1,3-二氟-5-乙烯基苯:性质、合成与应用
1,3-二氟-5-乙烯基苯:性质、合成与应用
1,3-二氟-5-乙烯基苯是一种二氟取代的苯乙烯衍生物,其芳环上具有吸电子的双氟取代模式,同时含有活泼的乙烯基,使其成为合成含氟药物、农用化学品及功能性聚合物的多功能构建模块。
- IUPAC名称
- 1,3-二氟-5-乙烯基苯
- 分子式
- C₈H₆F₂
- 分子量
- 140.13 g/mol
- CAS号
- 72235-20-2
- 关键官能团
- 乙烯基(苯乙烯型);1,3-二氟芳环取代
- 主要用途
- 药物中间体、聚合物单体、交叉偶联底物
- 货号
- D729417
化学结构与物理性质
1,3-二氟-5-乙烯基苯(CAS 72235-20-2,MW 140.13 g/mol,分子式C₈H₆F₂)属于含氟苯乙烯衍生物类化合物。该化合物的苯环在1位和3位(互为间位)各连接一个氟原子,在5位连接一个乙烯基,使分子相对于含乙烯基碳呈对称取代模式。
两个氟取代基通过诱导效应具有强吸电子性,降低芳环上的电子密度,影响亲电和亲核反应在环上的区域选择性。乙烯基与芳环π体系共轭,为自由基、阴离子及过渡金属催化的聚合或官能化反应提供活性位点。
该类化合物的主要预测/典型物理性质包括:常温下为无色至淡黄色液体,较低的分子量对应中等挥发性,以及因疏水芳环核心而导致的有限水溶性。研究人员应参阅货号D729417随附的分析证书,以获取经确认的纯度、外观及光谱数据。
合成方法与供应
1,3-二氟-5-乙烯基苯最常通过钯催化交叉偶联反应制备,特别是以3,5-二氟卤代苯(如3,5-二氟溴苯或3,5-二氟碘苯)与乙烯基硼或乙烯基锡试剂进行Heck型或Suzuki–Miyaura偶联反应。此外,以亚甲基三苯基膦对3,5-二氟苯甲醛进行Wittig型烯化提供了一种无金属合成路线。
另一种方法是利用导向基团辅助的C–H活化策略对1,3-二氟苯进行乙烯基化,但5位选择性控制需要仔细优化。在碱性条件下对1-(3,5-二氟苯基)乙基卤化物进行脱卤化氢也被报道为一种制备方法。
阿拉丁科学(Aladdin Scientific)以目录试剂货号D729417提供1,3-二氟-5-乙烯基苯,为研究人员提供便捷、质量可控的商业来源,避免了多步骤自行合成的需要。建议在低温惰性气氛下储存,以防止乙烯基在长期储存中发生自由基引发的聚合反应。
反应活性与关键反应
自由基和阴离子聚合:1,3-二氟-5-乙烯基苯的苯乙烯型乙烯基在标准引发剂条件下(如AIBN、过氧化物)发生自由基聚合,生成聚(3,5-二氟苯乙烯),这是一种相对于聚苯乙烯具有改良介电和热学性能的含氟聚合物。RAFT和ATRP等可控自由基聚合技术可用于制备结构明确的均聚物或共聚物。
过渡金属催化官能化:1,3-二氟-5-乙烯基苯中的芳基C–F键可与适当的金属催化剂发生选择性C–F活化,提供部分脱氟或交叉偶联产物的合成路线。该化合物也可通过其乙烯基作为Heck偶联伙伴。
Diels–Alder环加成:由于环上氟原子将电子密度吸引至环内并略微降低乙烯基电子密度,1,3-二氟-5-乙烯基苯作为缺电子亲二烯体,可与富电子二烯体发生[4+2]环加成反应,但与强活化亲二烯体相比,其反应活性较为适中。
亲电芳香取代:1,3-二氟取代模式优先将亲电试剂导向5位;然而,由于乙烯基已占据5位,进一步的亲电芳香取代必须发生在2位或4位,而这些位置因氟原子而处于电子失活状态。
在研究和工业中的应用
药物和药物化学:含氟芳香族化合物广泛用于药物发现,因为C–F键可提高候选药物的代谢稳定性、亲脂性和膜渗透性。1,3-二氟-5-乙烯基苯作为多功能合成中间体:乙烯基可被氧化为醛或羧酸,用于成环反应,或通过交叉偶联将多种药效团引入3,5-二氟苯基骨架。
农用化学品合成:类似的代谢稳定性优势使含3,5-二氟苯基片段在农用化学品活性成分设计中具有重要价值。该化合物可作为构建含氟除草剂、杀菌剂或杀虫剂的构建模块。
功能性聚合物和材料科学:由1,3-二氟-5-乙烯基苯衍生的均聚物和共聚物与未氟化的聚苯乙烯类似物相比,表现出更低的介电常数和更好的疏水性,使其成为低介电常数材料、含氟聚合物涂层和膜应用的候选材料。
化学生物学探针:¹⁹F核具有100%天然丰度和高旋磁比,使含氟化合物可用作¹⁹F NMR或¹⁹F MRI探针。由1,3-二氟-5-乙烯基苯衍生的聚合物或小分子可整合到探针结构中,用于追踪生物过程。
操作、安全与储存
一般操作注意事项:与所有含活性乙烯基芳香族化合物一样,1,3-二氟-5-乙烯基苯应在通风良好的通风橱中操作,并佩戴适当的个人防护装备,包括耐化学品手套、安全护目镜和实验室外套。避免接触热源、明火或氧化剂,以防引发不可控的聚合或燃烧。
储存建议:在惰性气氛(氮气或氩气)下密封储存于2–8°C,或按货号D729417产品标签和分析证书上的规定储存。在储存期间添加自由基抑制剂(聚合抑制剂),如4-叔丁基邻苯二酚(TBC)或对甲氧基苯酚(MEHQ),是含乙烯基试剂延长保质期的常规做法。
法规和安全信息:研究人员在使用前必须查阅阿拉丁科学为货号D729417提供的安全数据表(SDS)。SDS包含经确认的GHS危害分类、急救措施、处置指导和运输信息。请勿仅依赖本文作出安全决策。
常见问题
1,3-二氟-5-乙烯基苯的CAS号是什么?
1,3-二氟-5-乙烯基苯的CAS号为72235-20-2。阿拉丁科学以货号D729417供应该化合物。
如何储存1,3-二氟-5-乙烯基苯以防止聚合?
将该化合物在惰性气氛(氮气或氩气)下密封储存于低温(通常2–8°C)。添加自由基抑制剂(如TBC或MEHQ)有助于抑制储存期间乙烯基的自发聚合。请始终参阅货号D729417的分析证书和SDS以获取经确认的储存条件。
1,3-二氟-5-乙烯基苯的主要合成应用有哪些?
1,3-二氟-5-乙烯基苯用作自由基和可控聚合中的单体以制备含氟聚苯乙烯衍生物,通过其乙烯基或芳基位置用作药物和农用化学品合成中的构建模块,以及用作过渡金属催化交叉偶联和C–F活化化学的底物。
1,3-二氟-5-乙烯基苯能用于Diels–Alder反应吗?
是的,与缺电子二氟苯环共轭的乙烯基可作为亲二烯体,与合适的富电子二烯体发生[4+2]环加成反应。然而,活化程度有限,反应活性可能低于具有强吸电子基活化的亲二烯体;通常需要优化反应条件。
为什么氟取代在该化合物的药物发现应用中很重要?
芳环上的氟取代基赋予候选药物多种有益特性:增强代谢稳定性(阻止细胞色素P450在氟化位置的氧化代谢)、调节亲脂性和膜渗透性,以及有时通过静电和极性相互作用改善靶标结合。这些特性使3,5-二氟苯基骨架成为药物化学中有价值的结构片段。
参考文献
- Kirsch, P. Modern Fluoroorganic Chemistry: Synthesis, Reactivity, Applications. Wiley-VCH, 2004.
- Gouverneur, V.; Müller, K. (Eds.) Fluorine in Pharmaceutical and Medicinal Chemistry. Imperial College Press, 2012.
- Hiyama, T. Organofluorine Compounds: Chemistry and Applications. Springer, 2000.
- Aladdin Scientific. Certificate of Analysis and Safety Data Sheet for 1,3-Difluoro-5-vinylbenzene, SKU D729417. (Consult current version from supplier.)
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
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