1,4-环己二酮:操作、制备与应用规程
1,4-环己二酮:操作、制备与应用规程
1,4-Cyclohexanedione is(1,4-环己二酮)一种对称环状二酮,广泛用作有机合成、药物中间体制备及分析化学研究中的多功能构建模块。
- CAS号
- 637-88-7
- 分子式
- C₆H₈O₂
- 分子量
- 112.13 g/mol
- 外观
- 白色至类白色结晶粉末
- 熔点
- 约78–82 °C(文献范围;请核对质检报告)
- 溶解性
- 可溶于水、乙醇、丙酮及氯仿;微溶于乙醚
- 储存条件
- 于室温(15–25 °C)密封避光避湿保存
- 产品编号
- C110959
概述与化学性质
1,4-环己二酮(CAS 637-88-7)是一种六元碳环化合物,在1位和4位各含一个酮基。其对称结构使其在逆合成分析中具有重要价值,可在受控条件下实现选择性单官能化或双官能化。
该化合物在固态及大多数有机溶剂中主要以二酮互变异构体形式存在,而在强极性或质子性介质中可能发生部分烯醇化。其双功能性使其可参与缩合反应、还原反应、迈克尔加成及Wittig型转化,是构建复杂环系、天然产物类似物及药物骨架的核心中间体。
Aladdin Scientific以高纯度结晶固体形式供应1,4-环己二酮(货号:C110959)。研究人员在使用前应查阅产品质检报告(CoA),以获取批次特定的纯度、熔点及光谱数据。
安全、操作与储存
个人防护装备(PPE):操作1,4-环己二酮时,应始终佩戴适当的PPE,包括耐化学品手套(推荐丁腈手套)、安全护目镜或面罩,并穿实验室外套。应在通风良好的区域或通风橱中操作,以减少粉尘或蒸气的吸入。
危害摘要:1,4-环己二酮可能引起皮肤、眼睛及呼吸道刺激。称量过程中应避免产生细粉尘。使用前请查阅安全数据表(SDS),以获取完整的GHS危害分类、急救措施及处置指导。SDS数据应与供应商当前文件核对确认。
储存:于室温(15–25 °C)密封储存,避免潮湿、高温及直射光照。远离强氧化剂。在推荐条件下,该化合物预计可长期保持稳定;请核对产品标签上的复验日期。
废弃处置:应按照当地、地区及国家法规处置废弃物。不得倒入下水道或水体。对于此类有机羰基化合物,推荐委托有资质的废弃物处理承包商进行焚烧处理。
储备液配制方案
以下步骤描述了配制100 mM 1,4-环己二酮储备液的方法,适用于合成或生化分析。如需其他目标浓度,请按比例调整用量。
- 计算所需质量:配制10 mL 100 mM溶液:质量(g)= 0.1 mol/L × 0.010 L × 112.13 g/mol = 0.112 g。
- 精确称量:将洁净干燥的玻璃小瓶置于分析天平上去皮,小心转移约0.112 g 1,4-环己二酮,记录精确质量。
- 选择溶剂:水相应用可使用超纯水(18.2 MΩ·cm)或PBS(pH 7.4)。有机相反应可选用DMSO、无水乙醇、丙酮或二氯甲烷。注意DMSO储备液可与下游水相稀释兼容(最终分析体系中DMSO浓度应≤1% v/v)。
- 溶解:向小瓶中加入约80%目标溶剂体积,在室温下涡旋或轻柔搅拌,直至固体完全溶解。若溶解困难,可在≤40 °C水浴中适当加热辅助溶解。
- 定容:将溶液定量转移至容量瓶,用所选溶剂定容至10 mL刻度线,充分混匀。
- 过滤(如需):用于细胞实验或灵敏分析时,通过0.22 µm注射器滤膜过滤至预先标记的小瓶中。
- 分装与储存:分装为单次用量。水溶液储存于−20 °C;DMSO或有机溶剂储备液可根据下游需求储存于−20 °C或4 °C。避免反复冻融。每份分装应标注化合物名称、浓度、溶剂、日期及操作者姓名缩写。
注意:Aladdin Scientific未对配制溶液的稳定性进行正式验证。研究人员应根据其应用需求开展适当的稳定性评估。
有机合成中的应用领域
1,4-环己二酮在多个化学领域作为多功能合成中间体发挥作用:
- Robinson环化与迈克尔加成:两个羰基邻位的活泼亚甲基可在碱催化下与α,β-不饱和羰基受体发生迈克尔加成,为双环和多环骨架的构建提供高效的扩环和环化策略。
- 选择性单还原:在严格控制化学计量比的条件下,用硼氢化钠(NaBH₄)等还原剂处理,可得4-羟基环己酮(单还原产物),适用于不对称合成和手性辅助试剂化学。完全还原则生成1,4-环己二醇。
- 缩合反应:在标准条件下,两个酮基均可与伯胺、肼及羟胺反应,生成单亚胺或双亚胺、腙及肟,可用作保护基、配体或光谱探针。
- Wittig及Horner–Wadsworth–Emmons烯化:利用稳定化磷叶立德进行单或双烯化,引入烯烃官能团,可获得扩展π体系及官能化环己烯骨架。
- 药物中间体合成:该二酮骨架是合成生物活性化合物的公认构建模块,包括某些激酶抑制剂类似物和类固醇模拟环系。研究人员应根据目标分子查阅已发表文献,核实其适用性。
注意:上述反应条件为一般教科书级别描述。研究人员须针对其具体应用优化化学计量比、温度、溶剂及催化剂,并查阅相关一次文献。
质量控制与分析验证
在将1,4-环己二酮(C110959)用于关键合成步骤之前,建议研究人员进行鉴别和纯度确认:
- 熔点:将实测熔点与CoA规格对比确认。文献值约为78–82 °C;偏差可能提示降解或污染。
- 傅里叶变换红外光谱(FTIR):该化合物在1700–1715 cm⁻¹区域显示特征强C=O伸缩吸收峰。峰的缺失或显著偏移需进行排查。
- ¹H NMR(400 MHz,CDCl₃):谱图预期显示羰基α位四个等价亚甲基质子及β位四个亚甲基质子的单峰或宽单峰。确切化学位移应与参考谱图或CoA NMR数据对照确认。
- GC或HPLC纯度:色谱纯度应≥98%(或以CoA标注为准)。可采用C18反相HPLC色谱柱、210–220 nm UV检测,或适用于挥发性二酮的GC-FID方法。
- 含水量:对于对水分敏感的反应,使用前应通过卡尔·费休滴定法测定含水量。结晶物料在长时间暴露于空气中后可能吸收大气中的水分。
所有分析规格均为参考性数据。批次特定数据见Aladdin Scientific提供的产品质检报告(CoA)。使用前如发现差异,请向质量保证部门反映。
常见问题
溶解1,4-环己二酮推荐使用哪些溶剂?
1,4-环己二酮可溶于水、乙醇、丙酮、氯仿和DMSO。用于水相生物分析时,建议先在DMSO中配制高浓度储备液,再用水性缓冲液稀释,最终DMSO浓度应控制在1% v/v以下,以减少溶剂影响。
如何储存1,4-环己二酮储备液以确保其稳定性?
配制好的储备液应分装为单次用量,储存于−20 °C,以减少反复冻融导致的降解。纯固体应在室温(15–25 °C)密封、避光避湿避热保存。由于生产商未提供配制溶液的正式稳定性数据,请务必根据您的应用需求进行溶液稳定性复测确认。
1,4-环己二酮能否实现选择性单官能化?
可以。1,4-环己二酮的对称结构使其可通过严格控制试剂化学计量比和反应条件实现选择性单官能化。例如,加入一当量NaBH₄可得单醇产物4-羟基环己酮,而过量还原剂则得到二醇。反应温度、溶剂极性和加料速率是需要优化的关键参数。
Aladdin Scientific C110959的纯度等级如何?如何进行验证?
Aladdin Scientific供应的C110959为高纯度试剂级产品。确切的纯度规格和分析数据载于批次特定质检报告(CoA),可通过产品标签上的批次号向Aladdin Scientific索取。研究人员还可通过GC-FID或HPLC、熔点测定以及FTIR或NMR光谱进行纯度确认。
1,4-环己二酮是否有害?应采取哪些急救措施?
1,4-环己二酮具有刺激性,直接接触或吸入粉尘可能引起皮肤、眼睛及呼吸道刺激。皮肤接触后应用肥皂和水彻底清洗;眼睛接触后应立即用大量水冲洗至少15分钟并就医。若吸入,应将患者转移至新鲜空气处。请务必查阅Aladdin Scientific当前提供的安全数据表(SDS),以获取完整危害信息和应急处置程序。
参考文献
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. 4th ed. Wiley-Interscience, 1992. (General reference for diketone reactivity and Michael addition chemistry.)
- Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry. 2nd ed. Oxford University Press, 2012. (Textbook-level reference for Robinson annulation, Wittig olefination, and selective reduction of diketones.)
- Aladdin Scientific. Product Certificate of Analysis for 1,4-Cyclohexanedione, SKU C110959. (Lot-specific analytical data; available upon request.)
- Aladdin Scientific. Safety Data Sheet for 1,4-Cyclohexanedione, SKU C110959. (GHS hazard classification, first-aid, handling, storage, and disposal information.)
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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