1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯:性质与应用
1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯:性质与应用
1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯是一种含氟芳基烷基卤化物,可作为有机合成中用途广泛的亲电砌块,能够将三氟甲基取代芳基和活性氯乙基连接链同时引入目标分子。
- 化学名称
- 1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯
- 分子式
- C₉H₈ClF₃
- 分子量
- 208.61 g/mol
- 官能团
- 烷基氯(伯卤代烃)、三氟甲基(芳基-CF₃)
- 主要用途
- 亲电烷基化试剂及含氟合成中间体
- 主要应用领域
- 药物化学、农用化学品合成、材料科学
- 储存建议
- 储存于阴凉、干燥、通风良好处,远离水分和点火源
化学特性与物理性质
1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯是一种芳香族有机氯化合物,苯环间位连有三氟甲基(–CF₃)取代基,同时带有2-氯乙基侧链。分子式为C₉H₈ClF₃,分子量约为208.61 g/mol,通常在室温下呈无色至淡黄色液体。
该分子兼具两种电子特性截然不同的结构特征:强吸电子性–CF₃基团降低了芳环电子密度,并增强了药物候选分子的代谢稳定性;而伯烷基氯则充当亲核取代(SN2)反应的亲电活性位点。苯环与氯原子之间的两碳连接链赋予分子一定的构象柔性,常被用于骨架设计。
–CF₃基团还提升了化合物的亲脂性,影响其在生物体系中的膜渗透性和结合亲和力,这使得含三氟甲基的芳烃在先导化合物优化项目中备受青睐。
合成应用与反应活性
1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯的主要合成价值在于其亲电烷基化试剂的作用。伯烷基氯可与多种亲核试剂(包括胺、硫醇、醇、叠氮化物及稳定碳负离子)发生高效的SN2亲核取代,使其成为一种多功能的两碳增链连接子,同时引入间三氟甲基苯基。
典型反应底物包括:
- 胺和酰胺 – N-烷基化,生成与中枢神经系统和离子通道药理学相关的N-(3-三氟甲基苄基同系物)胺衍生物。
- 硫醇和硫醚 – S-烷基化,用于构建含硫醚键的含氟片段。
- 叠氮化物置换 – 转化为相应叠氮化物,作为CuAAC点击化学的关键中间体,进一步合成含三唑的药物候选分子。
- 丙二酸酯及其他活性亚甲基亲核试剂 – C-烷基化,通过后续的Dieckmann缩合或分子内环化步骤,可进一步合成含氟氨基酸或环丙烷前体。
在用于侧链官能化的温和亲核反应条件下,含–CF₃取代的芳环通常表现为惰性,从而确保了优异的化学选择性。然而,在强碱性或还原性条件下,应注意避免发生消除反应,生成相应的苯乙烯衍生物。
在药物和农用化学品研究中的应用
三氟甲基是药物发现领域中引入频率最高的含氟基团之一。–CF₃基团可增强对细胞色素P450氧化代谢的抵抗性,调节邻近官能团的pKa,并精细调控亲脂性(logP)。因此,能够引入含–CF₃芳基单元的砌块在先导化合物优化和基于片段的药物设计项目中需求旺盛。
当需要在芳烃与药效团连接点之间引入两原子间隔臂时,1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯尤为实用——这是靶向GPCRs、激酶和蛋白酶抑制剂设计中的常见元素,其中灵活的亚乙基桥使三氟甲基苯基环能够嵌入疏水口袋,同时连接链采取生物活性构象。
在农用化学品领域,含三氟甲基的骨架广泛出现于杀菌剂、除草剂和杀虫剂中,该基团可提升生物利用度并优化环境持久性。因此,本试剂是合成含氟农用化学品中间体的实用起始原料。
材料科学研究人员也将含氟芳基烷基卤化物用作含氟聚合物合成中的单体或交联剂前体,利用–CF₃基团赋予的低表面能和化学惰性。
安全操作、储存与废弃处置
作为烷基卤化物,1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯应被视为具有催泪性和潜在刺激性的化合物,适用于活性卤代试剂的标准防护措施:
- 个人防护装备(PPE):最低要求为化学防溅护目镜、丁腈手套和实验服。强烈建议在经认证的通风橱中操作。
- 皮肤和眼睛接触:立即用大量清水冲洗至少15分钟;眼部接触后须及时就医。
- 吸入:蒸气可能刺激呼吸道;应确保充分通风或佩戴呼吸防护装备。
- 储存:密封储存于阴凉(低于25°C)、干燥、通风良好处,远离水分、强碱和点火源。长时间暴露于潮湿环境可能导致烷基氯缓慢水解。
- 废弃处置:按含卤有机废物处理,依据当地、国家及机构法规执行,切勿倒入下水道。
使用前请参阅Aladdin Scientific提供的产品安全数据表(SDS),获取完整的危害分类、GHS象形图及应急响应程序。
常见问题
哪些亲核试剂可与1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯良好反应?
伯烷基氯可与软、硬亲核试剂均发生高效的Sₙ2反应,包括伯胺和仲胺(N-烷基化)、硫醇(S-烷基化)、叠氮化物盐、醇盐离子以及丙二酸酯等稳定碳负离子。DMF、乙腈或DMSO等极性非质子溶剂通常可稳定过渡态同时避免对亲核试剂的溶剂化,从而获得最佳收率。
三氟甲基在药物发现应用中为何具有重要价值?
–CF₃基团具有强吸电子性,可增强芳烃对细胞色素P450氧化的代谢稳定性,并精细调控亲脂性(log P)和邻近官能团的pKa。这些特性共同提升了口服生物利用度和靶点结合亲和力,这也解释了为何–CF₃基团在大量现代已批准药物和临床候选分子中普遍存在。
如何储存1-(2-氯乙基)-3-(三氟甲基)苯以最大限度延长货架期?
将化合物储存于密封的棕色玻璃瓶或原装容器中,温度不超过25°C,置于干燥、通风良好处,远离水分、光线和强碱。水分会加速伯氯代烃水解为相应醇。在推荐条件下,该化合物预计可长期保持稳定;但在用于敏感合成反应前,建议通过GC或NMR验证纯度。
该化合物的芳环能否发生亲电芳香取代(EAS)反应?
间位三氟甲基是强间位定向基和EAS钝化基,使芳环反应活性相比未取代苯环显著降低。因此,对该底物进行EAS反应需要苛刻条件(强亲电试剂、Lewis酸催化剂、较高温度),且主要得到1,3,5-三取代产物。在大多数合成策略中,通常避免对该芳环进行EAS,而优先对烷基氯侧链进行官能化。
参考文献
- Müller, K.; Faeh, C.; Diederich, F. Fluorine in Pharmaceuticals: Looking Beyond Intuition. Science 2007, 317, 1881–1886. doi:10.1126/science.1131943
- Purser, S.; Moore, P. R.; Swallow, S.; Gouverneur, V. Fluorine in Medicinal Chemistry. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 320–330. doi:10.1039/b610213c
- O'Hagan, D. Understanding organofluorine chemistry. An introduction to the C–F bond. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 308–319. doi:10.1039/b711844a
- Aladdin Scientific Product Page: 1-(2-Chloroethyl)-3-(trifluoromethyl)benzene, SKU C1026658.
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
危险品化学品经营许可证(带存储)