4-mercaptopyridine, المعروف أيضا باسم 4-بيريدينثول. المنتج النقي هو أبيض إلى أصفر فاتح الصلبة. يمكن أن تكون قابلة للذوبان في الماء ، لكن قابليتها للذوبان ليست عالية. في درجة حرارة الغرفة ، يمكن حل حوالي 6 غرامات فقط من هذا المركب في 100 جرام من الماء. ومع ذلك ، مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد قابلية ذوبانها أيضًا. تحت التسخين ، يمكن أن يذوب المزيد من 4mercaptopyridine في الماء. يحتوي التركيب الجزيئي على ذرة كبريت وذرة النيتروجين. يتم توصيل ذرة الكبريت بذرة الهيدروجين وذرة النيتروجين واحدة ، وتشكل حلقة خمسة أعضاء. يتم توصيل هذه الخاتم الخمسة الأعضاء بذرة النيتروجين أخرى ، وتشكيل بنية البيريدين النهائية. إنه مركب يحتوي على مجموعات ثيول وبالتالي يحتوي على بعض الخصائص الكيميائية الخاصة. إنه عرضة لردود الفعل المعقدة مع أيونات المعادن الثقيلة ، وتوليد مجمعات مستقرة. يمكن استخدامه لفصل وإثراء أيونات المعادن الثقيلة ، وكذلك وضع العلامات والكشف في البروتين الكهربائي والاستمتاع المناعي.
|
|
 |
|
صيغة كيميائية |
C5H5NS |
|
كتلة دقيقة |
111.01 |
|
الوزن الجزيئي |
111.16 |
|
m/z |
111.01 (100.0%), 112.02 (5.4%), 113.01 (4.5%) |
|
تحليل عنصري |
C, 54.02; H, 4.53; N, 12.60; S, 28.84 |
4-mercaptopyridineهو مركب عضوي يحتوي على كبريت يحتوي على تطبيقات واسعة في العديد من الحقول بسبب بنيته الجزيئية الفريدة والخصائص الكيميائية.
الكيمياء الكهربائية
كمواد كهربائية لإنشاء أجهزة كهروكيميائية عالية الأداء ، مثل البطاريات والمكثفات الفائقة وأجهزة الاستشعار. بسبب حلقة البيريدين ومجموعة ثيول في بنيتها الجزيئية ، يمكن أن تخضع لتفاعلات الأكسدة والاختزال ولها نشاط كهروكيميائي. لذلك ، يمكن شحن الأجهزة الكهروكيميائية القائمة على 4 Mercaptopyridine وتفريغها في الجهد المنخفض ، ولديها أداء كهروكيميائي ممتاز واستقرار ركوب الدراجات.
علم المواد
لتوليف المواد الوظيفية العضوية والمواد النانوية. نظرًا لوجود حلقة بيريدين ومجموعة ثيول في بنيتها الجزيئية ، يمكن أن تخضع لتفاعلات كيميائية مع جزيئات أو مجموعات أخرى لتوليد مواد عضوية أو نانوية جديدة. على سبيل المثال ، يمكن أن يتفاعل مع البوليمرات لإنشاء مواد البوليمر مع وظائف وخصائص محددة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا لتعديل سطح الجسيمات النانوية لتغيير خصائصها الفيزيائية والكيميائية.
علم الأحياء
لدراسة بنية ووظيفة الجزيئات الحيوية ، وكذلك استكشاف التفاعلات بين الجزيئات الحيوية. نظرًا لقدرتها على الخضوع لتفاعلات معقدة مع أيونات المعادن الثقيلة ، يمكن استخدامها لدراسة أدوار وتأثيرات الأيونات المعدنية في الجزيئات الحيوية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا لوضع واكتشاف الجزيئات الحيوية مثل البروتينات والأحماض النووية والسكريات. على سبيل المثال ، يمكن أن يرتبط بالأجسام المضادة لوضع العلامات والاكتشاف في المقايسة المناعية.
تطوير المخدرات
بمثابة يجند لتصميم الأدوية الجديدة. نظرًا لخاتم البيريدين ومجموعة ثيول في بنيتها الجزيئية ، يمكن أن تتفاعل بقوة مع الجزيئات الحيوية ، مما يؤثر على وظيفتها ونشاطها. لذلك ، يمكن استخدام الروابط المستندة إلى 4 mercaptopyridine لتطوير الأدوية المضادة للسرطان ، والأدوية المضادة للبكتيريا ، وغيرها من الأدوية العلاجية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا لتنظيم العمليات الأيضية للجزيئات الحيوية لعلاج الأمراض المختلفة.
حقول أخرى
بالإضافة إلى الحقول المذكورة أعلاه ، يمكن أيضًا استخدامها للتطبيقات في الحقول الأخرى. على سبيل المثال ، يمكن استخدامه كمحفز لتوليف مواد البوليمر والمركبات العضوية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامه أيضًا لدراسة الخواص الفيزيائية والكيميائية والحسابات الكيميائية الكمومية.
في كيمياء التنسيق
4-mercaptopyridine(4-mpy) هو يجند متعدد الاستخدامات في كيمياء التنسيق بسبب قدرته على التنسيق مع كل من المعادن الانتقالية والمعادن الأرضية النادرة ، وتشكيل مجمعات مع هياكل وخصائص متنوعة. اكتسبت هذه المجمعات المعدنية اهتمامًا كبيرًا لتطبيقاتها المحتملة في الحفز والمواد المغناطيسية والمواد الإنارة. فيما يلي استكشاف مفصل لسلوكه التنسيق والتنوع الهيكلي والتطبيقات.
تنبع تفاعل 4-mpy من ذرتين المانحين المحتملين: النيتروجين من حلقة البيريدين وكبريت مجموعة الثيول. اعتمادًا على أيون المعادن وظروف التفاعل ، يمكن أن تظهر 4-mpy أوضاع تنسيق متعددة:
- التنسيق الأحادي: قد يرتبط يجند إما من خلال ذرة النيتروجين أو الكبريت وحده ، على الرغم من أن تنسيق النيتروجين غالبًا ما يتم تفضيله بسبب أساسيته الأقوى.
- التنسيق bidentate: يمكن لكل من ذرات النيتروجين والكبريت المشاركة في الترابط ، مما يشكل حلقات مخبأة تعزز استقرار المجمع.
- تنسيق سد: في الهياكل البوليمرية أو الممتدة ، يمكن أن تعمل 4-mpy كجسر بين مركزين أو أكثر ، مما يساهم في تكوين بوليمرات التنسيق أو أطر العمل المعدنية العضوية (MOFs).
تتيح هذه القدرة على التكيف 4-MPY تثبيت مجموعة واسعة من المجمعات المعدنية مع هندسة متفاوتة ، من الأنواع أحادية النواة إلى أنواع متعددة النواة.
تم تصنيع العديد من المجمعات المعدنية من 4-mpy وتمييزها من الناحية الهيكلية ، مما يوفر نظرة ثاقبة على بيئات التنسيق وخصائصها.
- الفضة (ط) المجمعات: غالبًا ما ينطوي تخليق المجمعات الفضية (I) 4-mpy على تفاعل AGNO₃ مع 4-mpy في المحلول. عادةً ما تظهر هذه المجمعات هندسة مستوية خطية أو ثلاثية حول المركز الفضي ، مع تنسيق يجند من خلال النيتروجين أو الكبريت. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن [Ag (4-mpy) ₂] no₃ ، حيث يعمل 4-mpy كدوان n-donor monodentate.
- مجمعات الكادميوم (II): الكادميوم (II) يشكل هياكل أكثر تعقيدًا مع 4-mpy بسبب عدد التنسيق العالي. تم تصنيع مجمعات الكادميوم البوليمرية (II) 4-MPY ، والتي تتميز بالريغند في وضع سد ، وربط أيونات CD²⁺ بسلاسل أحادية البعد أو طبقات ثنائية الأبعاد. تكشف الهياكل البلورية أن ذرة الكبريت غالباً ما تشارك في الترابط ، بالإضافة إلى النيتروجين ، مما يؤدي إلى التنسيق أو التجسير.
يتم استخدام التقنيات الطيفية ، مثل الرنين المغناطيسي النووي ، IR ، و UV-VIS ، للتحقيق في البيئة الإلكترونية للمجمعات ، في حين توفر بلورات الأشعة السينية معلومات هيكلية نهائية.
أظهرت المجمعات المعدنية القائمة على 4-MPY وعدًا كحافز في مختلف التحولات العضوية. تعزز قدرة يجند على تعديل الخواص الإلكترونية لمركز المعادن نشاطه الحفاز والانتقائية.
- تفاعلات الأكسدة: تم استكشاف بعض المجمعات المعدنية 4-mpy كمحفزات لأكسدة الكحول إلى الألدهيدات أو الكيتونات. قد تلعب ذرة الكبريت دورًا في تثبيت الوسطيات التفاعلية أو تسهيل نقل الأكسجين.
- ردود الفعل CC اقتران: تم التحقيق في المجمعات المعدنية الانتقالية من 4-mpy بسبب إمكاناتها في تفاعلات التقاطع ، مثل ردود الفعل Suzuki أو Heck ، بسبب قدرتها على تنشيط هاليدات الأريل أو الأوليفين.
يتيح توصيل بيئة التنسيق تحسين الأداء الحفاز من خلال تغيير بدائل المعادن أو بدائل يجند.
بعض المجمعات المعدنية 4-mpy تظهر خصائص مغناطيسية مثيرة للاهتمام ، مما يجعلها مرشحة للمغناطيس الجزيئي أو مواد كروس تدور.
- مجمعات polynuclear: يمكن للمجمعات التي تحتوي على أيونات معدنية متعددة سدتها بروابط 4-mpy أن تعرض اقتران مغناطيسي بين مراكز المعادن ، مما يؤدي إلى ظواهر مثل المغناطيسية المغناطيسية أو مضادات المغناطيسية.
- تدور السلوك كروس: تم الإبلاغ عن بعض مجمعات الحديد (II) 4-mpy لخوض انتقالات الدوران ، حيث يتحول أيون المعادن بين الحالات العالية والمتسعة المنخفضة استجابة لدرجة الحرارة أو الضوء ، مع تطبيقات محتملة في تخزين البيانات أو الاستشعار.
يعتمد تصميم هذه المواد على التحكم في قوة حقل يجند والتفاعلات بين الجزيئات داخل المجمع.
تُظهر المجمعات المعدنية 4-MPY أيضًا إمكانات في تطبيقات الإنارة ، مثل المستشعرات أو OLEDs أو عوامل التصوير الحيوي.
- مجمعات اللانثانيد: يمكن لمجمعات المعادن الأرضية النادرة من 4-mpy ، وخاصة تلك التي تحتوي على يوروبيوم (III) أو تيربيوم (III) ، أن تظهر تلألؤًا مكثفًا بسبب تأثير الهوائي ، حيث يمتص يجند الضوء وينقل الطاقة إلى أيون المعادن ، الذي ينبعث منه عند طول ويدات مميزة.
- المجمعات المعدنية الانتقالية: تم العثور على بعض المجمعات النحاسية (I) أو الزنك (II) 4-mpy تنبعث منها في المنطقة المرئية ، مع تطبيقات محتملة في تقنيات الإضاءة أو العرض.
يمكن ضبط الخصائص الفيزيائية الضوئية لهذه المجمعات عن طريق تعديل بنية يجند أو بيئة المعادن
عملية التوليف الأساسية والآلية
الإنتاج الصناعي ل4-mercaptopyridineيتبع بشكل رئيسي الطريق الرئيسي لتفاعل الاستبدال بين 4-كلوروبيريدين و Thioamidocarboxylate. يتم إجراء هذا التفاعل في المذيبات القطبية (مثل DMF) في 80-120 درجة لمدة 6-12 ساعة. يهاجم الكبريت الثياني من ثيواميدوكبوكسيلات الرباعي الـ 4 الكربون من 4 كلوروبيريدين ، ويعمل كلوريد أيون كمجموعة مغادرة للاستبدال ، وتوليد المنتج المستهدف. يحتوي هذا المسار بسهولة على مواد خام (4 كلوروبيريدين هي منتج كيميائي شائع) ، وظروف تفاعل خفيفة ، ويمكن تحسين معدل التفاعل عن طريق تحسين نسبة المذيبات (مثل خلط DMF مع التولوين). تعتمد عملية ما بعد العلاج طريقة بلورة هطول الأمطار. يتم إعادة بلورية المنتج الخام مع الإيثانول ، ويمكن أن يصل النقاء إلى أكثر من 98 ٪ ، مما يجعله مناسبًا للإنتاج على نطاق واسع.
من بين الطرق البديلة ، اجتذب تفاعل الإضافة إلى 4-بروموبيريدين مع كبريتيد الهيدروجين الانتباه بسبب انخفاض تكلفة المواد الخام (سعر 4-بروموبيريدين حوالي 70 ٪ من سعر 4-كلوروبيريدين). يتم إجراء هذا التفاعل في مفاعل عالي الضغط باستخدام الإيثانول كمذيب ، مع إدخال غاز H₂S ، ويتم التفاعل في 100-150 درجة لمدة 8-16 ساعة. يتم ترسيب كبريتات الهيدروجين الوسيطة 4-Mercaptopyridine بعد تحييدها بواسطة محلول قلوي ، ويتم الحصول على المنتج بعد التجفيف. ومع ذلك ، يتطلب هذا المسار معدات الضغط العالي ، وتفرض سمية H₂s (الحد المهني التعرض البالغ 10 جزء في المليون) متطلبات عالية للغاية للتحكم في السلامة. حاليا ، فقط عدد قليل من الشركات تتبنى هذا الطريق.
تحسين العملية والابتكار التكنولوجي
تقنية إنتاج التدفق المستمر
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 متر مربع/متر مكعب) عزز كفاءة نقل الكتلة ، في حين أن ضوء الأشعة فوق البنفسجية قام بتنشيط الجزيئات المتفاعلة ، مما يقلل من طاقة التنشيط.
العملية الكيميائية الخضراء
استخدم الفريق من جامعة جيانجانان ترانساميناز المعدل (Ecoat-7) لتحقيق كلورو ميثيل في حلقة البيريدين ، وتجنب استخدام الأثير الكلورو ميثيل سامة للغاية. كان رد فعل نظام التحفيز الإنزيم على درجة حرارة 37 درجة ودرجة الحموضة 7.5 لمدة 4 ساعات ، مع انتقائية المنتج بنسبة 95 ٪ ، وفاز بـ "جائزة الكيمياء الخضراء" في عام 2024. يتوافق هذا المسار مع لوائح الوصول إلى الاتحاد الأوروبي بشأن المواد العالية (SVHC) ، مما يوفر حلًا للامتثال لمؤسسات التصدير.
ترقية تكنولوجيا التطهير
تحل تقنية استخراج CO₂ فوق الحرجة محل معدات تنقية الكروماتوغرافيا التقليدية ، مما يتيح الإنتاج المحلي للمنتجات الصيدلانية. تستخدم هذه التكنولوجيا خصائص الذوبان لـ CO₂ في النقطة الحرجة (31.1 درجة ، 7.38 ميجا باسكال) لاستخراج انتقائي من الشوائب ، مع نقاء المنتج يتجاوز 99.5 ٪ ، ولا خطر على بقايا المذيبات.
معايير مراقبة الجودة والسلامة
مؤشرات الجودة الرئيسية
الدرجة الصيدلانية4-mercaptopyridineيتطلب التحكم في محتوى Mercaptan (أكبر من أو يساوي 98.0 ٪) ، بقايا المعادن الثقيلة (<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.
نقاط تشغيل السلامة
يجب حماية نظام التفاعل بواسطة غاز النيتروجين لمنع أكسدة Mercaptan.
يتم امتصاص غاز الذيل H₂s بواسطة محلول القلوية ويتم تحويله إلى كبريتيد الصوديوم ، بمعدل استرداد يصل إلى 90 ٪.
يجب أن تكون درجة حرارة عملية التجفيف أقل من 60 درجة لتجنب تحلل المنتج.
اتجاهات السوق وتحليل سلسلة الصناعة
سائق نمو الطلب:
نظرًا لأن المتوسط الرئيسي لمثبط EGFR Osimertinib ، تجاوز الطلب العالمي لـ 4-mercaptopyridine 120 طنًا في عام 2024 ، مع زيادة على أساس سنوي قدرها 35 ٪. أدت "العمل الجديد لحوكمة الملوثات" في الصين إلى تقييد استخدام الأثير الكلوروميثيل ، مما يجبر المؤسسات على تبني عمليات خضراء مثل حفز الإنزيم ، ومن المتوقع أن يزداد معدل الإنتاج المحلي للمنتجات الصيدلانية إلى 60 ٪ من 2025 إلى 2027.
تقلبات أسعار المواد الخام:
يتأثر سعر البيريدين بالطلب على النيكوتين ، مع زيادة بنسبة 22 ٪ على أساس سنوي في Q 4 2024. أصبح طريق تخليق البيريدين القائم على الحيوي (مثل تحويل قش الذرة) نقطة ساخنة بحثية. يستخدم هذا المسار الجلوكوز كمواد خام ويتم إنتاجه من خلال التخمير الميكروبي ، بتكلفة أقل بنسبة 15 ٪ من مسار البترول التقليدي.
التأثير الجيوسياسي:
يقيد "قانون التصنيع الحيوي" الأمريكي تصدير 4-mercaptopyridine للمؤسسات الصيدلانية الأمريكية ، مما دفع المؤسسات المحلية إلى إنشاء قواعد ملء في الخارج (مثل المكسيك). في الوقت نفسه ، يمكن أن يقوم منصة "جزيئات الجزيء" من Zehetinger بتصميم هياكل بديلة ، مما يجبر المؤسسات على تسريع تخطيط براءات الاختراع لتطبيقات المصب.
خريطة طريق التكنولوجيا في المستقبل
2025-2027:
تحقيق مسار اصطناعي أخضر بالكامل باستخدام مواد خام قائم على الحيوية بنسبة 100 ٪ (مثل تخمير الجلوكوز إلى البيريدين).
التعاون مع DeepMind لتطوير نموذج تنبؤ الأداء لمشتقات 4-Mercaptopyridine ، وتقصير دورة تطوير الأدوية الجديدة إلى 18 شهرًا.
2028-2030:
تعزيز تقنية اقتران تحفيز الحفز المستمر للتدفق ، مع زيادة قدرة إنتاج الخط الواحد إلى 500 طن سنويًا.
قم بتطوير مواد MOFS المستندة إلى 4-Mercaptopyridine لتوسيع تطبيقها في تخزين الغاز وفصله.
الوسم : 4-Mercaptopyridine CAS 4556-23-4 ، الموردون ، المصنعون ، المصنع ، الجملة ، الشراء ، السعر ، الجزء الأكبر ، للبيع