4-merkaptopiridinas, Taip pat žinomas kaip 4-piridinetiolas. Grynas produktas yra nuo baltos ar šviesiai geltonos kietos medžiagos. Jis gali tirpinti vandenyje, tačiau jo tirpumas nėra didelis. Kambario temperatūroje tik apie 6 gramai šio junginio galima ištirpinti 100 gramų vandens. Tačiau aukštėjant temperatūrai, jos tirpumas taip pat padidėja. Šildant daugiau 4mercaptopiridino gali ištirpinti vandenyje. Molekulinėje struktūroje yra vienas sieros atomas ir vienas azoto atomas. Sieros atomas yra sujungtas su dviem vandenilio atomais ir vienu azoto atomu, sudarančiu penkių narių žiedą. Šis penkių narių žiedas yra prijungtas prie kito azoto atomo, sudarantis galutinę piridino struktūrą. Tai junginys, kuriame yra tiolio grupės, todėl pasižymi tam tikromis ypatingomis cheminėmis savybėmis. Jis yra linkęs į sudėtingas reakcijas su sunkiųjų metalų jonais, sukuriant stabilius kompleksus. Jis gali būti naudojamas sunkiųjų metalų jonų atskyrimui ir praturtėjimui, taip pat ženklinimui ir aptikimui baltymų elektroforezėje ir imunologiniame tyrime.
|
|
 |
|
Cheminė formulė |
C5H5NS |
|
Tiksli masė |
111.01 |
|
Molekulinė masė |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
Elementų analizė |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-merkaptopiridinasyra sieros turinčio organinis junginys, turintis platų naudojimą daugelyje laukų dėl jo unikalios molekulinės struktūros ir cheminių savybių.
Elektrochemija
Kaip elektroaktyvi medžiaga, skirta sukurti aukštos kokybės elektrocheminius prietaisus, tokius kaip baterijos, superkondensatoriai ir jutikliai. Dėl savo piridino žiedo ir tiolio grupės savo molekulinėje struktūroje jis gali sukelti redokso reakcijas ir turi elektrocheminį aktyvumą. Todėl elektrocheminiai įtaisai, pagrįsti 4 merkaptopiridinu, gali būti įkrauti ir išleisti esant žemai įtampai, ir turi puikų elektrocheminį efektyvumą ir dviračių stabilumą.
Medžiagų mokslas
Norint sintetinti organines funkcines medžiagas ir nanostruktūrizuotas medžiagas. Dėl piridino žiedo ir tiolio grupės molekulinėje struktūroje jis gali sukelti chemines reakcijas su kitomis molekulėmis ar grupėmis, kad sukurtų naujas organines ar nanostruktūrizuotas medžiagas. Pvz., Jis gali reaguoti su polimerais, kad generuotų polimerų medžiagas su specifinėmis funkcijomis ir savybėmis. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas modifikuoti nanodalelių paviršių, kad pakeistų jų fizines ir chemines savybes.
Biologija
Ištirti biomolekulių struktūrą ir funkcijas, taip pat ištirti biomolekulių sąveiką. Dėl savo sugebėjimo patirti sudėtingas reakcijas su sunkiųjų metalų jonais, jis gali būti naudojamas tiriant metalo jonų vaidmenį ir poveikį biomolekulėse. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas ženklinant ir aptikti biomolekules, tokias kaip baltymai, nukleorūgštys ir cukrus. Pvz., Jis gali prisijungti prie antikūnų žymėjimui ir aptikimui imunologiniu būdu.
Narkotikų kūrimas
Tarnaukite kaip ligandas naujų narkotikų projektavimui. Dėl savo piridino žiedo ir tiolio grupės savo molekulinėje struktūroje jis gali stipriai sąveikauti su biomolekulėmis, taip paveikti jų funkciją ir aktyvumą. Todėl ligandai, pagrįsti 4 merkaptopiridinu, gali būti naudojami kuriant priešvėžinius vaistus, antibakterinius vaistus ir kitus terapinius vaistus. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas reguliuoti biomolekulių metabolinius procesus įvairioms ligoms gydyti.
Kiti laukai
Be aukščiau paminėtų laukų, jis taip pat gali būti naudojamas programoms kitose srityse. Pavyzdžiui, jis gali būti naudojamas kaip polimerų medžiagų ir organinių junginių sintezės katalizatorius. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas tiriant fizines ir chemines savybes ir kvantinius cheminius skaičiavimus.
koordinavimo chemijoje
4-merkaptopiridinas(4-MPY) yra universalus koordinacijos chemijos ligandas dėl jo sugebėjimo koordinuoti tiek pereinamuosius metalus, tiek su retais žemės metalais, sudarydamas kompleksus su įvairiomis struktūromis ir savybėmis. Šie metalų kompleksai sulaukė didelio susidomėjimo dėl jų galimo pritaikymo katalizėje, magnetinėse medžiagose ir liuminescencinėse medžiagose. Žemiau yra išsamus jo koordinavimo elgesio, struktūrinės įvairovės ir programų tyrimas.
4-MPy reaktyvumas kyla iš dviejų galimų donorų atomų: piridino žiedo azoto ir tiolio grupės sieros. Priklausomai nuo metalo jonų ir reakcijos sąlygų, 4-MPY gali parodyti kelis koordinavimo režimus:
- Monodentato koordinacija: Ligandas gali jungtis per vien azoto arba sieros atomą, nors azoto koordinacija dažnai būna palanki dėl jo stipresnio jo baziškumo.
- Bidentacijos koordinacija: Tiek azoto, tiek sieros atomai gali dalyvauti surišdami, formuodami chelacinius žiedus, kurie padidina komplekso stabilumą.
- Tilto koordinacija: Polimeriniuose ar išplėstinėse struktūrose 4-MPy gali veikti kaip tiltas tarp dviejų ar daugiau metalų centrų, prisidedant prie koordinavimo polimerų ar metalo-organinių rėmų (MOF) formavimo.
Šis pritaikomumas leidžia 4 my stabilizuoti įvairius metalų kompleksus, turinčius skirtingą geometriją, pradedant mononuklearinėmis ir polinuklearinėmis rūšimis.
Buvo susintetinti ir struktūriškai apibūdinami daugybė metalų 4-MPy kompleksų, suteikiančių įžvalgų apie jų koordinavimo aplinką ir savybes.
- Sidabro (i) kompleksai: Sidabro (I) 4-MPy kompleksų sintezė dažnai apima Agno₃ reakciją su 4-MPy tirpale. Šie kompleksai paprastai pasižymi linijinėmis arba trigonalinėmis plokštumos geometrijomis aplink sidabro centrą, o ligandas koordinuoja per azotą ar sierą. Pavyzdžiui, pranešta apie [Ag (4-MPY) ₂] NO₃, kai 4-MPy veikia kaip monodentinis n-donoro ligandas.
- Kadmio (II) kompleksai: Kadmio (II) sudaro sudėtingesnes struktūras su 4-MPy dėl jo didesnio koordinacijos skaičiaus. Buvo susintetinti polimeriniai kadmio (II) 4-MPy kompleksai, pasižymintys ligandu tilto režimu, susiejant CD²⁺ jonus į vienmatis grandines ar dvimatius sluoksnius. Kristalų struktūros atskleidžia, kad sieros atomas dažnai dalyvauja ryšyje, be azoto, todėl sukelia bidentato ar tilto koordinaciją.
Spektroskopiniai metodai, tokie kaip NMR, IR ir UV-VIS spektroskopija, naudojami norint nustatyti kompleksų elektroninę aplinką, o rentgeno kristalografija pateikia galutinę struktūrinę informaciją.
4-MPY pagrįsti metalų kompleksai parodė pažadą kaip katalizatorius įvairiose organinėse transformacijose. Ligando gebėjimas modifikuoti metalo centro elektronines savybes padidina jo katalizinį aktyvumą ir selektyvumą.
- Oksidacijos reakcijos: Kai kurie 4 MPy metalų kompleksai buvo ištirti kaip alkoholių oksidacijos į aldehidus ar ketonus katalizatorius. Sieros atomas gali vaidinti vaidmenį stabilizuojant reaktyvius tarpinius produktus arba palengvindamas deguonies perdavimą.
- CC sukabinimo reakcijos: 4-MPY pereinamojo metalo kompleksai buvo ištirti dėl jų potencialo kryžminių sujungimo reakcijose, tokiose kaip Suzuki ar Heck reakcijos, dėl jų gebėjimo suaktyvinti arilo halogenidus ar olefinus.
Koordinavimo aplinkos derinimas leidžia optimizuoti katalizinį efektyvumą keičiant metalo jonų ar ligandų pakaitalus.
Tam tikri 4 MPy metalo kompleksai pasižymi įdomiomis magnetinėmis savybėmis, todėl jie yra kandidatai į molekulinius magnetus ar sukimosi kryžminimo medžiagas.
- Polinukleariniai kompleksai: Kompleksai, kuriuose yra keli metalų jonai, tiltais 4-MPy ligandais, gali parodyti magnetinę sujungimą tarp metalo centrų, todėl atsiranda tokie reiškiniai kaip feromagnetizmas ar antiferromagnetizmas.
- Spin Crossover elgesys: Pranešama, kad kai kurie geležies (II) 4 MPy kompleksai pereina iš nugaros perėjimų, kai metalo jonai perjungia tarp aukšto sukimosi ir mažo sukimosi būsenų, reaguojant į temperatūrą ar šviesą, o potencialus pritaikymas duomenų saugojimui ar jutikliams.
Tokių medžiagų dizainas priklauso nuo ligando lauko stiprumo ir tarpmolekulinės sąveikos komplekse valdymo.
4 MPy metalų kompleksai taip pat rodo potencialą liuminescenciniuose programose, tokiose kaip jutikliai, OLED ar biologiškai mažinantys agentai.
- Lantanido kompleksai: Retųjų žemės metalų kompleksai, kurių 4-MPY, ypač tų, kuriuose yra europium (III) arba terbium (III), gali parodyti intensyvų liuminescenciją dėl antenos efekto, kai ligandas sugeria šviesą ir perduoda energiją į metalo jonus, kuris tada skleidžia būdingą bangos ilgį.
- Pereinamojo metalo kompleksai: Nustatyta, kad kai kurie vario (I) arba cinko (II) 4-MPY kompleksai skleidžia matomame regione, o potencialus pritaikymas apšvietimo ar ekrano technologijose.
Šių kompleksų fotofizinės savybės gali būti tiksliai suderintos modifikuojant ligando struktūrą arba metalinę aplinką
Pagrindinio sintezės procesas ir mechanizmas
Pramoninė gamyba4-merkaptopiridinasDaugiausia eina pagrindiniu pakaitinio reakcijos tarp 4-chloropiridino ir tioamidokarboksilato keliu. Ši reakcija 6–12 valandų atliekama poliniuose tirpikliuose (tokiuose kaip DMF) 80–120 laipsnių. Tioamidokarboksilato tioanioninė siera puola 4-chloropiridino 4 anglies, o chlorido jonas veikia kaip keičiama išeinanti grupė, sukurianti tikslinį produktą. Šis maršrutas turi lengvai prieinamas žaliavas (4-chloropiridinas yra įprastas cheminis produktas), švelnios reakcijos sąlygos, o reakcijos greitį galima pagerinti optimizuojant tirpiklio santykį (pvz., Sumaišant DMF su toluenu). Po gydymo procesas naudojamas vandens kristalizacijos metodas. Neapdorotas produktas yra pakartotinai kristalizuotas su etanoliu, o grynumas gali siekti daugiau nei 98%, todėl jis yra tinkamas didelio masto gamybai.
Tarp alternatyvių maršrutų 4-bromopiridino su vandenilio sulfidu eliminacijos reakcija sulaukė dėmesio dėl mažesnių žaliavų išlaidų (4-bromopiridino kaina yra maždaug 70% 4-chloropiridino). Ši reakcija atliekama aukšto slėgio reaktoriuje, naudojant etanolį kaip tirpiklį, įvedant H₂S dujas, o reakcija vyksta 100–150 laipsnių 8–16 valandų. Tarpinis 4-merkaptopiridino vandenilio sulfatas nusodinamas po neutralizuoto šarminio tirpalo, o produktas gaunamas po džiovinimo. Tačiau šiam maršrutui reikalinga aukšto slėgio įranga, o H₂S toksiškumas (10 ppm profesinės ekspozicijos riba) kelia ypač didelius saugos kontrolės reikalavimus. Šiuo metu tik kelios įmonės priima šį kelią.
Proceso optimizavimas ir technologinės naujovės
Nuolatinė srauto gamybos technologija
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) padidino masės perdavimo efektyvumą, o UV šviesa suaktyvino reaktyviosios molekules, sumažindama aktyvacijos energiją.
Žaliasis cheminis procesas
Jiangnano universiteto komanda panaudojo modifikuotą transaminazę (ECAOT-7), kad pasiektų tiesioginį piridino žiedo chlormetilinimą, vengdama naudoti labai toksišką chlormetilo eterį. Fermentų katalizinė sistema 4 valandas reagavo 37 laipsnių ir pH 7,5, o produkto selektyvumas buvo 95%, o 2024 m. Laimėjo „Žaliosios chemijos apdovanojimą“. Šis maršrutas atitinka ES pasiekiamumo taisykles dėl didelio susirūpinimo medžiagų (SVHC), užtikrinant atitikties sprendimą eksporto įmonėms.
Valymo technologijos atnaujinimas
Superkritinė CO₂ ištraukimo technologija pakeičia tradicinę chromatografijos valymo įrangą, leidžiančią gaminti vidaus gamybą farmacijos lygio gaminiuose. Ši technologija naudoja CO₂ tirpumo charakteristikas kritiniame taške (31,1 laipsnio, 7,38 MPa) selektyviam priemaišų ištraukimui, o produkto grynumas viršija 99,5%, o tirpiklio likučių rizika nėra.
Kokybės kontrolės ir saugos standartai
Pagrindiniai kokybės rodikliai
Farmacijos klasės4-merkaptopiridinasreikalauja, kad merkaptano kiekis būtų kontroliuojamas (didesnis arba lygus 98,0%), sunkiųjų metalų likučiai (<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.
Saugos darbo taškai
Reakcijos sistemą reikia apsaugoti azoto dujomis, kad būtų išvengta merkaptano oksidacijos.
H₂s uodegos dujos yra absorbuojamos šarminiu tirpalu ir paverčiamos natrio sulfidu, o atsigavimo greitis - iki 90%.
Džiovinimo proceso temperatūra turi būti mažesnė nei 60 laipsnių, kad būtų išvengta produkto skilimo.
Rinkos tendencijos ir pramonės grandinės analizė
Paklausos augimo vairuotojas:
Kadangi pagrindinis EGFR inhibitoriaus osimertinibo tarpas, pasaulinė 4-merkaptopiridino paklausa 2024 m. Viršijo 120 tonų, o per metus padidėjo 35%. „Naujasis teršalų valdymo veiksmas“ Kinijoje apribojo chlormetilo eterio naudojimą, priversdamas įmones priimti ekologiškus procesus, tokius kaip fermentų katalizė, ir tikimasi, kad farmacijos klasės produktų vidaus gamybos procentas padidės iki 60% nuo 2025 iki 2027 m.
Žaliavos kainos svyravimai:
Piridino kainai įtakos turi nikotino paklausa, kai q 4 2024. padidėjo 22%, palyginti su biologiniu piridino sintezės būdu (pvz., Kukurūzų šiaudų konvertavimu), tapo tyrimų interneto prieigos tašku. Šis maršrutas naudoja gliukozę kaip žaliavą ir gaminamas per mikrobų fermentaciją, kainuoja 15% mažesnę nei tradicinis naftos būdas.
Geopolitinis poveikis:
JAV „Biomanufacturing Act“ riboja 4-merkaptopiridino eksportą į JAV farmacijos įmones, paskatindamas vietines įmones įsteigti užjūrio užpildymo bazes (tokias kaip Meksika). Tuo pačiu metu Zehetingerio „Molecule Builder“ AI platforma gali suprojektuoti alternatyvias struktūras, priversdamas įmones pagreitinti patentų išdėstymą pasroviui.
Ateitis technologijų planas
2025-2027:
Pasiekite visiškai žalią sintetinį kelią, naudodami 100% biologiškai žaliavas (pvz., Gliukozės fermentacija su piridinu).
Bendradarbiaukite su „DeepMind“, kad sukurtumėte 4-merkaptopiridino darinių veiklos prognozavimo modelį, sutrumpindami naują vaistų kūrimo ciklą iki 18 mėnesių.
2028-2030:
Skatinkite nuolatinio srauto ir enzimo katalizės sujungimo technologiją, o vienos eilutės gamybos pajėgumas padidėja iki 500 tonų per metus.
Sukurkite 4-merkaptopiridino pagrindu pagamintas MOFS medžiagas, kad išplėstumėte savo pritaikymą dujų laikymui ir atskyrimui.
Populiarus Žymos: 4-merkaptopiridinas CAS 4556-23-4, tiekėjai, gamintojai, gamykla, didmeninė prekyba, pirkimas, kaina, biria, parduodama