4-Нитрофенол (также называемый п -нитрофенолом или 4-гидроксинитробензолом ) — фенольное соединение, содержащее нитрогруппу в противоположном положении от гидроксильной группы в бензольном кольце.
4-нитрофенол — слегка желтоватое кристаллическое вещество, умеренно токсичное.
Он показывает два полиморфа в кристаллическом состоянии. Альфа-форма представляет собой бесцветные столбики, нестабильные при комнатной температуре и устойчивые к солнечному свету. Бета-форма представляет собой желтые столбики, стабильные при комнатной температуре и постепенно краснеющие при облучении солнечным светом. Обычно 4-нитрофенол существует в виде смеси этих двух форм.
В растворе 4-нитрофенол имеет константу диссоциации (pKa ) 7,15 при 25 °C. [2]
4-Нитрофенол можно получить путем нитрования фенола с использованием разбавленной азотной кислоты при комнатной температуре. В результате реакции получается смесь 2-нитрофенола и 4-нитрофенола.
4-нитрофенол можно использовать в качестве индикатора pH . Раствор 4-нитрофенола выглядит бесцветным ниже pH 5,4 и желтым выше pH 7,5. [3] Это свойство изменения цвета делает это соединение полезным в качестве индикатора pH . Желтый цвет формы 4-нитрофенолята (или 4-нитрофеноксида ) обусловлен максимумом поглощения при 405 нм (ε = 18,3–18,4 мМ −1 см −1 в сильной щелочи). [4] Напротив, 4-нитрофенол имеет слабое поглощение при 405 нм (ε = 0,2 мМ −1 см −1 ). [4] Изобестическая точка для 4-нитрофенола/4-нитрофеноксида находится при 348 нм, с ε = 5,4 мМ −1 см −1 . [5]
В лаборатории он используется для обнаружения присутствия активности щелочной фосфатазы путем гидролиза PNPP . В основных условиях присутствие гидролитических ферментов окрасит реакционный сосуд в желтый цвет. [7]
4-нитрофенол является продуктом ферментативного расщепления нескольких синтетических субстратов, таких как 4-нитрофенилфосфат (используется в качестве субстрата для щелочной фосфатазы ), 4-нитрофенилацетат (для карбоангидразы ), 4-нитрофенил-β- D -глюкопиранозид и другие производные сахара, которые используются для анализа различных ферментов гликозидазы . Количество 4-нитрофенола, продуцируемого определенным ферментом в присутствии соответствующего ему субстрата, можно измерить с помощью спектрофотометра при длине волны около 405 нм и использовать в качестве косвенного измерения количества активности фермента в образце.
Точное измерение активности фермента требует, чтобы продукт 4-нитрофенола был полностью депротонирован, существуя как 4-нитрофенолят, учитывая слабое поглощение 4-нитрофенола при 405 нм. Полная ионизация спиртовой функциональной группы влияет на сопряжение пи-связей в соединении. Одинокая пара от кислорода может быть делокализована посредством сопряжения с бензольным кольцом и нитрогруппой. Поскольку длина сопряженных систем влияет на цвет органических соединений, это изменение ионизации приводит к тому, что 4-нитрофенол становится желтым, когда он полностью депротонирован и существует как 4-нитрофенолят. [8]
Распространенной ошибкой при измерении активности фермента с использованием этих субстратов является проведение анализов при нейтральном или кислом pH без учета того, что только часть хромофорного продукта ионизирована. Проблему можно преодолеть, остановив реакцию гидроксидом натрия (NaOH) или другим сильным основанием, которое преобразует весь продукт в 4-нитрофеноксид; конечный pH должен быть > ок. 9,2, чтобы гарантировать, что более 99% продукта ионизировано. Альтернативно активность фермента можно измерить при 348 нм, изосбестической точке для 4-нитрофенола/4-нитрофеноксида.
4-нитрофенол раздражает глаза, кожу и дыхательные пути. [9] Он также может вызывать воспаление этих частей. Он имеет замедленное взаимодействие с кровью и образует метгемоглобин , который отвечает за метгемоглобинемию , потенциально вызывая цианоз, спутанность сознания и потерю сознания. [9] При попадании внутрь он вызывает боль в животе и рвоту. Длительный контакт с кожей может вызвать аллергическую реакцию. Генотоксичность и канцерогенность 4-нитрофенола неизвестны. LD50 у мышей составляет 282 мг/кг , а у крыс — 202 мг/кг (перорально).
Сохранено только одно название, фенол, для C 6 H 5 -OH, как в качестве предпочтительного названия, так и для общей номенклатуры. Структура заменяема в любой позиции. Рекомендуются локанты 2, 3 и 4, а не o , m и p .