4-mercaptopyridine, Également connu sous le nom de 4-pyridététhiol. Le produit pur est un solide blanc à jaune clair. Il peut être soluble dans l'eau, mais sa solubilité n'est pas élevée. À température ambiante, seulement environ 6 grammes de ce composé peuvent être dissous dans 100 grammes d'eau. Cependant, à mesure que la température augmente, sa solubilité augmente également en conséquence. Sous chauffage, plus de 4mercaptopyridine peut se dissoudre dans l'eau. La structure moléculaire contient un atome de soufre et un atome d'azote. L'atome de soufre est lié à deux atomes d'hydrogène et à un atome d'azote, formant un cycle à cinq membres. Cet anneau à cinq membres est connecté à un autre atome d'azote, formant la structure de pyridine finale. Il s'agit d'un composé contenant des groupes thiol et a donc des propriétés chimiques spéciales. Il est sujet à des réactions complexes avec des ions métalliques lourds, générant des complexes stables. Il peut être utilisé pour la séparation et l'enrichissement des ions métalliques lourds, ainsi que le marquage et la détection dans l'électrophorèse des protéines et l'immunodosage.
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Formule chimique |
C5H5NS |
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Masse exacte |
111.01 |
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Poids moléculaire |
111.16 |
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m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
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Analyse élémentaire |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-mercaptopyridineest un composé organique contenant du soufre qui possède de grandes applications dans de nombreux domaines en raison de sa structure moléculaire unique et de ses propriétés chimiques.
Électrochimie
En tant que substance électroactive pour construire des dispositifs électrochimiques haute performance, tels que les batteries, les supercondensateurs et les capteurs. En raison de son anneau pyridine et de son groupe thiol dans sa structure moléculaire, il peut subir des réactions redox et a une activité électrochimique. Par conséquent, les dispositifs électrochimiques basés sur 4 Mercaptopyridine peuvent être chargés et déchargés à basse tension, et ont d'excellentes performances électrochimiques et la stabilité du cycle.
Science des matériaux
Pour synthétiser les matériaux fonctionnels organiques et les matériaux nanostructurés. En raison de la présence d'un cycle pyridine et d'un groupe thiol dans sa structure moléculaire, il peut subir des réactions chimiques avec d'autres molécules ou groupes pour générer de nouveaux matériaux organiques ou nanostructurés. Par exemple, il peut réagir avec des polymères pour générer des matériaux polymères avec des fonctions et des propriétés spécifiques. De plus, il peut également être utilisé pour modifier la surface des nanoparticules pour modifier leurs propriétés physiques et chimiques.
Biologie
Étudier la structure et la fonction des biomolécules, ainsi que d'explorer les interactions entre les biomolécules. En raison de sa capacité à subir des réactions complexes avec des ions métalliques lourds, il peut être utilisé pour étudier les rôles et les effets des ions métalliques dans les biomolécules. De plus, il peut également être utilisé pour l'étiquetage et la détection des biomolécules telles que les protéines, les acides nucléiques et les sucres. Par exemple, il peut se lier aux anticorps pour le marquage et la détection dans l'immunodosage.
Développement de médicaments
Servir de ligand pour concevoir de nouveaux médicaments. En raison de son anneau pyridine et de son groupe thiol dans sa structure moléculaire, il peut fortement interagir avec les biomolécules, affectant ainsi leur fonction et leur activité. Par conséquent, les ligands basés sur 4 mercaptopyridine peuvent être utilisés pour développer des médicaments anticancéreux, des médicaments antibactériens et d'autres médicaments thérapeutiques. De plus, il peut également être utilisé pour réguler les processus métaboliques des biomolécules pour le traitement de diverses maladies.
Autres champs
En plus des champs susmentionnés, il peut également être utilisé pour les applications dans d'autres champs. Par exemple, il peut être utilisé comme catalyseur pour la synthèse des matériaux polymères et des composés organiques. De plus, il peut également être utilisé pour étudier les propriétés physiques et chimiques et les calculs chimiques quantiques.
en chimie de coordination
4-mercaptopyridine(4-MPY) est un ligand polyvalent en chimie de coordination en raison de sa capacité à se coordonner avec les métaux de transition et les métaux de la terre rare, formant des complexes avec diverses structures et propriétés. Ces complexes métalliques ont suscité un intérêt significatif pour leurs applications potentielles en catalyse, en matériaux magnétiques et en matériaux luminescents. Vous trouverez ci-dessous une exploration détaillée de son comportement de coordination, de sa diversité structurelle et de ses applications.
La réactivité du 4-MPY découle de ses deux atomes de donneurs potentiels: l'azote de l'anneau de pyridine et le soufre du groupe thiol. Selon les conditions de l'ion métallique et de la réaction, le 4-MPY peut présenter plusieurs modes de coordination:
- Coordination du monodent: Le ligand peut se lier à travers l'atome d'azote ou de soufre seul, bien que la coordination de l'azote soit souvent privilégiée en raison de sa basicité plus forte.
- Coordination bidentée: Les atomes d'azote et de soufre peuvent participer à la liaison, formant des anneaux chélateurs qui améliorent la stabilité du complexe.
- Coordination de pontage: Dans les structures polymères ou étendues, le 4-MPY peut agir comme un pont entre deux centres métalliques ou plus, contribuant à la formation de polymères de coordination ou de cadres métalliques-organiques (MOF).
Cette adaptabilité permet au 4-MPY de stabiliser un large éventail de complexes métalliques avec des géométries variables, des espèces mononucléaires aux espèces polynucléaires.
De nombreux complexes métalliques de 4-MPY ont été synthétisés et caractérisés structurellement, fournissant des informations sur leurs environnements et propriétés de coordination.
- Complexes argentés (i): La synthèse des complexes d'argent (I) 4-MPY implique souvent la réaction de l'agno₃ avec du 4-MPY en solution. Ces complexes présentent généralement des géométries planes linéaires ou trigonales autour du centre d'argent, le ligand coordonné par l'azote ou le soufre. Par exemple, [AG (4-MPY) ₂] NO₃ a été signalé, où le 4-MPY agit comme un ligand à nons N monodentate.
- Complexes de cadmium (ii): Le cadmium (II) forme des structures plus complexes avec 4-MPY en raison de son nombre de coordination plus élevé. Des complexes 4-MPY de cadmium (II) polymérique ont été synthétisés, avec le ligand en mode de pontage, reliant les ions CD²⁺ dans des chaînes unidimensionnelles ou des couches bidimensionnelles. Les structures cristallines révèlent que l'atome de soufre participe souvent à la liaison, en plus de l'azote, conduisant à une coordination bidentée ou pontant.
Des techniques spectroscopiques, telles que la RMN, IR et la spectroscopie UV-Vis, sont utilisées pour sonder l'environnement électronique des complexes, tandis que la cristallographie aux rayons X fournit des informations structurelles définitives.
Les complexes métalliques à base de 4-MPY se sont révélés prometteurs comme catalyseurs dans diverses transformations organiques. La capacité du ligand à moduler les propriétés électroniques du centre métallique améliore son activité catalytique et sa sélectivité.
- Réactions d'oxydation: Certains complexes métalliques 4-MPY ont été explorés comme catalyseurs pour l'oxydation des alcools en aldéhydes ou cétones. L'atome de soufre peut jouer un rôle dans la stabilisation des intermédiaires réactifs ou facilitant le transfert d'oxygène.
- Réactions de couplage CC: Des complexes de métaux de transition de 4-MPY ont été étudiés pour leur potentiel dans les réactions de couplage croisé, telles que les réactions Suzuki ou Heck, en raison de leur capacité à activer les halogénures d'aryle ou les oléfines.
L'accordabilité de l'environnement de coordination permet l'optimisation des performances catalytiques en faisant varier les substituants en ion métallique ou en ligand.
Certains complexes métalliques 4-MPY présentent des propriétés magnétiques intéressantes, ce qui en fait des candidats à des aimants moléculaires ou à des matériaux de croisement.
- Complexes polynucléaires: Les complexes contenant plusieurs ions métalliques pontés par des ligands 4-MPY peuvent afficher un couplage magnétique entre les centres métalliques, conduisant à des phénomènes tels que le ferromagnétisme ou l'antiferromagnétisme.
- Comportement de croisement: Certains complexes en fer (II) 4-MPY auraient subi des transitions de spin, où l'ion métallique bascule entre les états à forte épine et à faible spin en réponse à la température ou à la lumière, avec des applications potentielles dans le stockage ou la détection des données.
La conception de ces matériaux repose sur le contrôle de la résistance au champ du ligand et des interactions intermoléculaires au sein du complexe.
Les complexes métalliques 4-MPY présentent également un potentiel dans les applications luminescentes, telles que les capteurs, les OLED ou les agents de bioimagerie.
- Complexes de lanthanides: Les complexes métalliques de terres rares de 4-MPY, en particulier ceux contenant de l'europium (III) ou du terbium (III), peuvent présenter une luminescence intense due à l'effet d'antenne, où le ligand absorbe la lumière et transfère l'énergie à l'ion métallique, qui émet ensuite à une longueur d'onde caractéristique.
- Complexes de métaux de transition: Certains complexes de cuivre (I) ou de zinc (II) 4-MPY se sont avérés émettre dans la région visible, avec des applications potentielles dans les technologies d'éclairage ou d'affichage.
Les propriétés photophysiques de ces complexes peuvent être affinées en modifiant la structure du ligand ou l'environnement métallique
Processus et mécanisme de synthèse de base
La production industrielle de4-mercaptopyridineSuit principalement la voie dominante de la réaction de substitution entre la 4-chloropyridine et le thioamidocarboxylate. Cette réaction est effectuée dans des solvants polaires (comme le DMF) à 80-120 degrés pendant 6-12 heures. Le soufre thioanionique du thioamidocarboxylate attaque le 4-carbone de la 4-chloropyridine, et l'ion chlorure agit comme le groupe de départ à remplacer, générant le produit cible. Cette voie a des matières premières facilement disponibles (la 4-chloropyridine est un produit chimique courant), des conditions de réaction légères et la vitesse de réaction peut être améliorée en optimisant le rapport solvant (comme le mélange de DMF avec du toluène). Le processus de post-traitement adopte la méthode de cristallisation des précipitations de l'eau. Le produit brut est recristallisé avec de l'éthanol, et la pureté peut atteindre plus de 98%, ce qui le rend adapté à une production à grande échelle.
Parmi les itinéraires alternatifs, la réaction d'élimination de l'addition de la 4-bromopyridine avec du sulfure d'hydrogène a attiré l'attention en raison de la baisse du coût des matières premières (le prix de la 4-bromopyridine est d'environ 70% de celui de la 4-chloropyridine). Cette réaction est réalisée dans un réacteur à haute pression en utilisant l'éthanol comme solvant, le gaz H₂s étant introduit, et la réaction est réalisée à 100-150 degrés pendant 8 à 16 heures. Le sulfate intermédiaire de la 4-mercaptopyridine hydrogène est précipité après avoir été neutralisé par une solution alcaline, et le produit est obtenu après séchage. Cependant, cette voie nécessite un équipement à haute pression, et la toxicité des H₂s (limite d'exposition professionnelle de 10 ppm) impose des exigences extrêmement élevées pour le contrôle de la sécurité. Actuellement, seules quelques entreprises adoptent cette voie.
Optimisation des processus et innovation technologique
Technologie de production de flux continu
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) a amélioré l'efficacité de transfert de masse, tandis que la lumière UV a activé les molécules de réactifs, réduisant l'énergie d'activation.
Processus chimique vert
L'équipe de l'Université de Jiangnan a utilisé la transaminase modifiée (ECOAT-7) pour atteindre la chlorométhylation directe du cycle de pyridine, en évitant l'utilisation de l'éther chlorométhyle hautement toxique. Le système catalytique enzymatique a réagi à 37 degrés et pH 7,5 pendant 4 heures, avec une sélectivité de produit de 95%, et a remporté le «Green Chemistry Award» en 2024. Cette voie est conforme aux réglementations de réaction de l'UE sur des substances élevées (SVHC), fournissant une solution de conformité aux entreprises à exportation.
Mise à niveau de la technologie de purification
La technologie d'extraction de Co₂ Supercritical remplace l'équipement de purification chromatographique traditionnel, permettant la production intérieure de produits de qualité pharmaceutique. Cette technologie utilise les caractéristiques de solubilité du CO₂ au point critique (31,1 degré, 7,38 MPa) pour l'extraction sélective d'impuretés, avec une pureté des produits dépassant 99,5% et aucun risque de résidu de solvant.
Normes de contrôle de la qualité et de sécurité
Indicateurs de qualité clés
De qualité pharmaceutique4-mercaptopyridinenécessite un contrôle de la teneur en mercaptan (supérieure ou égale à 98,0%), résidus de métaux lourds (<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.
Points de fonctionnement de la sécurité
Le système de réaction doit être protégé par l'azote gazeux pour prévenir l'oxydation de Mercaptan.
Le gaz arrière H₂S est absorbé par la solution alcaline et converti en sulfure de sodium, avec un taux de récupération allant jusqu'à 90%.
La température du processus de séchage doit être inférieure à 60 degrés pour éviter la décomposition du produit.
Tendances du marché et analyse de la chaîne de l'industrie
Moteur de la croissance de la demande:
En tant qu'intermédiaire clé de l'inhibiteur de l'EGFR Osimertinib, la demande mondiale de 4-mercaptopyridine a dépassé 120 tonnes en 2024, avec une augmentation en glissement annuel de 35%. La «nouvelle action de gouvernance des polluants» en Chine a restreint l'utilisation de l'éther de chlorométhyle, forçant les entreprises à adopter des processus verts tels que la catalyse enzymatique, et il est prévu que le taux de production domestique des produits pharmaceutiques augmentera à 60% de 2025 à 2027.
FLUCUATIONS DE PRIX PRIX:
Le prix de la pyridine est affecté par la demande de nicotine, avec une augmentation de 22% en glissement annuel de Q 4 2024., la route de synthèse de la pyridine à base de pyridine (comme la conversion de la paille de maïs) est devenue un hotspot de recherche. Cette voie utilise le glucose comme matière première et est produite par la fermentation microbienne, avec un coût de 15% inférieur à la voie du pétrole traditionnel.
Impact géopolitique:
La «loi sur la fabrication» américaine restreint l'exportation de la 4-mercaptopyridine aux entreprises pharmaceutiques américaines, ce qui a incité les entreprises nationales à établir des bases de remplissage à l'étranger (comme le Mexique). Dans le même temps, la plate-forme AI de Zehetinger "Molecule Builder" peut concevoir des structures alternatives, forçant les entreprises à accélérer la disposition des brevets pour les applications en aval.
Future Technology Road Tagt
2025-2027:
Atteignez un chemin synthétique entièrement vert en utilisant des matières premières à base de bio-% (comme la fermentation du glucose à la pyridine).
Collaborez avec DeepMind pour développer un modèle de prédiction des performances pour les dérivés de 4-mercaptopyridine, raccourcissant le nouveau cycle de développement des médicaments à 18 mois.
2028-2030:
Promouvoir la technologie de couplage de la catalyse en écoulement en écoulement continu, la capacité de production unique augmentant à 500 tonnes par an.
Développer des matériaux MOFS à base de 4-mercaptopyridine pour étendre leur application dans le stockage et la séparation des gaz.
étiquette à chaud: 4-Mercaptopyridine CAS 4556-23-4, fournisseurs, fabricants, usine, gros, acheter, prix, vrac, à vendre