4-merkaptopüridiin, tuntud ka kui 4-püridinetiool. Puhas toode on valge kuni helekollane tahke aine. See võib lahustuda vees, kuid selle lahustuvus pole kõrge. Toatemperatuuril saab 100 grammi vees lahustada ainult umbes 6 grammi seda ühendit. Kuid temperatuuri tõustes suureneb ka selle lahustuvus. Kuumutamise ajal võib vees lahustuda rohkem 4merkaptopüridiini. Molekulaarstruktuur sisaldab ühte väävli aatomit ja ühte lämmastikuaatomit. Väävli aatom on ühendatud kahe vesinikuaatomi ja ühe lämmastikuaatomiga, moodustades viieliikmelise tsükli. See viieliikmeline rõngas on ühendatud teise lämmastikuaatomiga, moodustades lõpliku püridiini struktuuri. See on ühend, mis sisaldab tioolrühmi ja seetõttu on sellel mõned spetsiaalsed keemilised omadused. See on altid keerukatele reaktsioonidele raskemetalli ioonidega, tekitades stabiilseid komplekse. Seda saab kasutada raskemetallide ioonide eraldamiseks ja rikastamiseks, samuti valgu elektroforeesi ja immunotesti märgistamiseks ja tuvastamiseks.
|
|
 |
|
Keemiline valem |
C5H5NS |
|
Täpne missa |
111.01 |
|
Molekulmass |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
Elementaarne analüüs |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-merkaptopüridiinon väävlit sisaldav orgaaniline ühend, millel on ainulaadsete molekulaarstruktuuride ja keemiliste omaduste tõttu paljudes valdkondades laialdased rakendused.
Elektrokeemia
Elektroaktiivse ainena, et ehitada suure jõudlusega elektrokeemilisi seadmeid, näiteks akusid, superkondensaatoreid ja andureid. Tänu püridiinitsükli ja tioolrühma tõttu molekulaarstruktuuris võib see läbi viia redoksreaktsioonid ja sellel on elektrokeemiline aktiivsus. Seetõttu saab 4 merkaptopüridiinil põhinevaid elektrokeemilisi seadmeid laadida ja tühjendada madala pingega ning neil on suurepärane elektrokeemiline jõudlus ja tsükli stabiilsus.
Materjaliteadus
Orgaaniliste funktsionaalsete materjalide ja nanostruktureeritud materjalide sünteesimiseks. Püridiinitsükli ja tioolrühma olemasolu tõttu oma molekulaarstruktuuris võib see läbi viia keemilised reaktsioonid teiste molekulide või rühmadega, et genereerida uusi orgaanilisi või nanostruktureeritud materjale. Näiteks võib see reageerida polümeeridega, et genereerida spetsiifiliste funktsioonide ja omadustega polümeermaterjale. Lisaks saab seda kasutada ka nanoosakeste pinna muutmiseks nende füüsikaliste ja keemiliste omaduste muutmiseks.
Bioloogia
Uurida biomolekulide struktuuri ja funktsiooni, samuti uurida biomolekulide koostoimeid. Tänu oma võimele läbida keerulised reaktsioonid raskemetalliioonidega, saab seda kasutada metalliioonide rollide ja mõju uurimiseks biomolekulides. Lisaks saab seda kasutada ka biomolekulide, näiteks valkude, nukleiinhapete ja suhkrute märgistamiseks ja tuvastamiseks. Näiteks võib see seonduda antikehadega märgistamiseks ja tuvastamiseks immunotesti korral.
Ravimite väljatöötamine
Toimige ligandina uudsete ravimite kujundamisel. Tänu oma püridiinitsükli ja tioolrühma molekulaarstruktuuris võib see tugevalt suhelda biomolekulidega, mõjutades sellega nende funktsiooni ja aktiivsust. Seetõttu saab 4 merkaptopüridiinil põhinevat ligandi kasutada vähivastaste ravimite, antibakteriaalsete ravimite ja muude terapeutiliste ravimite väljatöötamiseks. Lisaks saab seda kasutada ka biomolekulide metaboolsete protsesside reguleerimiseks erinevate haiguste raviks.
Muud väljad
Lisaks ülalnimetatud väljadele saab seda kasutada ka rakenduste jaoks muudes väljades. Näiteks saab seda kasutada katalüsaatorina polümeermaterjalide ja orgaaniliste ühendite sünteesina. Lisaks saab seda kasutada ka füüsikaliste ja keemiliste omaduste ning kvantkeemiliste arvutuste uurimiseks.
koordineerimiskeemias
4-merkaptopüridiin(4-MPY) on mitmekülgne ligand koordineerimiskeemias, kuna see on võimeline kooskõlastama nii üleminekumetallide kui ka haruldaste muldmetallidega, moodustades erinevate struktuuride ja omadustega kompleksid. Need metallkompleksid on pälvinud olulist huvi oma potentsiaalsete rakenduste vastu katalüüsi, magnetiliste materjalide ja luminestsentsmaterjalide vastu. Allpool on üksikasjalik uurimine selle koordineerimiskäitumise, struktuurilise mitmekesisuse ja rakenduste kohta.
4-MPY reaktsioonivõime tuleneb selle kahest potentsiaalsest doonori aatomist: püridiinitsükli lämmastik ja tioolrühma väävel. Sõltuvalt metalliioonidest ja reaktsioonitingimustest võib 4-MPY avaldada mitut koordinatsioonirežiimi:
- Monodentaadi koordineerimine: Ligand võib seostuda ainult lämmastiku- või väävli aatomi kaudu, ehkki lämmastiku koordinatsiooni soositakse sageli selle tugevama aluslisuse tõttu.
- Bidentaadi koordinatsioon: Nii lämmastiku- kui ka väävli aatomid võivad osaleda sidumisel, moodustades kelaatrirõngaid, mis suurendavad kompleksi stabiilsust.
- Sildade koordinatsioon: Polümeersetes või laiendatud struktuurides võib 4-MPY toimida sillana kahe või enama metallkeskuse vahel, aidates kaasa koordinatsioonipolümeeride või metalli-orgaaniliste raamistike (MOF) moodustumisele.
See kohanemisvõime võimaldab 4-MPY stabiliseerida mitmesuguseid erineva geomeetriaga metallkomplekse, alates mononukleaarsest kuni polünukleaarsete liikideni.
Sünteesitud ja struktuurilt iseloomustatud on arvukalt 4-mpy metallkomplekse, pakkudes ülevaate nende koordinatsioonikeskkonnast ja omadustest.
- Hõbe (i) kompleksid: Hõbeda (I) 4-MPY komplekside süntees hõlmab sageli Agno₃ reaktsiooni 4-MPY-ga lahuses. Nendel kompleksidel on hõbekeskuse ümber tavaliselt lineaarsed või trigonaalsed tasapinnalised geomeetriad, kusjuures ligand koordineerib lämmastiku või väävli kaudu. Näiteks on teatatud [Ag (4-m-mpy) ₂] not, kus 4-m-mpy toimib monodentaalse N-donori ligandina.
- Kaadmiumi (II) kompleksid: Kaadmium (II) moodustab kõrgema koordinatsiooniarvu tõttu keerukamad 4-MPY struktuurid. Sünteesitud on polümeerkadmiumi (II) 4-MPY kompleksid, millel on ligand sildarežiimis, ühendades CD²⁺ ioonid ühemõõtmelisteks ahelateks või kahemõõtmelisteks kihtideks. Kristallstruktuurid näitavad, et väävli aatom osaleb lisaks lämmastikule sageli sidemetes, põhjustades bidentaadi või sildade koordinatsiooni.
Komplekside elektroonilise keskkonna proovitamiseks kasutatakse spektroskoopilisi tehnikaid, nagu NMR, IR ja UV-VIS spektroskoopia, samas kui röntgeni kristallograafia pakub lõplikku struktuurset teavet.
4-MPY-põhised metallkompleksid on näidanud lubadusi erinevates orgaanilistes muundustes katalüsaatoritena. Ligandi võime moduleerida metallkeskuse elektroonilisi omadusi suurendab selle katalüütilist aktiivsust ja selektiivsust.
- Oksüdatsioonireaktsioonid: Aldehüüdideks või ketoonideks alkoholide oksüdeerimise katalüsaatoritena on uuritud mõnda 4-m-mpy metallkompleksi. Väävli aatom võib mängida rolli reaktiivsete vaheühendite stabiliseerimisel või hapniku ülekande hõlbustamisel.
- CC sidumisreaktsioonid: 4-MPY siirdemetalli kompleksid on uuritud nende potentsiaalide osas risttamisreaktsioonides, näiteks Suzuki või Hecki reaktsioonides, tänu nende võimele aktiveerida arüülhalogeniide või olefiine.
Koordinatsioonikeskkonna häälestatavus võimaldab katalüütilist jõudlust optimeerida, varieerides metalliiooni või ligandi asendajaid.
Teatud 4-mpy metallkompleksidel on huvitavad magnetilised omadused, mis muudavad need molekulaarsete magnetide või spinni crossover-materjalide kandidaatideks.
- Polünukleaarsed kompleksid: 4-MPy ligandidega ühendatud mitut metalliiooni sisaldavad kompleksid võivad metallkeskuste vahel magnetilist sidumist, mis põhjustab selliseid nähtusi nagu ferromagnetism või antiferromagnetism.
- Spin Crossoveri käitumine: On teatatud, et mõned raua (II) 4-MPY kompleksid läbivad spinni üleminekud, kus metalliioonide vahetamine kõrge spin ja madala keermega olekute vahel vastusena temperatuurile või valgusele, võimalike rakendustega andmete salvestamisel või sensatsioonis.
Selliste materjalide disain sõltub ligandi välja tugevuse ja molekulidevahelise interaktsiooni juhtimisest kompleksis.
4-MPY metallkompleksid näitavad potentsiaali ka luminestsentsrakendustes, näiteks andurid, OLED-d või bioimiku ained.
- Lantaniidikompleksid: 4-MPY haruldaste muldmetallide metallikompleksid, eriti euroopiumi (III) või terbiumi (III) sisaldavatel, võivad antenni efekti tõttu olla intensiivne luminestsents, kus ligand neelab valgust ja kannab energiat metalliioonile, mis seejärel eraldub iseloomuliku lainepikkusega.
- Üleminekumetalli kompleksid: On leitud, et nähtavas piirkonnas on välja eralduvad mõned vask (I või tsingi (II) 4-MPY kompleksid, võimalike rakendustega valgustus- või ekraanitehnoloogiates.
Nende komplekside fotofüüsikalisi omadusi saab täpsustada, muutes ligandi struktuuri või metallkeskkonda
Südamiku sünteesi protsess ja mehhanism
Tööstuslik tootmine4-merkaptopüridiinjärgib peamiselt 4-kloropüridiini ja tioamidokarboksülaadi vahelise asendusreaktsiooni tavateed. See reaktsioon viiakse läbi polaarsetes lahustites (näiteks DMF) 6-12 tunni jooksul 80-120 kraadi juures. Tioamidokarboksülaadi tioanioniline väävel ründab 4-kloropüridiini 4-süsinikut ja kloriidiioon toimib välja vahetatava lahkumisrühmana, genereerides sihtprodukti. Sellel marsruudil on hõlpsasti saadaval tooraine (4-kloropüridiin on tavaline keemiline produkt), kerged reaktsioonitingimused ja reaktsiooni kiirust saab parandada lahusti suhte optimeerimisega (näiteks DMF segamine tolueeniga). Ravijärgne protsess võtab kasutusele vee sademete kristallimise meetodi. Toorprodukt kristallitakse etanooliga uuesti ja puhtus võib ulatuda üle 98%, muutes selle sobivaks suuremahuliseks tootmiseks.
Alternatiivsete marsruutide hulgas on tooraine madalamate kulude tõttu tähelepanu pälvinud 4-bromopüridiini täiendamisreaktsioon vesiniksulfiidiga (4-bromopüridiini hind on umbes 70% 4-kloropüridiini omast). See reaktsioon viiakse läbi kõrgsurvereaktoris, kasutades lahustina etanooli, mille kasutusele võetakse H₂s-gaasi ja reaktsioon viiakse läbi 8-16 tundi 100-150 kraadi juures. Keskmine 4-merkaptopüridiini vesiniksulfaat sadestub pärast aluselise lahuse neutraliseerimist ja produkt saadakse pärast kuivatamist. See marsruut nõuab aga kõrgsurveseadmeid ja H₂-de toksilisus (tööalase kokkupuute piirväärtus 10 ppm) seab ohutuskontrolli jaoks äärmiselt kõrged nõuded. Praegu võtavad selle marsruudi kasutusele vaid vähesed ettevõtted.
Protsessi optimeerimine ja tehnoloogiline uuendus
Pidev voolutootmise tehnoloogia
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) suurendas massiülekande efektiivsust, samal ajal kui UV -tuli aktiveeris reagentide molekulid, vähendades aktiveerimise energiat.
Roheline keemiline protsess
Jiangnani ülikooli meeskond kasutas püridiinitsükli otsese klorometüülimise saavutamiseks modifitseeritud transaminaasi (ECOAT-7), vältides väga toksilise klorometüüleetri kasutamist. Ensüümi katalüütiline süsteem reageeris 37 kraadi ja pH 7,5 juures 4 tundi, toote selektiivsusega 95%ja võitis 2024. aastal rohelise keemia auhinna. See marsruut vastab EL -i REACHi eeskirjadele kõrgete probleemide kohta (SVHC), pakkudes ekspordiettevõtete vastavuslahendust.
Puhastustehnoloogia uuendamine
Ülekriitiline CO₂ ekstraheerimise tehnoloogia asendab traditsioonilisi kromatograafilisi puhastusvahendeid, võimaldades farmaatsiakvaliteediliste toodete kodumaist tootmist. See tehnoloogia kasutab CO₂ lahustuvuse omadusi kriitilises punktis (31,1 kraadi, 7,38 MPa) lisandite selektiivseks ekstraheerimiseks, toote puhtus ületab 99,5%ja lahustijääkide riski puudub.
Kvaliteedikontrolli ja ohutusstandardid
Peamised kvaliteedi näitajad
Farmaatsiaastmeline4-merkaptopüridiinnõuab Mercaptani sisalduse kontrollimist (suurem või võrdne 98,0%), raskemetallide jääkide (<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.
Ohutuspunktid
Mercaptani oksüdatsiooni vältimiseks tuleb reaktsioonisüsteemi kaitsta lämmastikugaasi abil.
H₂S sabagaas imendub aluselise lahusega ja muundatakse naatriumsulfiidi, taastumiskiirusega kuni 90%.
Kuivamisprotsessi temperatuur peab olema toote lagunemise vältimiseks alla 60 kraadi.
Turusuundumused ja tööstuse ahela analüüs
Nõudluse kasvujuht:
EGFR-i inhibiitori Osimertiniibi peamise vaheühendina ületas 4-merkaptopüridiini ülemaailmne nõudlus 2024. aastal 120 tonni, võrreldes aastatagusega 35%. Hiinas "uus saasteainete juhtimise tegevus" piiras klorometüüleetri kasutamist, sundides ettevõtteid võtma kasutusele rohelisi protsesse nagu ensüümide katalüüs, ja eeldatakse, et farmaatsiakvaliteedi toodete kodumaine tootmise määr suureneb 60% -ni 2025-lt 2027-ni.
Tooraine hind kõikumised:
Püridiini hinda mõjutab nikotiini nõudlus, Q 4 2024. suurenemine 22% -ni võrreldes biopõhise püridiini sünteesi marsruudil (näiteks maisiõlgede muundamine) on muutunud uuringute levialaks. See marsruut kasutab toorainena glükoosi ja seda toodetakse mikroobse kääritamise kaudu, mille maksumus on 15% madalam kui traditsioonilisel nafta marsruudil.
Geopoliitiline mõju:
USA "biotootmise seadus" piirab 4-merkaptopüridiini eksporti USA farmaatsiaettevõtetesse, ajendades kodumaiseid ettevõtteid looma ülemeremaade täitmise aluseid (näiteks Mehhiko). Samal ajal saab Zehetingeri AI platvorm "Molecule Builder" kujundada alternatiivsed struktuurid, sundides ettevõtteid kiirendama patendi paigutust järgneva rakenduste jaoks.
Tulevane tehnoloogia tegevuskava
2025-2027:
Saavutage täielikult roheline sünteetiline tee, kasutades 100% biopõhiseid tooraineid (näiteks glükoosi kääritamine püridiinile).
Tehke koostööd DeepMindiga, et töötada välja 4-merkaptopüridiini derivaatide tulemuslikkuse ennustamise mudel, lühendades uue ravimite väljatöötamise tsükli 18 kuuni.
2028-2030:
Soodustage pidevat voolu-ensüümi katalüüsi sidumise tehnoloogiat, üherealise tootmisvõimsuse suureneb 500 tonnile aastas.
Töötage välja 4-merkaptopüridiinil põhinevad MOF-i materjalid, et laiendada nende kasutamist gaasi ladustamisel ja eraldamisel.
Kuum tags: 4-merkaptopüridiin CAS 4556-23-4, tarnijad, tootjad, tehas, hulgimüük, ostmine, hind, maht, müügil