4-Nitrobenzolthiol

4-Nitrobenzolthiol (CAS 1849-36-1) ist ein gelber kristalliner Feststoff, der zur Familie der nitrosubstituierten aromatischen Thiole gehört. Die Summenformel lautet C₆H₅NO₂S mit einem Molekulargewicht von 155,17 g/mol. Die Verbindung wird in Reinheiten von 96 % bis 98 % als gelbes kristallines Pulver und/oder Stücke geliefert.

4-Nitrobenzolthiol ist ein wichtiger Rohstoff und Zwischenprodukt für die organische Synthese, Pharmazeutika, Agrochemikalien und Farbstoffe. Die Verbindung ist eng mit Thiophenol verwandt, aber aufgrund der starken elektronenziehenden Wirkung der para-Nitrogruppe, die das Thiolatanion stabilisiert, deutlich saurer. Dieser erhöhte Säuregehalt (pKa ≈ 4,68) macht 4-Nitrobenzolthiol in vielen Umwandlungen zu einem reaktiveren Nucleophil im Vergleich zu unsubstituiertem Thiophenol.

In der medizinischen Chemie wird 4-Nitrobenzolthiol bei der Synthese von HIV-1-Vif-Inhibitoren verwendet. Forscher haben eine neuartige Klasse von Vif-Inhibitoren mit einem 2-Amino-N-(5-hydroxy-2-methoxyphenyl)-6-((4-nitrophenyl)thio)benzamid-Gerüst entwickelt, die offensichtliche Aktivität in HIV-1-infizierten Zellen zeigen und gegen arzneimittelresistente Stämme wirksam sind. Darüber hinaus ist 4-Nitrobenzolthiol ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Synthese verschiedener organischer Verbindungen und dient als vielseitiger Baustein für die Herstellung einer Reihe von Molekülen.

In der Materialwissenschaft und der analytischen Chemie wird 4-Nitrobenzolthiol bei der Synthese von Dual-Emissions-Fluoreszenzsonden für die unterschiedliche Erkennung von Glutathion (GSH) und Cystein/Homocystein (Cys/Hcy) verwendet, die für verschiedene biologische Prozesse essentiell sind und bei abnormalen Konzentrationen Indikatoren für bestimmte Krankheiten sein können. Es kann auch zum Nachweis des Vorhandenseins von Nitritionen in einer Lösung verwendet werden, wodurch nitritabhängige Bakterien wie Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus und Salmonella enterica identifiziert werden können.

In der organischen Synthese ist 4-Nitrobenzolthiol ein Schlüsselzwischenprodukt bei der Synthese verschiedener organischer Verbindungen. Seine chemischen Eigenschaften machen es zu einem vielseitigen Baustein für die Herstellung einer Reihe von Molekülen mit unterschiedlichen Anwendungen. Die Verbindung kann zur Synthese von Diarylthioethern über kupferkatalysierte C-S-Kupplungsreaktionen verwendet werden und reagiert mit Chlor zu 4-Nitrophenylsulfenylchlorid, einem nützlichen Reagens zur Einführung der 4-Nitrophenylsulfenyl-Schutzgruppe in der Peptidsynthese. Darüber hinaus kann 4-Nitrobenzolthiol bei der Herstellung von Thiosulfonat-Derivaten verwendet werden, die eine breite antimykotische Wirkung gegen verschiedene pflanzenpathogene Pilze gezeigt haben, darunter Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Alternaria solani, Alternaria Brassicicola, Valsa mali, Phomopsis sp., Phytophthora capsica und Rhizoctonia solani.

Produktparameter

Synthetische Routen

4-Nitrobenzolthiol wurde zunächst durch Sulfidierung von 4-Nitrochlorbenzol unter Verwendung von Alkalimetallsulfiden oder -polysulfiden hergestellt. Der klassische Syntheseweg beinhaltet die nukleophile aromatische Substitutionsreaktion (SNAr) von 4-Nitrochlorbenzol mit Natriumhydrogensulfid (NaSH) oder Natriumpolysulfid (Na₂Sₓ) in einem geeigneten Lösungsmittel wie Wasser, Methanol oder Ethanol.

Methode 1: Natriumhydrogensulfid-Route (klassische industrielle Methode)

Die klassische Synthese läuft über folgende Schritte ab:

● Reaktion: 4-Nitrochlorbenzol wird mit Natriumhydrogensulfid (NaSH) in einem polaren protischen Lösungsmittel (Wasser, Methanol oder Ethanol) unter Rückflussbedingungen umgesetzt.

● Mechanismus: Die stark elektronenziehende para-Nitrogruppe aktiviert den aromatischen Ring für eine nukleophile aromatische Substitution, wodurch das Hydrosulfidanion (HS⁻) das Chloratom verdrängen kann.

● Aufarbeitung: Nach Abschluss wird die Reaktionsmischung mit Säure neutralisiert, um das Thiolatanion zu protonieren und das freie Thiol freizusetzen.

● Isolierung: Das Produkt wird durch Filtration isoliert, gewaschen und getrocknet, um 4-Nitrobenzolthiol als gelben Feststoff zu ergeben.

● Ausbeute: Typischerweise 60–80 %, abhängig von den Reaktionsbedingungen.

Methode 2: Polysulfid-Route (verbesserte Methode)

Ein verbesserter Syntheseweg beinhaltet die absichtliche Erzeugung eines Polysulfid-Zwischenprodukts:

Schritt 1: 4-Nitrochlorbenzol wird mit einem Überschuss an Natriumpolysulfid (Na₂Sₓ) in wässrigem oder alkoholischem Medium umgesetzt.

Schritt 2: Das zunächst gebildete Polysulfid-Zwischenprodukt wird in situ durch das überschüssige Polysulfid oder ein Reduktionsmittel reduziert, um das Thiolatanion zu erzeugen.

Schritt 3: Die Ansäuerung liefert 4-Nitrobenzolthiol in höheren Ausbeuten (bis zu 85–90 %) und mit weniger Nebenprodukten im Vergleich zur direkten NaSH-Route.

Methode 3: Alternative nukleophile aromatische Substitution

Die Verbindung kann auch aus 4-Nitrofluorbenzol oder 4-Nitroiodbenzol synthetisiert werden, die aufgrund der besseren Abgangsgruppenfähigkeit von Fluorid oder Iodid reaktiver gegenüber nukleophiler aromatischer Substitution sind als 4-Nitrochlorbenzol. Allerdings sind diese Ausgangsstoffe teurer, was die Chlorbenzol-Route für die industrielle Produktion kostengünstiger macht.

Scale-Up der industriellen Produktion

Die industrielle Produktion folgt aufgrund der höheren Ausbeute und des saubereren Produktprofils typischerweise der Polysulfid-Route. Die Reaktion wird in großen Reaktoren mit präziser Temperaturkontrolle und effizientem Rühren vergrößert. Das Produkt wird durch Umkristallisation aus einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. Ethanol oder Wasser/Ethanol-Mischungen) gereinigt, um eine Reinheit von 96–98 % zu erreichen. Aufgrund des starken unangenehmen Geruchs des Compounds sind bei der Herstellung und Verpackung besondere Belüftungs- und Geruchskontrollmaßnahmen erforderlich.

Anwendungsszenarien

1. HIV-1-Vif-Inhibitor-Synthese für die Entwicklung antiviraler Arzneimittel

Ein pharmazeutisches Forschungsteam entwickelt neuartige Therapeutika zur Bekämpfung von HIV-1, insbesondere arzneimittelresistenten Stämmen, indem es auf den viralen Infektiositätsfaktor (Vif) abzielt, ein Protein, das den Wirtsrestriktionsfaktor A3G neutralisiert. 4-Nitrobenzolthiol wird als Schlüsselbaustein zur Synthese einer neuen Klasse von Vif-Inhibitoren mit einem 2-Amino-N-(5-hydroxy-2-methoxyphenyl)-6-((4-nitrophenyl)thio)benzamid-Gerüst verwendet. Das Team reagiert 4-Nitrobenzolthiol mit einem geeigneten 2-Amino-Halogenbenzamid-Derivat unter kupferkatalysierten C-S-Kupplungsbedingungen, um das Kerngerüst aufzubauen. Die resultierenden Verbindungen werden auf ihre antivirale Aktivität in HIV-1-infizierten Zellen und auf ihre Fähigkeit, Vif-A3G-Wechselwirkungen zu blockieren, untersucht. RN-18, ein bekannter Vif-Antagonist, gehört zu den Verbindungen, die das 4-Nitrophenylthio-Motiv enthalten, und dient als Referenzstandard.

2. Entwicklung einer Dual-Emissions-Fluoreszenzsonde für den Biothiol-Nachweis

Eine Forschungsgruppe für analytische Chemie entwickelt neue Fluoreszenzsonden für den selektiven und empfindlichen Nachweis von Biothiolen (GSH, Cys, Hcy) in biologischen Proben, da abnormale Konzentrationen dieser niedermolekularen Thiole mit verschiedenen Krankheiten verbunden sind. 4-Nitrobenzolthiol wird als Ausgangsmaterial zur Synthese einer Dual-Emission-Fluoreszenzsonde verwendet. Die Sonde ist so konzipiert, dass sie eine durch Thiol ausgelöste Reaktion durchläuft, die zu einer ratiometrischen Fluoreszenzreaktion führt und eine differenzielle Erfassung von GSH gegenüber Cys/Hcy ermöglicht. Die Sonde wird durch UV-Vis- und Fluoreszenzspektroskopie charakterisiert und zum Nachweis von Biothiolen in menschlichem Plasma oder Zelllysaten eingesetzt und bietet eine schnelle und empfindliche Methode zur Krankheitsdiagnose.

3. Thiosulfonat-Antimykotika-Synthese für den Pflanzenschutz

Ein agrochemisches Forschungszentrum entwickelt neue, umweltfreundliche Fungizide zur Bekämpfung pflanzenpathogener Pilze, die verheerende Ernteverluste verursachen. 4-Nitrobenzolthiol wird zur Synthese einer Reihe von Thiosulfonat-Derivaten durch Oxidation mit geeigneten Sulfonylchloriden verwendet. Die resultierenden Thiosulfonate werden auf ihre antimykotische In-vitro-Aktivität gegen eine Reihe pflanzenpathogener Pilze untersucht, darunter Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Alternaria solani, Alternaria Brassicicola, Valsa mali, Phomopsis sp., Phytophthora capsica und Rhizoctonia solani. Die Thiosulfonat-Derivate weisen eine antimykotische Breitbandaktivität auf und Leitverbindungen werden in Gewächshausversuchen auf Phytotoxizität und Feldwirksamkeit untersucht.

4. 4-Nitrophenylsulfenylchlorid-Herstellung für die Peptidsynthese

Ein Peptidsyntheselabor benötigt eine Schutzgruppe für den selektiven Schutz von funktionellen Thiol- und Amingruppen während der Festphasenpeptidsynthese. 4-Nitrobenzolthiol wird mit Chlorgas in einem inerten Lösungsmittel (z. B. Dichlormethan) bei niedriger Temperatur behandelt, um 4-Nitrophenylsulfenylchlorid (Nps-Cl) herzustellen. Dieses Reagenz wird zur Einführung der Nps-Schutzgruppe verwendet, die unter sauren Bedingungen stabil ist, aber unter milden reduktiven Bedingungen selektiv entfernt werden kann. Das Reagenz ermöglicht den orthogonalen Schutz von Cysteinthiolen oder Lysinaminen bei der Synthese komplexer Peptide und Peptidkonjugate.

5. Kupferkatalysierte C-S-Kupplung für die Diarylthioether-Synthese

Ein medizinisches Chemieteam benötigt eine Bibliothek von Diarylthioether-Derivaten für Struktur-Aktivitäts-Beziehungsstudien (SAR), die auf ein neues Enzym abzielen. Unter Verwendung von 4-Nitrobenzolthiol als Thiol-Kupplungspartner führt das Team kupferkatalysierte C-S-Kreuzkupplungsreaktionen mit einer Vielzahl von Aryliodiden oder -bromiden unter milden Bedingungen durch. Die resultierenden 4-Nitrophenylarylthioether werden über zusätzliche Kreuzkupplungsreaktionen an der Nitrogruppe (Reduktion zu Anilin, gefolgt von Amidierung) oder am Arylring weiter funktionalisiert. Die Bibliothek wird auf Aktivität gegen das Zielenzym untersucht und die Struktur-Aktivitäts-Beziehungsanalyse identifiziert Schlüsselsubstituenten, die für Wirksamkeit und Selektivität verantwortlich sind.

6.Nitrit-Ionen-Detektion zur Überwachung der Lebensmittelsicherheit

Ein Labor für Lebensmittelsicherheit benötigt eine schnelle und kostengünstige Methode zum Nachweis nitritproduzierender Bakterien in Lebensmitteln, insbesondere Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus und Salmonella enterica, die schwere lebensmittelbedingte Krankheiten verursachen können. 4-Nitrobenzolthiol wird als kolorimetrische oder fluorometrische Sonde zum Nachweis von Nitritionen verwendet. Das Thiol reagiert mit Nitrit unter sauren Bedingungen und bildet ein Nitrosothiol oder ein anderes chromogenes Produkt, das durch UV-Vis-Spektroskopie bei einer bestimmten Wellenlänge nachgewiesen werden kann. Der Assay ist auf Empfindlichkeit und Selektivität optimiert und wird zum Screening von Lebensmittelproben auf Nitrit- und Bakterienkontamination eingesetzt.

7.Plasmoninduzierte Reaktionsstudie für die Oberflächenkatalyseforschung

Eine materialwissenschaftliche Forschungsgruppe untersucht den Mechanismus plasmoneninduzierter oberflächenkatalysierter Reaktionen für Anwendungen in der Photokatalyse und der Umwandlung von Sonnenenergie. 4-Nitrobenzolthiol wird als Sondenmolekül in Experimenten zur oberflächenverstärkten Raman-Streuung (SERS) an plasmonischen Metallnanopartikeln (z. B. Silber oder Gold) verwendet. Das Molekül adsorbiert über die Thiolgruppe auf der Metalloberfläche und die katalytische Umwandlung von 4-Nitrobenzolthiol zu 4,4‘-Dimercaptoazobenzol oder anderen Produkten wird in situ durch SERS unter Laserbeleuchtung überwacht. Die Reaktionskinetik und der Mechanismus werden aufgeklärt und geben Einblicke in die Rolle heißer Elektronen und plasmonischer Effekte bei der Oberflächenkatalyse.

Qualitätssicherung bei Cosperpharm

Jede Charge durchläuft:

● Gaschromatographie (GC) – Reinheit ≥97,0 %

● Nichtwässrige Titration – Reinheit ≥97,0 %

● Brechungsindex – Bestätigungsanalyse

● ¹H-NMR – Strukturverifizierung

● Aussehen – farblose bis hellgelbe bis hellorange klare Flüssigkeit

Ein umfassendes Echtheitszertifikat, ein Sicherheitsdatenblatt (mit vollständigen GHS-Informationen) und ein Ursprungszeugnis liegen jeder Sendung bei.

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