Согласно этому документу Вот, nginx proxy_connect_timeout не может иметь задержку более 75 секунд.
Я знаю, что приложение с такой задержкой ужасно, но мне любопытно, почему именно это значение?
Из списка рассылки nginx (см. http://forum.nginx.org/read.php?2,214595,214597#msg-214597)
Тайм-аут подключения ограничен лимитом количества повторных передач SYN и тайм-аутом вашей ОС. Во FreeBSD это 75 секунд по умолчанию (3 ретрансляции с экспоненциальным откатом: 3 секунды + 6 секунд + 12 секунд + 24 секунды), в Linux это примерно 20 секунд по умолчанию. Похоже, вы достигли этого предела.
Единственный способ увеличить этот предел - настроить ОС, например в Linux попробуйте настроить sysctl net.ipv4.tcp_syn_retries.