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1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯:性质与应用

1,5-Difluoro-3-methyl-2-nitrobenzene是一种含氟硝基芳香族构建模块,因其双重亲电活化位点能够实现选择性亲核芳香取代反应,在药物化学和材料研究领域具有重要价值。

IUPAC名称
1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯
货号
D191275
分子式
C7H5F2NO2
分子量
173.12 g/mol
关键官能团
两个芳基氟,一个硝基,一个甲基
主要应用
亲核芳香取代(SNAr)中间体

化学结构与性质

1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯(货号D191275,分子式C7H5F2NO2,分子量173.12 g/mol)是一种取代苯环化合物,在1位和5位含有两个氟原子,2位含有硝基,3位含有甲基。这种取代基组合形成了高度极化的芳香体系。

吸电子硝基与两个氟原子协同作用,使芳香环具有强烈的缺电子性。硝基相对于每个氟原子的邻、对位导向效应降低了环的LUMO能量,使两个含氟碳原子均易受亲核攻击。甲基在两个氟位点之间提供了适度的空间差异,可用于实现区域选择性取代。

合成与反应活性

1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯的主要合成用途在于亲核芳香取代(SNAr)反应。在SNAr化学中,由硝基等吸电子基团活化的芳基氟由于氟的强电负性能稳定Meisenheimer络合物中间体,是反应活性最高的离去基团之一。

与该底物常用的亲核试剂包括伯胺和仲胺(生成二芳胺或氨基芳基产物)、醇盐(生成芳基醚)和硫醇盐(生成芳基硫醚)。反应条件通常较温和——在DMF、DMSO或NMP等极性非质子溶剂中,温度一般为室温至80°C——使该构建模块在多步合成中操作方便。

硝基本身也是进一步多样化的官能团:催化氢化或铁/乙酸还原可将其转化为伯苯胺,为重氮化、还原胺化骨架或环化成苯并咪唑、吲唑等杂环体系开辟路径。

在药物化学和材料科学中的应用

1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯等含氟硝基芳香中间体在制药行业被广泛用作候选药物的构建模块。将氟原子引入药物分子是一种成熟策略,可通过与生物靶标形成有利的C–F···H–N或C–F···π相互作用来提高代谢稳定性、膜渗透性和结合亲和力。

该化合物可作为合成含氟苯胺、二芳基醚和联芳胺的前体,这些结构基序存在于激酶抑制剂、抗菌药物和中枢神经系统活性化合物中。甲基取代基增加了亲脂性,并可参与酶活性位点内的疏水口袋相互作用。

在材料科学中,缺电子含氟芳香族化合物被用于制备高性能聚合物、液晶组件和有机半导体。活化的C–F键可进行缩聚反应,形成具有良好热学和力学性能的聚(芳基醚)及相关结构。

操作、储存和安全注意事项

作为硝基芳香族化合物,1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯的操作应采用适用于潜在刺激性有机化学品的标准实验室预防措施。研究人员应佩戴适当的个人防护装备,包括丁腈手套、安全眼镜和实验室外套。操作应在通风良好的通风柜中进行,以避免吸入粉尘或蒸气。

该化合物应储存在密封容器中,置于远离强还原剂、碱性物质和点火源的阴凉干燥处。在某些条件下,硝基芳香族化合物可能对热、冲击或摩擦敏感,因此建议远离不相容物质储存。

废弃处置必须符合当地和机构关于卤代有机废物的法规。建议用户查阅Aladdin Scientific提供的1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯(D191275)最新安全数据表(SDS),获取具体的危险分类、急救措施和处置指导。

常见问题

1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯为何适用于SNAr反应?

2位的硝基是强吸电子基团,通过稳定阴离子型Meisenheimer络合物中间体,使两个芳基氟均被活化,易于发生亲核芳香取代反应。由于氟的强电负性使其成为SNAr反应中最佳的离去基团,该化合物在温和条件下可与氮、氧和硫亲核试剂高效反应。

该化合物中的硝基能否被选择性还原为氨基?

是的。1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯中的硝基可通过标准方法选择性还原为相应的苯胺,例如催化氢化(H₂/Pd-C)或使用铁粉/乙酸化学还原。还原过程中应注意通过选择适当条件来保留芳基C–F键,因为强亲核或碱性条件可能促进竞争性SNAr副反应。

涉及该构建模块的反应推荐使用哪些溶剂和碱?

极性非质子溶剂如DMF、DMSO、NMP和乙腈通常是与该底物进行SNAr反应的首选,因为它们能稳定带电的Meisenheimer中间体而不使亲核试剂质子化。当胺或醇亲核试剂需要去质子化时,通常使用K₂CO₃或Cs₂CO₃等温和无机碱。反应温度通常根据亲核试剂的反应活性在室温至80°C之间调节。

如何储存1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯以保持其完整性?

将化合物储存在密封容器中,置于阴凉干燥处,避免光照、高温、强还原剂和不相容碱类。请务必查阅Aladdin Scientific提供的最新SDS,获取针对货号D191275的最准确、最新的储存和操作说明。

参考文献

  1. March, J.; Smith, M. B. March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 7th ed.; Wiley: Hoboken, NJ, 2013. (SNAr mechanistic discussion)
  2. Meanwell, N. A. Synopsis of some recent tactical application of bioisosteres in drug design. J. Med. Chem. 2011, 54, 2529–2591. (Fluorine in medicinal chemistry) doi:10.1021/jm1013693
  3. Bunnett, J. F.; Zahler, R. E. Aromatic nucleophilic substitution reactions. Chem. Rev. 1951, 49, 273–412.

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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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《1,5-二氟-3-甲基-2-硝基苯:性质与应用》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年9月28日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/1-5-difluoro-3-methyl-2-nitrobenzene-properties-applications.html
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