4-merkaptopiridīns, Pazīstams arī kā 4-piridinetiols. Tīrs produkts ir balts līdz gaiši dzeltens cietsirdīgs. To var šķīst ūdenī, bet tā šķīdība nav augsta. Istabas temperatūrā tikai aptuveni 6 grami šī savienojuma var izšķīdināt 100 gramos ūdens. Tomēr, palielinoties temperatūrai, attiecīgi palielinās arī tā šķīdība. Sildīšanas laikā vairāk 4Mercaptopyridine var izšķīst ūdenī. Molekulārā struktūra satur vienu sēra atomu un vienu slāpekļa atomu. Sēra atoms ir savienots ar diviem ūdeņraža atomiem un vienu slāpekļa atomu, veidojot piecu locekļu gredzenu. Šis piecu locekļu gredzens ir savienots ar citu slāpekļa atomu, veidojot galīgo piridīna struktūru. Tas ir savienojums, kas satur tiola grupas, un tāpēc tam ir dažas īpašas ķīmiskas īpašības. Tas ir pakļauts sarežģītām reakcijām ar smago metālu joniem, radot stabilus kompleksus. To var izmantot smagā metāla jonu atdalīšanai un bagātināšanai, kā arī marķēšanai un noteikšanai olbaltumvielu elektroforēzē un imūnanalīzē.
|
|
 |
|
Ķīmiskā formula |
C5H5NS |
|
Precīza masa |
111.01 |
|
Molekulmasa |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
Elementārā analīze |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-merkaptopiridīnsir sēru saturošs organisks savienojums, kam ir plašs pielietojums daudzās jomās, pateicoties tā unikālajai molekulārajai struktūrai un ķīmiskajām īpašībām.
Elektroķīmija
Kā elektroaktīva viela, lai izveidotu augstas veiktspējas elektroķīmiskās ierīces, piemēram, baterijas, superkondensatorus un sensorus. Sakarā ar piridīna gredzenu un tiola grupu molekulārajā struktūrā, tas var iziet redoksreakcijas un tam ir elektroķīmiska aktivitāte. Tāpēc elektroķīmiskās ierīces, kuru pamatā ir 4 merkaptopiridīns, var uzlādēt un izrakstīt pie zema sprieguma, un tām ir lieliska elektroķīmiskā veiktspēja un riteņbraukšanas stabilitāte.
Materiālu zinātne
Lai sintezētu organiskos funkcionālos materiālus un nanostrukturētus materiālus. Sakarā ar piridīna gredzena un tiola grupas klātbūtni tā molekulārajā struktūrā, tas var iziet ķīmiskas reakcijas ar citām molekulām vai grupām, lai radītu jaunus organiskus vai nanostrukturētus materiālus. Piemēram, tas var reaģēt ar polimēriem, lai ģenerētu polimēru materiālus ar īpašām funkcijām un īpašībām. Turklāt to var izmantot arī, lai mainītu nanodaļiņu virsmu, lai mainītu to fizikālās un ķīmiskās īpašības.
Bioloģija
Izpētīt biomolekulu struktūru un darbību, kā arī izpētīt mijiedarbību starp biomolekulām. Sakarā ar spēju veikt sarežģītas reakcijas ar smago metālu joniem, to var izmantot, lai izpētītu metāla jonu lomas un iedarbību biomolekulās. Turklāt to var izmantot arī biomolekulu, piemēram, olbaltumvielu, nukleīnskābju un cukura, marķēšanai un noteikšanai. Piemēram, tas var saistīties ar antivielām marķēšanai un noteikšanai imūnanalīzē.
Narkotiku attīstība
Kalpo kā ligands jaunu narkotiku projektēšanai. Sakarā ar piridīna gredzenu un tiola grupu molekulārajā struktūrā, tas var spēcīgi mijiedarboties ar biomolekulām, tādējādi ietekmējot to darbību un aktivitāti. Tāpēc ligandus, kuru pamatā ir 4 merkaptopiridīns, var izmantot, lai izstrādātu pretvēža zāles, antibakteriālas zāles un citas terapeitiskās zāles. Turklāt to var izmantot arī biomolekulu metabolisma procesu regulēšanai dažādu slimību ārstēšanai.
Citi lauki
Papildus iepriekšminētajiem laukiem to var izmantot arī lietojumprogrammām citos laukos. Piemēram, to var izmantot kā katalizatoru polimēru materiālu un organisko savienojumu sintēzei. Turklāt to var izmantot arī fizikālo un ķīmisko īpašību un kvantu ķīmisko aprēķinu izpētei.
koordinācijas ķīmijā
4-merkaptopiridīns(4-MPY) ir daudzpusīgs ligands koordinācijas ķīmijā, pateicoties tā spējai koordinēt gan ar pārejas metāliem, gan retzemju metāliem, veidojot kompleksus ar dažādām struktūrām un īpašībām. Šie metālu kompleksi ir izraisījuši ievērojamu interesi par to iespējamo pielietojumu katalīzē, magnētiskajos materiālos un luminiscējošos materiālos. Zemāk ir detalizēta tās koordinācijas uzvedības, struktūras daudzveidības un pielietojuma izpēte.
4-MPY reaktivitāte izriet no tā diviem potenciālajiem donora atomiem: piridīna gredzena slāpekļa un tiola grupas sēra. Atkarībā no metāla jonu un reakcijas apstākļiem 4-MPY var uzrādīt vairākus koordinācijas režīmus:
- Monodentate koordinācija: Ligands var saistīties tikai ar slāpekļa vai sēra atomu, lai gan slāpekļa koordinācija bieži tiek atbalstīta tā spēcīgākās pamatīguma dēļ.
- Bidenta koordinācija: Gan slāpekļa, gan sēra atomi var piedalīties saistīšanā, veidojot helātu gredzenus, kas uzlabo kompleksa stabilitāti.
- Pārejas koordinācija: Polimēru vai paplašinātās struktūrās 4-MPY var darboties kā tilts starp diviem vai vairākiem metāla centriem, veicinot koordinācijas polimēru vai metāla organisko ietvaru (MOF) veidošanos.
Šī pielāgošanās spējai ļauj 4-MPY stabilizēt plašu metālu kompleksu klāstu ar atšķirīgu ģeometriju, sākot no mononukleārām līdz polinukleārajām sugām.
Daudzi 4-MPY metāla kompleksi ir sintezēti un strukturāli raksturoti, sniedzot ieskatu to koordinācijas vidē un īpašībās.
- Sudraba (i) kompleksi: Sudraba (I) 4-MPY kompleksu sintēze bieži ietver Agno₃ reakciju ar 4-mpy šķīdumā. Šiem kompleksiem parasti ir lineāras vai trigonālas plakanās ģeometrijas ap sudraba centru, un ligands koordinē caur slāpekli vai sēru. Piemēram, nav ziņots par [AG (4-mpy) ₂], kur 4-MPY darbojas kā monodentatate n-donor ligands.
- Kadmija (II) kompleksi: Kadmijs (II) veido sarežģītākas struktūras ar 4-MPY tā augstākā koordinācijas skaita dēļ. Polimēru kadmijs (II) ir sintezēti 4-MPY kompleksi, kas atspoguļo ligandu tilta režīmā, sasaistot Cd²⁺ jonus ar viendimensiju ķēdēm vai divdimensiju slāņiem. Kristāla struktūras atklāj, ka sēra atoms bieži piedalās saistīšanā papildus slāpeklim, izraisot bidentātu vai pārejas koordināciju.
Lai pārbaudītu kompleksu elektronisko vidi, tiek izmantotas spektroskopiskās metodes, piemēram, NMR, IR un UV-VIS spektroskopija, savukārt rentgenstaru kristalogrāfija nodrošina galīgu struktūras informāciju.
4-MPY bāzes metāla kompleksi ir parādījuši solījumu kā katalizatorus dažādās organiskās pārvērtībās. Liganda spēja modulēt metāla centra elektroniskās īpašības uzlabo tā katalītisko aktivitāti un selektivitāti.
- Oksidācijas reakcijas: Daži 4-MPY metāla kompleksi ir izpētīti kā katalizatori spirtu oksidēšanai aldehīdiem vai ketoniem. Sēra atomam var būt nozīme reaktīvo starpproduktu stabilizēšanā vai skābekļa pārnešanas atvieglošanā.
- CC savienojuma reakcijas: Tika pētīti 4-MPY pārejas metāla kompleksi, lai to potenciālu savstarpēji savieno reakcijās, piemēram, Suzuki vai Heck reakcijās, sakarā ar to spēju aktivizēt arilhalogenīdus vai olefīnus.
Koordinācijas vides noregulējamība ļauj optimizēt katalītisko veiktspēju, mainot metāla jonu vai ligandu aizvietotājus.
Atsevišķiem 4-MPY metāla kompleksiem ir interesantas magnētiskās īpašības, padarot tos par molekulāro magnētu vai griešanās krosoveru materiālu kandidātiem.
- Polinukleārie kompleksi: Kompleksi, kas satur vairākus metāla jonus, kas saistīti ar 4-MPY ligandiem, var parādīt magnētisko savienojumu starp metāla centriem, izraisot tādas parādības kā feromagnētisms vai antiferomagnētisms.
- Spin Crossover uzvedība: Ir ziņots, ka daži dzelzs (II) 4-MPY kompleksi notiek spin pārejas, kur, reaģējot uz temperatūru vai gaismu, metāla jons pārslēdzas starp augsta grieziena un zema grieziena stāvokļiem, ar potenciālu pielietojumu datu glabāšanā vai sensorā.
Šādu materiālu dizains ir atkarīgs no ligandu lauka stiprības un starpmolekulāras mijiedarbības kontroles kompleksā.
4-MPY metāla kompleksi parāda arī luminiscējošās lietojumprogrammās, piemēram, sensorus, OLED vai bioattēlus.
- Lantanīda kompleksi: 4-MPY retzemju metāla kompleksi, it īpaši tiem, kas satur eiropiju (III) vai terbiju (III), antenas efekta dēļ var būt intensīva luminiscence, ja ligands absorbē gaismu un pārnes enerģiju metāla jonam, kas pēc tam izstaro pie raksturīgā viļņa garuma.
- Pārejas metāla kompleksi: Ir atklāts, ka daži vara (i) vai cinks (II) 4-MPY kompleksi izstaro redzamajā reģionā ar iespējamiem pielietojumiem apgaismojuma vai displeja tehnoloģijās.
Šo kompleksu fotofizikālās īpašības var precīzi noregulēt, modificējot ligandu struktūru vai metāla vidi
Galvenais sintēzes process un mehānisms
Rūpnieciskā ražošana4-merkaptopiridīnsGalvenokārt seko 4-hloropiridīna un tioamidokarboksilāta aizvietošanas reakcijas galvenajam ceļam. Šī reakcija tiek veikta polārajos šķīdinātājos (piemēram, DMF) ar 80-120 grādu 6–12 stundas. Tioamidokarboksilāta tioanionu sēra uzbrūk 4-hloropiridīna 4-oglei, un hlorīda jons darbojas kā aizvietojošā grupa, kas jānomaina, ģenerējot mērķa produktu. Šim maršrutam ir viegli pieejamas izejvielas (4-hloropiridīns ir izplatīts ķīmisks produkts), vieglas reakcijas apstākļi, un reakcijas ātrumu var uzlabot, optimizējot šķīdinātāja attiecību (piemēram, sajaucot DMF ar toluolu). Pēcapstrādes process izmanto ūdens nokrišņu kristalizācijas metodi. Neapstrādāts produkts tiek atkārtoti kristalizēts ar etanolu, un tīrība var sasniegt vairāk nekā 98%, padarot to piemērotu liela mēroga ražošanai.
Starp alternatīvajiem maršrutiem 4-bromopiridīna pievienošanas eliminācijas reakcija ar sērūdeņradi ir piesaistījusi uzmanību, pateicoties zemākām izejvielu izmaksām (4-bromopiridīna cena ir aptuveni 70% no 4-hloropiridīna). Šī reakcija tiek veikta augstspiediena reaktorā, izmantojot kā šķīdinātāju etanolu, ar H₂S gāzi ieviešot, un reakciju veic 100–150 grādu 8-16 stundas. Starpposma 4-merkaptopiridīna sulfātu nogulsnējas pēc neitralizācijas ar sārma šķīdumu, un produktu iegūst pēc žāvēšanas. Tomēr šim maršrutam ir nepieciešams augstspiediena aprīkojums, un H₂s toksicitāte (10 ppm arodizēšanās robeža) uzliek ārkārtīgi augstas prasības drošības kontrolei. Pašlaik šo maršrutu pieņem tikai daži uzņēmumi.
Procesa optimizācija un tehnoloģiskās inovācijas
Nepārtraukta plūsmas ražošanas tehnoloģija
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) uzlaboja masas pārneses efektivitāti, savukārt UV gaisma aktivizēja reaģenta molekulas, samazinot aktivizācijas enerģiju.
Zaļais ķīmiskais process
Jiangnanas universitātes komanda izmantoja modificēto transamināzi (ECOAT-7), lai panāktu tiešo piridīna gredzena hlorometilēšanu, izvairoties no ļoti toksiska hlorometilētera izmantošanas. Fermentu katalītiskā sistēma 4 stundas reaģēja ar 37 grādiem un pH 7,5 ar produktu selektivitāti 95%un 2024. gadā ieguva "zaļās ķīmijas balvu". Šis ceļš atbilst ES sasniedzamības noteikumiem par lielām bažām (SVHC), nodrošinot atbilstības risinājumu eksporta uzņēmumiem.
Attīrīšanas tehnoloģijas jauninājums
Superkritiskā CO₂ ekstrakcijas tehnoloģija aizstāj tradicionālās hromatogrāfiskās attīrīšanas iekārtas, ļaujot vietējai ražošanai farmaceitiskās kvalitātes produktos. Šī tehnoloģija izmanto CO₂ šķīdības īpašības kritiskajā punktā (31,1 grāds, 7,38 MPa), lai selektīvi iegūtu piemaisījumu, un produkta tīrība pārsniedz 99,5%un nav šķīdinātāja atlikuma riska.
Kvalitātes kontroles un drošības standarti
Galvenie kvalitātes rādītāji
Farmācijas pakāpe4-merkaptopiridīnsNepieciešams kontrolēt mercaptan saturu (lielāks vai vienāds ar 98,0%), smago metālu atlikumiem (<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.
Drošības darbības punkti
Reakcijas sistēma ir jāaizsargā ar slāpekļa gāzi, lai novērstu merkaptāna oksidāciju.
H₂s astes gāzi absorbē ar sārmainu šķīdumu un pārveido par nātrija sulfīdu ar atjaunošanās ātrumu līdz 90%.
Žāvēšanas procesa temperatūrai jābūt zem 60 grādiem, lai izvairītos no produkta sadalīšanās.
Tirgus tendences un nozares ķēdes analīze
Pieprasījuma pieauguma virzītājspēks:
Kā galvenais EGFR inhibitora osimertiniba starpprodukts, globālais pieprasījums pēc 4-mercaptopiridīna 2024. gadā pārsniedza 120 tonnas, un salīdzinājumā ar iepriekšējo gadu palielinājās par 35%. "Jaunā piesārņotāju pārvaldības darbība" Ķīnā ierobežoja hlorometilētera izmantošanu, liekot uzņēmumiem pieņemt tādus zaļus procesus kā fermentu katalīze, un ir paredzams, ka farmācijas līmeņa produktu vietējais ražošanas ātrums palielināsies līdz 60% no 2025. līdz 2027. gadam.
Izejvielu cenu svārstības:
Piridīna cenu ietekmē pieprasījums pēc nikotīna, palielinoties 22% Q 4 2024., uz bio balstīts piridīna sintēzes maršruts (piemēram, kukurūzas salmu pārveidošana) ir kļuvis par pētniecības karsto punktu. Šajā maršrutā kā izejvielu tiek izmantota glikoze, un to ražo ar mikrobu fermentāciju, ar izmaksām par 15% zemāka nekā tradicionālais naftas maršruts.
Ģeopolitiskā ietekme:
ASV "BiOmanufacturing Act" ierobežo 4-merkaptopiridīna eksportu uz ASV farmaceitiskiem uzņēmumiem, pamudinot vietējos uzņēmumus izveidot ārzemju aizpildīšanas bāzes (piemēram, Meksiku). Tajā pašā laikā Zehetingera "Molecule Builder" AI platforma var projektēt alternatīvas struktūras, liekot uzņēmumiem paātrināt patenta izkārtojumu pakārtotajām lietojumprogrammām.
Nākotnes tehnoloģiju ceļvedis
2025-2027:
Iegūstiet pilnībā zaļo sintētisko ceļu, izmantojot 100% bio bāzes izejvielas (piemēram, glikozes fermentāciju uz piridīnu).
Sadarbojieties ar DeepMind, lai izstrādātu veiktspējas prognozēšanas modeli 4-merkaptopiridīna atvasinājumiem, saīsinot jauno zāļu izstrādes ciklu līdz 18 mēnešiem.
2028-2030:
Veicināt nepārtrauktu plūsmas enzīmu katalīzes savienojuma tehnoloģiju, vienas līnijas ražošanas jaudai palielinoties līdz 500 tonnām gadā.
Izstrādājiet 4-merkaptopiridīna bāzes MOF materiālus, lai paplašinātu to pielietojumu gāzes uzglabāšanā un atdalīšanā.
Populāri tagi: 4-Mercaptopyridine CAS 4556-23-4, piegādātāji, ražotāji, rūpnīca, vairumtirdzniecība, pirkšana, cena, lielapjoma pārdošana