3-ニトロベンゾニトリル CAS 619-24-9

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3-ニトロベンゾニトリル、CAS 619-24-9 および分子式 C の有機化合物です。₇H₄N₂O₂。無色から淡黄色の固体です。ニトロ基があります（NO）₂) とニトリル基 (CN) が分子内にあり、どちらも化学的特性に影響します。ニトロ基の存在によりかなりの酸性が与えられ、ニトリル基によりある程度の求核性が与えられます。特定の条件下では、わずかに黄色または薄茶色に見える場合があります。密度は通常 1 よりわずかに大きく、特定の値は温度と圧力の変化によりわずかに変化する場合があります。ただし、通常の実験室条件下では、その密度は約 1.2 g/cm 3 と考えられます。アセトン、クロロホルム、酢酸エチルなど、ほとんどの有機溶媒に可溶です。ただし、水への溶解度は比較的低いため、水中での生物学的活性は低くなります。

3-ニトロアニリンの関連する化学的性質は次のとおりです。

EINECS番号：210-587-7、MDL番号：MFCD00007194、融点114～117℃（lit.）、沸点165℃（21mmHg）、密度0.33g/cm3（20℃）、屈折率1.5300（推定）、引火点165度C/21mm、保管条件 C:+30 度以下で保管、エーテルに非常に溶ける、結晶粉末または針状の形状、黄色、BRN637674、InChIKeyRUSAWEHOUGCWOPG-UHFFFAOYSA-N

ベンゾニトリルの直接ニトロ化法は、3-ニトロベンゾニトリルを合成する方法です。以下は、この方法とベンゾニトリルと硝酸の反応の詳細な手順です。

CH₃C ≡ N + HNO₃→CH₃C(いいえ₂)CN+H₂O

ベンゾニトリルと亜硝酸ナトリウムの反応:

CH₃C(いいえ₂)CN + NaNO₂ → C₇H₄N₂O₂ + 塩化ナトリウム + H₂O

ステップ 1: 原材料を準備する

まず、必要な原料であるベンゾニトリルと硝酸を準備します。ベンゾニトリルが標的化合物であり、硝酸はベンゾニトリルを酸化して 3-ニトロベンゾンイトリルにするために使用される酸化剤です。

ステップ2：原料を混ぜる

ベンゾニトリルと硝酸を一定の割合で混合します。通常、反応を完全に完了させるために使用する硝酸の量はわずかに過剰になります。混合後、混合物を反応容器に移します。

ステップ 3: 反応

反応を開始するには、反応容器内の混合物を適切な温度に加熱します。加熱プロセス中は、安定した温度を維持し、均一な反応を確保するために継続的に撹拌する必要があります。

ステップ 4: 精製

反応終了後、反応液を室温まで冷却する。その後、反応液を晶析、濾過等の方法により精製し、高純度の｛｝｝｝３−ニトロベンゾイトリルを得た。

ポリマー材料は現代の産業および技術に不可欠な部分であり、建設、自動車、エレクトロニクス、医療などの多くの分野で幅広い用途があります。技術の継続的な発展に伴い、ポリマー材料の需要も増加しています。したがって、優れた性能を備えたポリマー材料を製造するための新しい合成方法を見つけることが重要な研究方向となっています。
3-ニトロベンゾニトリル分子式 C7H4N2O2 を持つ有機化合物です。ニトロとシアノという 2 つの官能基を持ち、独特の化学的性質を持っています。ニトロ基は分子内の他の官能基に正電荷を発生させることができ、シアン化物基は分子内の他の官能基に負電荷を発生させることができます。正電荷と負電荷の相互引力により、3 ニトロベンザニトリルは有機合成で広く使用されます。

(1) 合成高分子電解質

 

高分子電解質は幅広い用途が期待できる高分子材料であり、電池、コンデンサ、センサーなど多くの分野で重要な用途を持っています。高分子電解質を合成するための重要な原料として使用できます。 3 ニトロベンゾイトリルは、硝化反応や還元反応などの工程を経て、特定の機能を持つ特定のモノマーに変換され、さらに他のモノマーと共重合して高分子電解質を得ることができます。これらのポリマー電解質は優れた電気化学的性能と安定性を備えており、電池やコンデンサなどの高性能製品の製造に使用できます。{4}

(2) 合成高分子蛍光体

 

高分子蛍光材料は、幅広い用途が期待できる高分子材料の一種であり、ディスプレイ、照明、生物学的イメージングなどの多くの分野で重要な用途があります。高分子蛍光材料を合成するための重要な原料として使用できます。ニトロベンゾイトリルは、ニトロ化反応や還元反応などのステップを経て、蛍光特性を持つ特定のモノマーに変換され、その後他のモノマーと共重合して高分子蛍光材料を得ることができます。これらのポリマー蛍光材料は優れた光学特性と安定性を備えており、高性能ディスプレイや照明製品の製造に使用できます。-

(3) 合成高分子機能性材料

 

高分子機能性材料は、特殊な機能を備えた高分子材料の一種で、分離、触媒、センシングなどのさまざまな分野で重要な用途を持っています。高分子機能性材料を合成するための重要な原料として使用できます。 3 ニトロベンゾイトリルは、硝化反応や還元反応などの工程を経て、特定の機能を持つ特定のモノマーに変換され、さらに他のモノマーと共重合することで高分子機能性材料が得られます。これらのポリマー機能性材料は優れた性能と安定性を備えており、高性能分離膜、触媒、センサー、その他の製品の製造に使用できます。{4}

(4) 医薬品中間体

 

抗菌薬の合成
ニトロベンゾニトリルは、還元および環化反応を通じてキノロン系抗生物質のコア骨格 (シプロフロキサシン側鎖など) に導入できます。
反応例: ピペラジン環と縮合してシアン化物を含む側鎖中間体を生成し、さらに修飾して抗菌活性成分を取得します。

 

抗腫瘍薬の開発-
鈴木カップリング反応を介して芳香族複素環を導入し、チロシンキナーゼ阻害剤（イマチニブ類似体など）を構築します。
作用機序: シアン化物基は求電子基として作用し、薬物と標的タンパク質間の結合親和性を高めます。
抗ウイルス性化合物の研究
ニトロ基の電子吸引効果を利用して薬効を高める、ニトロベンゾニトリル構造を含むHIVプロテアーゼ阻害剤の合成に参加します。

(5) 生理活性分子の構築

 

酵素阻害活性
3-ニトロベンゾニトリル誘導体はアセチルコリンエステラーゼ (AChE) に対してナノモル阻害活性を示し、アルツハイマー病の治療薬研究に使用できます。
蛍光プローブの合成
シアン基は強力な電子吸引性共役系の形成に関与し、金属イオン (Cu2+ など) を検出するための蛍光プローブを構築します。

殺虫剤

 

ネオニコチノイド系殺虫剤の中間体
M-ニトロベンゾニトリルはテトラヒドロピロリジンと反応して、昆虫のニコチン性アセチルコリン受容体アゴニスト活性を示すシアノメチル基を含む複素環式化合物を形成します。
ピレスロイド相乗剤
ニトロベンゼンニトリル構造を導入することで、ピレスロイド系殺虫剤の光安定性を強化し、現場での効果を延長します。

殺菌剤

 

コハク酸デヒドロゲナーゼ阻害剤 (SDHI)
ミニトロベンゾニトリルの多段階反応によるトリアゾール構造を含む SDHI 殺菌剤の合成は、うどんこ病やさび病の抑制に顕著な効果を示しています。{0}{1}
ベンズイミダゾール前駆体
シアン基はベンゾイミダゾール環の形成に関与し、得られた化合物は灰色かび病に対して接触殺菌活性を示します。

ALS酵素阻害剤
ニトロベンゾニトリル誘導体は、アセチル乳酸シンターゼの阻害剤として小麦畑用の高効率除草剤として開発できます。

複素環式化合物の構築

 

ピリジン/キノリンの合成
マロン酸ジエチルと縮合し、続いて環化脱水素して 2-シアノピリジンを生成します。フリーデル・アンダー反応によるキノリン-4-カルボニトリルの合成。
インドール骨格の構築
パラジウム触媒下では、末端アルキンとの薗頭カップリングが起こり、続いて環化して3-シアノインドール誘導体が得られます。

窒素-含有化合物の修飾

 

アミジン化合物の合成
シアン基は加水分解されてアミドとなり、その後アミンと縮合してペプチドカップリング試薬として使用されるアミジン化合物を形成します。
テトラゾール環の合成
アジ化ナトリウムの作用下で、シアン化物基は[2+3]付加環化を受けて、高エネルギー材料の研究に使用される5個の-置換テトラゾールが生成されます。

染料の合成

 

分散染料
m-ニトロベンゾニトリルとアニリン誘導体との縮合により、シアン化物基を含むアゾ染料が生成され、ポリエステル繊維の染色に使用されます。
反応性染料
綿布の捺染および染色用のスルホン化およびジアゾ化反応によるトリアジン活性基を含む染料の調製。

スパイスの合成
ニトロムスク前駆体
大環状ムスク化合物の合成に参加し、香りに持続性のある木のような香りを与えます。{0}
フルーティエッセンス
3-ニトロベンゾニトリル誘導体は還元反応とエステル化反応を起こし、桃やアプリコットの香りを持つエステルフレーバーを生成します。

● 毒性プロファイル

急性毒性: GHS 基準により有害 (H302、H312、H332) として分類されています。ラットの経口LD₅₀は2000 mg/kgを超えますが、経皮暴露および吸入暴露は刺激を引き起こす可能性があります。

慢性影響: 発がん性の証拠はありません (IARC/NTP は記載されていません) が、長期にわたる曝露は肝臓または腎臓に影響を与える可能性があります。

● 保管と輸送

保管: 酸化剤や酸から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管してください。{0}}

輸送: 危険物規制では規制されていません (国連番号は割り当てられていません) が、粉塵の吸入を防ぐために密閉容器に梱包されています。

● 個人用保護具 (PPE)

手袋: ニトリルまたはブチルゴム。

目の保護: サイドシールド付きゴーグル。

呼吸器の保護: 防塵用の N95 マスク。大規模な処理のために供給される空気システム-。-

3-ニトロベンゾニトリルは、化学構造と産業応用の間の相乗効果を例示します。ニトロ化合物とシアノ化合物としての二重の機能を有するため、多様な反応が可能となり、医薬品、農薬、先端材料に欠かせないものとなっています。安全性と環境への影響には課題が残っていますが、グリーンケミストリーとナノテクノロジーにおける継続的な研究は持続可能なイノベーションを約束します。産業界が効率性と環境への配慮を優先する中、3-ニトロベンゾニトリルは合成化学の未来を形作る上で極めて重要な役割を果たし続けるでしょう。

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