4-Nitrobenzeenthiol

4-Nitrobenzeenthiol (CAS 1849-36-1) is een gele kristallijne vaste stof die behoort tot de nitro-gesubstitueerde aromatische thiolfamilie. De molecuulformule is C₆H₅NO₂S met een molecuulgewicht van 155,17 g/mol. De verbinding wordt geleverd met een zuiverheid variërend van 96% tot 98% als geel kristallijn poeder en/of brokken.

4-Nitrobenzeenthiol is een belangrijke grondstof en tussenproduct dat wordt gebruikt in de organische synthese, farmaceutische producten, landbouwchemicaliën en kleurstoffen. De verbinding is nauw verwant aan thiofenol, maar aanzienlijk zuurder vanwege het sterke elektronenzuigende effect van de para-nitrogroep, die het thiolaatanion stabiliseert. Deze verhoogde zuurgraad (pKa ≈ 4,68) maakt 4-nitrobenzeenthiol bij veel transformaties een reactiever nucleofiel in vergelijking met ongesubstitueerd thiofenol.

In de medicinale chemie wordt 4-nitrobenzeenthiol gebruikt bij de synthese van HIV-1 Vif-remmers. Onderzoekers hebben een nieuwe klasse Vif-remmers ontwikkeld met een 2-amino-N-(5-hydroxy-2-methoxyfenyl)-6-((4-nitrofenyl)thio)benzamide-scaffold, die duidelijke activiteit vertonen in HIV-1-geïnfecteerde cellen en effectief zijn tegen medicijnresistente stammen. Bovendien is 4-nitrobenzeenthiol een belangrijk tussenproduct bij de synthese van verschillende organische verbindingen en dient het als een veelzijdige bouwsteen voor het creëren van een reeks moleculen.

In de materiaalkunde en de analytische chemie wordt 4-nitrobenzeenthiol gebruikt bij de synthese van fluorescerende sondes met dubbele emissie voor de differentiële detectie van glutathion (GSH) en cysteïne/homocysteïne (Cys/Hcy), die essentieel zijn voor verschillende biologische processen en indicatoren kunnen zijn van bepaalde ziekten wanneer hun niveaus abnormaal zijn. Het kan ook worden gebruikt om de aanwezigheid van nitrietionen in oplossing te detecteren, wat kan worden gebruikt om nitrietafhankelijke bacteriën zoals Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus en Salmonella enterica te identificeren.

Bij de organische synthese is 4-nitrobenzeenthiol een belangrijk tussenproduct bij de synthese van verschillende organische verbindingen. De chemische eigenschappen maken het tot een veelzijdige bouwsteen voor het creëren van een reeks moleculen met verschillende toepassingen. De verbinding kan worden gebruikt om dagboekthioethers te synthetiseren via door koper gekatalyseerde C-S-koppelingsreacties, en reageert met chloor om 4-nitrofenylsulfenylchloride te geven, een nuttig reagens voor het introduceren van de 4-nitrofenylsulfenyl-beschermende groep bij de peptidesynthese. Bovendien kan 4-nitrobenzeenthiol worden gebruikt bij de bereiding van thiosulfonaatderivaten, die een breed spectrum antischimmelactiviteit hebben aangetoond tegen verschillende plantpathogene schimmels, waaronder Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Alternaria solani, Alternaria brassicicola, Valsa mali, Phomopsis sp., Phytophthora capsica en Rhizoctonia solani.

Productparameters

Synthetische routes

4-Nitrobenzeenthiol werd eerst bereid door sulfidering van 4-nitrochloorbenzeen met behulp van alkalimetaalsulfiden of polysulfiden. De klassieke syntheseroute omvat de nucleofiele aromatische substitutie (SNar) reactie van 4-nitrochloorbenzeen met natriumhydrosulfide (NaSH) of natriumpolysulfide (Na₂Sₓ) in een geschikt oplosmiddel zoals water, methanol of ethanol.

Methode 1: Natriumhydrosulfideroute (klassieke industriële methode)

De klassieke synthese verloopt via de volgende stappen:

● Reactie: 4-Nitrochloorbenzeen wordt onder refluxomstandigheden gereageerd met natriumhydrosulfide (NaSH) in een polair protisch oplosmiddel (water, methanol of ethanol).

● Mechanisme: De sterk elektronenzuigende para-nitrogroep activeert de aromatische ring in de richting van nucleofiele aromatische substitutie, waardoor het hydrosulfide-anion (HS⁻) het chlooratoom kan verdringen.

● Opwerking: Na voltooiing wordt het reactiemengsel geneutraliseerd met zuur om het thiolaatanion te protoneren en het vrije thiol vrij te maken.

● Isolatie: Het product wordt geïsoleerd door filtratie, gewassen en gedroogd, wat 4-nitrobenzeenthiol oplevert als een gele vaste stof.

● Opbrengst: typisch 60–80%, afhankelijk van de reactieomstandigheden.

Methode 2: Polysulfideroute (verbeterde methode)

Een verbeterde synthetische route omvat de opzettelijke generatie van een polysulfide-tussenproduct:

Stap 1: 4-Nitrochloorbenzeen wordt omgezet met een overmaat natriumpolysulfide (Na₂Sₓ) in waterig of alcoholisch medium.

Stap 2: Het aanvankelijk gevormde polysulfidetussenproduct wordt in situ gereduceerd door de overmaat polysulfide of door een reductiemiddel om het thiolaatanion te genereren.

Stap 3: Verzuring levert 4-nitrobenzeenthiol op in hogere opbrengsten (tot 85-90%) en met minder bijproducten vergeleken met de directe NaSH-route.

Methode 3: Alternatieve nucleofiele aromatische substitutie

De verbinding kan ook worden gesynthetiseerd uit 4-nitrofluorbenzeen of 4-nitrojoodbenzeen, die reactiever zijn ten opzichte van nucleofiele aromatische substitutie dan 4-nitrochloorbenzeen vanwege het betere vermogen van fluoride of jodide om de vertrekkende groep te verlaten. Deze uitgangsmaterialen zijn echter duurder, waardoor de chloorbenzeenroute kosteneffectiever wordt voor de industriële productie.

Opschaling van de industriële productie

De industriële productie volgt doorgaans de polysulfideroute vanwege de hogere opbrengst en het schonere productprofiel. De reactie wordt opgeschaald in grote reactoren met nauwkeurige temperatuurregeling en efficiënt roeren. Het product wordt gezuiverd door herkristallisatie uit een geschikt oplosmiddel (bijvoorbeeld ethanol of water/ethanolmengsels) om een ​​zuiverheid van 96-98% te bereiken. Vanwege de sterke onaangename geur van het mengsel zijn tijdens de productie en verpakking speciale ventilatie- en geurbestrijdingsmaatregelen vereist.

Toepassingsscenario's

1. Synthese van HIV-1 Vif-remmers voor de ontwikkeling van antivirale geneesmiddelen

Een farmaceutisch onderzoeksteam ontwikkelt nieuwe therapieën om HIV-1 te bestrijden, met name resistente stammen, door zich te richten op de virale infectiviteitsfactor (Vif), een eiwit dat de gastheerrestrictiefactor A3G neutraliseert. 4-Nitrobenzeenthiol wordt gebruikt als een belangrijke bouwsteen voor de synthese van een nieuwe klasse Vif-remmers met een 2-amino-N-(5-hydroxy-2-methoxyfenyl)-6-((4-nitrofenyl)thio)benzamide-scaffold. Het team laat 4-nitrobenzeenthiol reageren met een geschikt 2-amino-halobenzamidederivaat onder door koper gekatalyseerde C-S-koppelingsomstandigheden om de kernsteiger te construeren. De resulterende verbindingen worden geëvalueerd op antivirale activiteit in met HIV-1 geïnfecteerde cellen en op hun vermogen om Vif-A3G-interacties te blokkeren. RN-18, een bekende Vif-antagonist, behoort tot de verbindingen die het 4-nitrofenylthio-motief bevatten en dient als referentiestandaard.

2. Ontwikkeling van fluorescerende sondes met dubbele emissie voor de detectie van biothiol

Een onderzoeksgroep op analytische chemie ontwikkelt nieuwe fluorescerende probes voor de selectieve en gevoelige detectie van biothiolen (GSH, Cys, Hcy) in biologische monsters, omdat abnormale niveaus van deze kleinmoleculaire thiolen in verband worden gebracht met verschillende ziekten. 4-Nitrobenzeenthiol wordt gebruikt als uitgangsmateriaal voor de synthese van een fluorescerende probe met dubbele emissie. De sonde is ontworpen om een ​​door thiol geactiveerde reactie te ondergaan die resulteert in een ratiometrische fluorescentierespons, waardoor differentiële detectie van GSH versus Cys/Hcy mogelijk wordt. De sonde wordt gekenmerkt door UV-Vis- en fluorescentiespectroscopie en toegepast op de detectie van biothiolen in menselijk plasma of cellysaten, waardoor een snelle en gevoelige methode voor ziektediagnostiek ontstaat.

3. Synthese van thiosulfonaat-antischimmelmiddelen voor gewasbescherming

Een agrochemisch onderzoekscentrum ontwikkelt nieuwe, milieuvriendelijke fungiciden om plantpathogene schimmels te bestrijden die verwoestende oogstverliezen veroorzaken. 4-Nitrobenzeenthiol wordt gebruikt om een ​​reeks thiosulfonaatderivaten te synthetiseren via oxidatie met geschikte sulfonylchloriden. De resulterende thiosulfonaten worden gescreend op in vitro antischimmelactiviteit tegen een panel van plantpathogene schimmels, waaronder Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Alternaria solani, Alternaria brassicicola, Valsa mali, Phomopsis sp., Phytophthora capsica en Rhizoctonia solani. De thiosulfonaatderivaten vertonen een breed spectrum antischimmelactiviteit en loodverbindingen worden in kasproeven beoordeeld op fytotoxiciteit en veldwerkzaamheid.

4. 4-Nitrofenylsulfenylchloride-preparaat voor peptidesynthese

Een laboratorium voor peptidesynthese heeft een beschermende groep nodig voor de selectieve bescherming van functionele thiol- en aminegroepen tijdens de peptidesynthese in de vaste fase. 4-Nitrobenzeenthiol wordt bij lage temperatuur behandeld met chloorgas in een inert oplosmiddel (bijv. dichloormethaan) om 4-nitrofenylsulfenylchloride (Nps-Cl) te bereiden. Dit reagens wordt gebruikt om de Nps-beschermende groep te introduceren, die stabiel is onder zure omstandigheden, maar selectief kan worden verwijderd onder milde reductieve omstandigheden. Het reagens maakt de orthogonale bescherming van cysteïnethiolen of lysineaminen mogelijk bij de synthese van complexe peptiden en peptideconjugaten.

5. Kopergekatalyseerde C-S-koppeling voor de synthese van diarylthioether

Een medisch chemieteam heeft een bibliotheek met diarylthioetherderivaten nodig voor onderzoek naar structuur-activiteitsrelaties (SAR), gericht op een nieuw enzym. Met behulp van 4-nitrobenzeenthiol als thiolkoppelingspartner voert het team kopergekatalyseerde C-S-kruiskoppelingsreacties uit met een verscheidenheid aan aryljodiden of bromiden onder milde omstandigheden. De resulterende 4-nitrofenylarylthioethers worden verder gefunctionaliseerd op de nitrogroep (reductie tot aniline, gevolgd door amidering) of op de arylring via aanvullende kruiskoppelingsreacties. De bibliotheek wordt gescreend op activiteit tegen het doelenzym, en analyse van de structuur-activiteitrelatie identificeert de belangrijkste substituenten die verantwoordelijk zijn voor de potentie en selectiviteit.

6. Nitrietionendetectie voor monitoring van de voedselveiligheid

Een voedselveiligheidslaboratorium heeft een snelle en kosteneffectieve methode nodig om nitrietproducerende bacteriën in voedselproducten te detecteren, met name Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus en Salmonella enterica, die ernstige door voedsel overgedragen ziekten kunnen veroorzaken. 4-Nitrobenzeenthiol wordt gebruikt als colorimetrische of fluorometrische sonde voor de detectie van nitrietionen. Het thiol reageert onder zure omstandigheden met nitriet en vormt een nitrosothiol of een ander chromogeen product dat kan worden gedetecteerd met UV-Vis-spectroscopie bij een specifieke golflengte. De test is geoptimaliseerd voor gevoeligheid en selectiviteit en toegepast op de screening van voedselmonsters op nitrietverontreiniging en bacteriële besmetting.

7. Plasmon-geïnduceerde reactiestudie voor onderzoek naar oppervlaktekatalyse

Een materiaalwetenschappelijke onderzoeksgroep bestudeert het mechanisme van door plasmon geïnduceerde oppervlaktegekatalyseerde reacties voor toepassingen in fotokatalyse en zonne-energieconversie. 4-Nitrobenzeenthiol wordt gebruikt als een probemolecuul in SERS-experimenten met oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiing op plasmonische metaalnanodeeltjes (bijvoorbeeld zilver of goud). Het molecuul adsorbeert via de thiolgroep op het metaaloppervlak en de katalytische omzetting van 4-nitrobenzeenthiol in 4,4'-dimercaptoazobenzeen of andere producten wordt in situ gevolgd door SERS onder laserbelichting. De reactiekinetiek en het reactiemechanisme worden opgehelderd, waardoor inzicht wordt verkregen in de rol van hete elektronen en plasmonische effecten bij oppervlaktekatalyse.

Kwaliteitsborging bij Cosperpharm

Elke batch ondergaat:

● Gaschromatografie (GC) – zuiverheid ≥97,0%

● Niet-waterige titratie – zuiverheid ≥97,0%

● Brekingsindex – bevestigende analyse

● ¹H NMR – structurele verificatie

● Uiterlijk – kleurloze tot lichtgele tot lichtoranje heldere vloeistof

Elke zending wordt vergezeld van een uitgebreid COA, MSDS (met volledige GHS-informatie) en een certificaat van oorsprong.

Neem contact met ons op

We kijken ernaar uit om uw onderzoeks- en productiebehoeften te ondersteunen. Als u vragen heeft over 4-Nitrobenzeenthiol (CAS1849-36-1) of een offerte wilt aanvragen, neem dan gerust contact met ons op. Onze verkoop- en technische ondersteuningsteams staan ​​klaar om u te helpen.