1-氨基环己烷甲腈:性质、合成与应用
1-氨基环己烷甲腈:性质、合成与应用
1-Aminocyclohexanecarbonitrile是一种环状α-氨基腈化合物,是有机合成中的多功能中间体,尤其广泛用于氨基酸、杂环化合物及具有生物活性的药物骨架的制备。
- 化学名称
- 1-氨基环己烷-1-甲腈
- 分子式
- C7H12N2
- 分子量
- 124.18 g/mol
- 官能团类别
- α-氨基腈(环状)
- 关键反应类型
- 斯特雷克氨基酸合成中间体
- 主要应用
- 药物构建模块、杂环合成、拟肽研究
- Aladdin产品编号
- A589452
化学特性与结构
1-氨基环己烷甲腈(又称1-氨基环己烷-1-甲腈)是一种环状α-氨基腈,其氨基(–NH2)和腈基(–CN)均连接在环己烷环1位的季碳上。分子式为C7H12N2,分子量约为124.18 g/mol。
该化合物属于α-氨基腈大类,其特征在于氨基与腈基共同连接于同一碳中心。这种结构排列赋予其显著的合成多功能性:腈基可水解为羧酸或酰胺、还原为胺,或进一步构建成杂环体系;氨基则提供进一步N-官能团化的位点。
季碳中心为全取代结构,使1-氨基环己烷甲腈成为一种空间位阻较大但构象受限的骨架。刚性环己烷环赋予其独特的立体和构象特性,在药物化学中被用于控制生物活性构象。
合成与制备
制备1-氨基环己烷甲腈最直接、历史上最重要的方法是斯特雷克合成法,这是一种经典的多组分反应。在该方法中,环己酮与氨(或铵盐)及氰化氢(或TMSCN、KCN/HCl等氰化物源)在单步反应中生成α-氨基腈。反应通过亚胺(或亚胺离子)中间体进行,随后由氰化物进行亲核加成。
其他合成路线包括:
- 环己酮氰醇与氨的反应:环己酮的氰醇在加压条件下或与氨等价物反应可得到目标化合物。
- 由异氰酸酯出发:α-异氰酸酯或α-异氰基环己烷前体在适当条件下可转化为氨基腈。
- 酶促方法:已有研究探讨羟腈裂解酶用于手性氰醇的合成,类似的生物催化策略也可能适用于氨基腈的制备。
在实验室或生产环境中,pH值、温度及试剂加入顺序的精确控制至关重要,因为HCN具有极高毒性。必须强制遵守安全操作规程,包括在通风橱内操作并佩戴适当的个人防护装备。
研究应用
1-氨基环己烷甲腈在合成化学和药物化学的多个领域中均有应用:
1. 氨基酸与拟肽合成
在酸性或碱性条件下水解腈基,可得到1-氨基环己烷-1-羧酸(即ACHC),这是一种环状季α-氨基酸。ACHC及其衍生物是拟肽和构象受限肽的成熟构建模块,环己烷环强制规定特定的骨架二面角,可模拟生物活性肽中的β-转角或螺旋结构。
2. 杂环化学
1-氨基环己烷甲腈的双官能团特性(同时具有亲核氨基和亲电腈基)使其成为构建含氮杂环的理想底物。与羰基化合物、二羰基化合物或亲电试剂的缩合反应可生成二氢嘧啶、咪唑啉及相关骨架,具有广泛的药学研究价值。
3. 药物发现与骨架设计
环状α-氨基腈可作为α-氨基酸的生物电子等排体和前药基序。受限的环己烷环已被用于蛋白酶抑制剂、激酶调节剂和靶向中枢神经系统化合物的设计,其构象刚性有助于提高选择性。基于片段的药物发现研究人员也将此类紧凑、官能团化的环状骨架用作起始片段。
4. 聚合物与材料化学
α-氨基腈单体已被探索用作功能性聚合物(包括聚酰胺和多肽类似物)的前体,但这仍属较为专业化的应用领域。
操作、安全与储存
作为α-氨基腈,1-氨基环己烷甲腈在强酸或强碱条件下水解时可能缓慢释放氰化氢。研究人员应对该化合物采取适当的安全防护措施:
- 个人防护装备:佩戴耐化学品手套、安全护目镜和实验服。处理固体或溶液时,始终在通风良好的通风橱内操作。
- 储存:密封保存于阴凉、干燥、通风良好的场所,远离强酸、强碱和氧化剂。通常建议冷藏储存(2–8 °C)以延缓分解;请以产品随附的分析证书上的具体条件为准。
- 废弃处置:遵循机构和当地法规处置含腈化学废物。未经适当中和并核实当地排放标准,不得直接倒入下水道。
- 应急处理:如皮肤或眼睛接触,立即用大量清水冲洗并就医。使用前请查阅Aladdin Scientific提供的安全数据表(SDS)。
使用前请务必查阅最新SDS,以获取针对所供批次最权威、最新的安全信息。
质量规格与订购
Aladdin Scientific以产品编号A589452供应1-氨基环己烷甲腈。在评估该产品是否适合您的研究时,请关注分析证书(CoA)中通常报告的以下质量参数:
- 纯度:通过GC或HPLC测定;订购前请确认最低纯度规格满足您的应用要求。
- 外观:通常为白色至类白色结晶固体或粉末。
- 鉴别确认:NMR(¹H和¹³C)和/或IR光谱法是标准鉴别测试方法。
- 批次特定CoA:可通过标签上的批号在Aladdin Scientific网站上获取,或联系我们索取。
如需大批量采购、定制纯度规格或更多分析数据,请联系Aladdin Scientific技术支持或您所在地区的销售代表。产品参考编号BD278978可用于在供应商数据库中交叉检索同等目录条目。
常见问题
1-氨基环己烷甲腈在研究中有哪些用途?
1-氨基环己烷甲腈主要用作有机化学和药物化学中的合成构建模块。它可水解生成受限氨基酸1-氨基环己烷-1-羧酸(ACHC),用于拟肽研究;也可进一步构建与药物发现相关的含氮杂环。
1-氨基环己烷甲腈是如何合成的?
该化合物最常通过斯特雷克合成法制备,即环己酮与氨及氰化物源(如HCN、KCN或TMSCN)直接反应生成α-氨基腈。以环己酮氰醇为原料的替代路线也有文献记载。
1-氨基环己烷甲腈是否具有危险性?
作为环状α-氨基腈,该化合物在强酸或强碱条件下水解时可能释放氰化氢,操作时应采取适当防护措施,包括在通风橱内操作,并佩戴耐化学品手套和安全护目镜。使用前请务必查阅最新安全数据表(SDS)。
1-氨基环己烷甲腈的分子量是多少?
1-氨基环己烷甲腈的分子式为C7H12N2,分子量约为124.18 g/mol。
1-氨基环己烷甲腈应如何储存?
该化合物应密封储存于阴凉、干燥、通风良好的场所,远离强酸、强碱和氧化剂。通常建议在2–8 °C冷藏保存以延缓分解;请以产品CoA上的条件为准。
参考文献
- Strecker, A. Ueber die künstliche Bildung der Milchsäure und einen neuen, dem Glycocoll homologen Körper. Justus Liebigs Ann. Chem. 1850, 75, 27–45.
- Gante, J. Peptidomimetics — Tailored Enzyme Inhibitors. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994, 33, 1699–1720.
- Seebach, D.; Matthews, J. L. beta-Peptides: a surprise at every turn. Chem. Commun. 1997, 2015–2022.
- Aladdin Scientific. Product Page: 1-Aminocyclohexanecarbonitrile, SKU A589452. Aladdin Scientific Corp.
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