1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯:性质与实验室用途
1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯:性质与实验室用途
1-Chloro-2-methyl-3,5-dinitrobenzene是一种卤代芳香硝基化合物,被广泛用作有机合成中的活性中间体,尤其应用于亲核芳香取代反应以及特种农用化学品和药物骨架的制备。
- 分子式
- C₇H₅ClN₂O₄
- 分子量
- 216.58 g/mol
- CAS号
- 待核实——来源材料中未确认
- 官能团
- 芳基氯、两个硝基、甲基取代基
- 主要反应活性
- 由于邻位/对位吸电子硝基的活化,对亲核芳香取代(SNAr)反应具有高反应活性
- 物理状态
- 固态(该类化合物在室温下的典型状态)
- 产品编号
- C727506
化学结构与性质
1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯属于多取代芳香族化合物,其苯环上1位为氯原子,2位为甲基,3位和5位分别含有硝基。这种特定的取代模式使芳环高度缺电子,主要源于两个硝基强烈的吸电子诱导效应和共振效应。
两个邻位/对位定位的吸电子基团夹持氯原子,显著降低了连接氯原子的碳上的电子密度,从而使该分子对亲核芳香取代(SNAr)反应高度活泼。2位的甲基引入了空间位阻因素,可影响后续反应的区域选择性。该化合物预计为淡黄色至类白色晶体固体,水溶性有限,与分子量相近的其他卤代硝基芳烃一致。
合成及作为反应中间体的作用
在合成有机化学中,1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯主要作为活化的亲电构建模块用于亲核取代反应。与未活化的芳基氯相比,由于相邻硝基能稳定Meisenheimer络合物中间体,氯离去基团在相对温和的条件下即可被多种亲核试剂(包括胺、醇盐和硫醇盐)置换。
因此,该化合物是合成含二硝基甲基苯基骨架的二芳基醚、芳基胺和硫醚的重要前体,此类骨架广泛出现于农用化学品、染料和药物中间体的合成中。研究人员应注意,在适当条件下,2位的甲基可被氧化生成羧酸衍生物,进一步拓宽了该原料的合成应用范围。
安全、操作与储存
与所有芳香硝基化合物一样,操作1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯时须采取适当的防护措施。多硝基芳烃在受热、撞击或摩擦时,尤其是大量存在时,可能存在易燃甚至爆炸风险。使用前,用户应查阅产品随附的最新安全数据表(SDS)。
推荐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。操作应在通风良好的通风橱中进行,以减少粉尘或蒸气的吸入。该化合物应储存在阴凉、干燥、通风良好的场所,远离强氧化剂、还原剂和点火源。废物处置须符合当地及国家关于卤代和硝化芳烃废物流的相关法规。
实验室应用与研究用途
药物化学、农用化学品开发和材料科学领域的研究人员将1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯用作多功能中间体。主要应用领域包括:
- 药物化学:构建硝基芳香药效团,并通过还原硝基制备含苯胺的候选药物前体。
- 农用化学品合成:用于合成含二硝基苯胺或相关骨架的除草剂和杀菌剂活性成分的构建模块。
- 染料与颜料中间体:通过部分或全部还原后的偶联反应,作为偶氮染料和其他着色剂的前体。
- 机理研究:用于研究SNAr动力学、Meisenheimer络合物稳定性以及邻位甲基空间效应对亲核取代速率影响的模型底物。
阿拉丁科学(货号:C727506)提供研究级纯度的该化合物,可支持上述各应用领域获得可重复的实验结果。
常见问题
是什么使1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯对亲核芳香取代反应具有高反应活性?
3位和5位的两个硝基是强吸电子基团,能够稳定亲核试剂进攻含氯离去基团的碳原子时形成的阴离子Meisenheimer络合物。与未活化的芳基氯相比,这种稳定作用显著降低了取代反应的活化能。
哪些亲核试剂可以置换该化合物中的氯原子?
多种亲核试剂均可置换氯原子,包括伯胺和仲胺(生成芳基胺)、醇盐(生成芳基醚)以及硫醇盐(生成芳基硫醚)。应针对每种特定亲核试剂优化反应条件,包括溶剂、温度和碱的选择。
应如何储存1-氯-2-甲基-3,5-二硝基苯以保持其稳定性?
该化合物应密封储存于阴凉、干燥、通风良好的环境中,远离热源、强氧化剂和还原剂。请始终参阅最新安全数据表(SDS)以获取最新的储存和操作指导。
该化合物中的硝基能否被选择性还原?
使用精确控制的催化氢化条件或化学还原剂(如铁/乙酸体系)可实现对一个硝基的选择性单还原,但鉴于分子中含有两个硝基,实现高选择性具有一定挑战性。这一课题在合成有机化学文献中有充分记载,通常需要针对每种特定底物进行优化。
参考文献
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. Wiley-Interscience. (General reference for nucleophilic aromatic substitution and Meisenheimer complexes.)
- Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry. Oxford University Press. (General reference for SNAr reactions and polynitroaromatic reactivity.)
- Aladdin Scientific product page for 1-Chloro-2-methyl-3,5-dinitrobenzene, SKU C727506.
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)