4-나이트로페놀

4-나이트로페놀(영어: 4-nitrophenol)은 벤젠 고리의 하이드록실기의 반대편 위치에 나이트로기를 가지고 있는 페놀 화합물이다. p-나이트로페놀(영어: p-nitrophenol), 4-하이드록시나이트로벤젠(영어: 4-hydroxynitrobenzene)이라고도 한다. 4-나이트로페놀은 결정질 상태에서 두 가지 동질이상을 나타낸다. 알파형은 무색 기둥 형태로 상온에서 불안정하고 태양광에 안정하다. 베타형은 노란색 기둥 형태로 상온에서 안정하고 햇빛을 받으면 점차 빨간색으로 변한다. 일반적으로 4-나이트로페놀은 이 두 가지 형태의 혼합물로 존재한다. 4-나이트로페놀은 25 °C 용액에서 해리 상수(pKa)가 7.15이다. 4-나이트로페놀은 실온에서 묽은 질산을 사용하여 페놀을 나이트로화하여 제조할 수 있다. 이 반응으로 2-나이트로페놀과 4-나이트로페놀의 혼합물이 생성된다. 4-나이트로페놀은 산·염기 지시약으로 사용할 수 있다. 4-나이트로페놀 용액은 pH 5.4 이하에서는 무색, pH 7.5 이상에서는 노란색을 나타낸다. 이러한 색상이 변하는 특성으로 인해 4-나이트로페놀은 산·염기 지시약으로 유용하다. 4-나이트로페놀산염(4-nitrophenolate) (또는 4-나이트로페녹사이드) 형태의 노란색은 405 nm에서 흡광도가 최대이기 때문(강염기에서 ε = 18.3 to 18.4 mM−1 cm−1)이다. 대조적으로 4-나이트로페놀은 405 nm에서 약한 흡광도를 갖는다.(ε = 0.2 mM−1 cm−1). 4-나이트로페놀/4-나이트로페녹사이드의 등흡수점은 348 nm이고 ε = 5.4 mM−1 cm−1이다. 4-나이트로페놀은 파라세타몰 합성에서의 중간생성물이다. 4-아미노페놀로 환원된 다음 아세트산 무수물로 아세틸화된다. 4-나이트로페놀은 페네티딘 및 아세토페네티딘, 지시약 및 살진균제의 원료 제조를 위한 전구체로 사용된다. 4-나이트로페놀의 생물축적은 거의 일어나지 않는다. 펩타이드 합성에서 4-나이트로페놀의 카복실산 에스터 유도체는 아마이드 부분의 구성을 위한 활성화된 성분으로 작용할 수 있다. 실험실에서 4-아미노페놀은 파라-나이트로페닐인산(pNPP)의 가수분해에 의한 알칼리성 인산가수분해효소 활성의 존재를 감지하는 데 사용된다. 염기성 조건에서 가수분해효소가 있으면 반응 용기가 노란색으로 변한다. 4-나이트로페놀은 4-나이트로페닐 인산(알칼리성 인산가수분해효소의 기질로 사용됨), 4-나이트로페닐 아세트산(탄산무수화효소의 기질로 사용됨), 다양한 글리코시데이스를 분석하는 데 사용되는 4-나이트로페닐-β-D-글루코피라노사이드 및 기타 당 유도체와 같은 여러 합성 기질의 효소적 절단의 산물이다. 해당하는 기질이 있는 특정 효소에 의해 생성되는 4-나이트로페놀의 양은 약 405 nm에서 분광광도계로 측정할 수 있으며 샘플에서 효소 활성의 양에 대한 프록시 측정값으로 사용할 수 있다. 효소의 활성을 정확하게 측정하려면 405 nm에서 4-나이트로페놀의 약한 흡광도를 감안할 때 4-나이트로페놀 생성물이 완전히 탈양성자화되어 4-나이트로페놀산염(4-nitrophenolate)으로 존재해야 한다. 하이드록실기의 완전한 이온화는 화합물의 파이 결합의 공액(컨주게이션)에 영향을 미친다. 산소의 고립전자쌍은 벤젠 고리와 나이트로기에 대한 공액을 통해 비편재화될 수 있다. 공액계의 길이가 유기 화합물의 색에 영향을 미치기 때문에 이러한 이온화 변화로 인해 완전히 탈양성자화되어 4-나이트로페놀산염으로 존재할 때 4-나이트로페놀이 노란색으로 변한다. 이러한 기질을 사용하여 효소의 활성을 측정할 때 흔히 저지르는 실수는 발색되는 생성물의 일부만 이온화된다는 점을 고려하지 않고 중성 또는 산성 pH에서 분석을 수행하는 것이다. 문제는 모든 생성물을 4-나이트로페녹사이드로 전환시키는 수산화 나트륨(NaOH) 또는 기타 강염기와의 반응을 중단함으로써 극복할 수 있다. 생성물의 99% 이상이 이온화되도록 최종 pH는 약 9.2 이상이어야 한다. 대안적으로 효소의 활성은 4-나이트로페놀/4-나이트로페녹사이드의 등흡수점인 348 nm에서 측정할 수 있다. 4-나이트로페놀은 눈, 피부 및 호흡기를 자극한다. 4-나이트로페놀은 또한 그러한 부분에 염증을 일으킬 수 있다. 4-나이트로페놀은 혈액과의 상호작용을 지연시키고 메트헤모글로빈혈증을 일으키는 메트헤모글로빈을 형성하여 잠재적으로 청색증, 착란 및 무의식을 유발할 수 있다. 4-나이트로페놀을 섭취하면 복통과 구토가 일어난다. 피부에 장기간 노출되면 알레르기 반응을 일으킬 수 있다. 4-나이트로페놀의 유전독성 및 발암성은 알려져 있지 않다. 생쥐(mouse)에서 LD50은 282 mg/kg이고, 쥐(rat)의 LD50은 202 mg/kg이다. 나이트로페놀 This is no longer a recommended IUPAC name: 《Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book)》. Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. 690쪽. doi:10.1039/9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4. Only one name is retained, phenol, for C6H5-OH, both as a preferred name and for general nomenclature. The structure is substitutable at any position. Locants 2, 3, and 4 are recommended, not o, m, and p.  “TOXNET”. 《toxnet.nlm.nih.gov》. 2016년 10월 28일에 확인함.  “4-Nitrophenol CAS 100-02-7 | 106798”. 《www.merckmillipore.com》. 2016년 10월 28일에 확인함.  Bowers, G.N.; McComb, R.B.; Christensen, R.C.; Schaffer, R. (1980). “High-Purity 4-Nitrophenol: Purification, Characterization, and Specifications for Use as a Spectrophotometric Reference Material”. 《Clinical Chemistry》 26 (6): 724–729. doi:10.1093/clinchem/26.6.724. PMID 7371150.  Biggs, A.I. (1954). “A spectrophotometric determination of the dissociation constants of p-nitrophenol and papaverine”. 《Transactions of the Faraday Society》 50 (50): 800–802. doi:10.1039/tf9545000800.  Ellis, Frank (2002). 《Paracetamol: a curriculum resource》. Cambridge: Royal Society of Chemistry. ISBN 0-85404-375-6.  Ninfa, Alexander (2010). 《Fundamental Laboratory Approached for Biochemistry and Biotechnology》. Wiley. 153, 243쪽. ISBN 978-0470087664.  “The Relationship Between UV-VIS Absorption and Structure of Organic Compounds”. 《Shimadzu》. 2017년 5월 14일에 확인함.  Toxicological Profile For Nitrophenols (PDF) (보고서). Agency for Toxic Substances and Disease Registry, U.S. Public Health Service. July 1992.