povečalo za 35%. "Nova tožba upravljanja onesnaževalcev na Kitajskem je omejila uporabo klorometil etra, zaradi česar je podjetja prisilila, da sprejmejo zelene procese, kot je encimska kataliza, in pričakuje se, da se bo domača stopnja proizvodnje proizvodnje proizvodov od leta 2025 do 2027 povečala na 60%.
Nihanja cen surovin:
Na ceno piridina vpliva povpraševanje po nikotinu, z 22-odstotno medletno povečanje Q 4 2024. Bio-osnovi sinteze piridina (kot je pretvorba koruzne slame) pa je postala raziskovalna žarišče. Ta pot uporablja glukozo kot surovino in se proizvaja z mikrobno fermentacijo, pri čemer je strošek za 15% nižji od tradicionalne naftne poti.
Geopolitični vpliv:
Ameriški "zakon o bionaciji" omejuje izvoz 4-merkaptopiridina na ameriška farmacevtska podjetja, zaradi česar so domača podjetja vzpostavila baze za polnjenje v tujini (kot je Mehika). Hkrati lahko Zehetingerjeva platforma "Molecule Builder" AI oblikuje alternativne strukture, s čimer prisili podjetja, da pospešijo patentno postavitev za nižje aplikacije.
Načrt za prihodnje tehnologije
2025-2027:
Doseči popolnoma zeleno sintetično pot z uporabo 100% surovin na osnovi bio (kot je fermentacija glukoze do piridina).
Sodelujte z DeepMindom, da razvijete model napovedovanja uspešnosti za 4-merkaptopiridinske derivate, kar skrajša nov cikel razvoja zdravil na 18 mesecev.
2028-2030:
Spodbujajo tehnologijo kontinuiranega pretočnega encima katalize, pri čemer se eno-linijska proizvodna zmogljivost poveča na 500 ton na leto.
Razvijte 4-merkaptopiridinske materiale MOF, da razširite svojo uporabo pri shranjevanju in ločevanju plina.
Priljubljena oznake: 4-merkaptopiridin CAS 4556-23-4, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodajna, nakup, cena, razsuti