技术文章

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸:性质与应用

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸是一种对称的C3对称卤代芳香族三羧酸,在苯环骨架上同时具有三个碘取代基和三个羧基,是金属有机框架、晶体工程及超分子组装领域中用途广泛的重原子构建模块。

CAS号
4415-89-8(待核实)
分子式
C9H3I3O6
分子量
657.83 g/mol(计算值,待核实)
对称性
C3h对称性;三个碘原子和三个羧基均等价
关键官能团
苯环1,3,5位上的三个羧基(-COOH)和三个碘取代基(-I)
主要应用领域
金属有机框架合成、晶体工程、超分子化学、重原子衍生化
Aladdin货号
T768955

化学结构与理化性质

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸(分子式C9H3I3O6)是以苯-1,3,5-三甲酸(偏苯三酸)为母体,将2、4、6位上的三个芳香氢原子均替换为碘原子所得到的衍生物。这种取代模式赋予分子严格的C3h对称性:每个羧基两侧各有一个碘取代基,形成高度对称的平面芳香核心。

碘取代基与羧基的共同存在,与未卤代的偏苯三酸相比,显著影响分子的酸性和配位化学性质。三个羧基(pKa值需实验验证)既是氢键供体,也是氢键受体,并在框架合成中作为金属离子的配位位点。体积大、极化率高的碘原子赋予分子卤键形成能力,这在晶体工程和超分子设计中日益受到重视。

该化合物在室温下预期为结晶固体,在水中溶解度有限,但在DMF和DMSO等极性非质子溶剂中溶解度较好,而这些溶剂正是溶剂热金属有机框架合成中常用的溶剂。具体熔点、溶解度数据及pKa值应参照供应商的检测报告或一次文献加以确认。

合成与制备

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸可通过对偏苯三酸(苯-1,3,5-三甲酸)进行亲电芳香碘化反应来制备。由于1,3,5-位三羧基具有间位定向和吸电子效应,在剩余2、4、6位进行亲电取代反应的难度远大于富电子芳香底物,通常需要在强制条件下(如在适当酸性介质中以碘与硝酸、高碘酸或碘酸等氧化剂配合使用)才能实现完全碘化。

此外,也可通过1,2,4,5-四碘苯前体的羧化反应,或采用涉及保护-去保护策略的多步路线来合成该化合物。所采用的具体合成路线会影响最终产品的纯度特征;购买方应索取检测报告,确认碘含量及不含部分碘化副产物。

处理该化合物时,应遵循碘代有机固体的标准实验室操作规程:避免吸入粉尘,佩戴适当的个人防护装备,并查阅安全数据表(SDS)以了解储存条件。该化合物应存放在阴凉干燥处,远离强氧化剂和碱性物质,以防羧基水解或碘原子被置换。

研究应用

金属有机框架(MOFs)与配位聚合物: 三羧酸官能团使2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸成为广泛使用的偏苯三酸连接体的直接类似物,可用于合成等网格MOF结构,其中碘原子分布于孔壁或孔道表面。将碘引入MOF连接体可以调控疏水性,在连接体与客体分子之间引入卤键相互作用,并为合成后修饰或放射性标记提供位点。

晶体工程与超分子化学: 三个羧基(氢键供/受体)和三个碘原子(卤键供体)以对称几何排列共存,使该化合物成为设计多组分共晶、卤键网络及氢键有机框架(HOFs)的理想构筑基元。C3对称拓扑结构强制实现三重连接,有助于设计蜂窝型或Kagomé型二维层状结构及相关三维体系。

晶体学中的重原子衍生化: 碘的高电子密度使碘代化合物在单波长/多波长反常散射(SAD/MAD)或同晶置换方法中,对蛋白质或小分子晶体结构的相位解析具有重要价值。碘代小分子连接体可作为衍射研究的模型化合物或参考标准品。

放射性标记前体: 芳香族C–I键可作为与放射性碘同位素(123I、124I、125I、131I)进行同位素交换的前体,有望用于制备放射性标记三羧酸探针,应用于核医学成像或放射治疗研究。具体放射化学操作规程应独立开发并验证。

操作、储存与质量注意事项

储存: 密封保存于阴凉、干燥、通风良好的环境中。防潮以防羧基水解,避光以减少C–I键的光降解。具体推荐储存温度应参照Aladdin Scientific提供的产品安全数据表(货号T768955)加以确认。

操作: 使用适当的个人防护装备,包括手套、护目镜和实验服。将其作为潜在刺激性物质处理。称量或溶解时在通风橱内操作,避免吸入粉尘或溶剂蒸气。碘代有机化合物长期暴露于空气或光照下可能释放少量分子碘;使用前请检查试剂外观。

纯度与质量: 对于金属有机框架合成或晶体学研究等要求较高的应用,建议使用高纯度产品(通常≥95–98%)。请索取当前检测报告(CoA),确认产品身份(如通过核磁共振或高效液相色谱)、纯度及碘含量。部分碘化副产物(单碘或双碘类似物)可能破坏框架拓扑结构或共晶化学计量比,应缺失或仅含痕量。

溶解性说明: 该化合物预期可溶于极性非质子溶剂(DMF、DMSO、NMP)及稀碱水溶液(形成三羧酸阴离子)。在乙醇或丙酮等常见有机溶剂中溶解度可能适中;使用前可能需要超声或温和加热才能使其完全溶解。

法规与安全概述

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸作为科研试剂供应,仅供实验室使用,未经批准用于药物、食品或临床诊断应用。研究人员有责任遵守所在地区关于碘代有机化合物采购、储存、使用和处置的所有适用法律法规及机构规定。

碘代芳香族化合物通常被归类为刺激性物质;但该化合物的具体GHS危害分类应从Aladdin Scientific提供的现行安全数据表中获取。废弃物处置应遵循机构化学废物处理程序,尤其是含卤素有机废物流,在许多司法管辖区要求分类收集并由持证承包商进行焚烧处理。

预计该化合物不涉及特定管控物质或出口管制限制,但用户在进行国际订购前应核实所在司法管辖区的适用法规。对于放射性碘应用,在使用前必须独立获得所有相关辐射安全批准及机构许可证。

常见问题

作为MOF连接体,2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸与偏苯三酸有何区别?

虽然两种化合物均具有适用于三方MOF拓扑的1,3,5-三羧酸连接位点和C3对称性,但三碘衍生物引入了三个体积较大的碘取代基,可改变孔道表面化学性质、提高疏水性、实现与客体分子的卤键结合,并为反常X射线衍射提供重原子位点。与母体偏苯三酸连接体相比,这些特性可调控客体吸附选择性、框架稳定性及合成后官能化选项。

在溶剂热MOF合成中,2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸最适合溶于哪些溶剂?

极性非质子溶剂,如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP),预期对该化合物具有最佳溶解性,这与相关碘代芳香族多羧酸的溶解行为一致。这些溶剂也是溶剂热MOF合成的标准用溶剂。稀碱水溶液(如NaOH溶液)可将该化合物以三羧酸钠盐的形式溶解,适用于水相配位化学。实验人员应通过实验验证溶解性,并针对具体合成优化条件。

该化合物能否用于放射性碘标记或同位素交换标记?

2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸中的芳香族C–I键在适当条件下可作为与放射性碘同位素(如125I或124I)进行同位素交换标记的潜在前体;然而,芳香族C–I键对亲核同位素交换的反应活性通常低于放射性药物合成中常用的活化前体(如芳基锡烷或芳基硼酸酯衍生物)。任何放射性碘标记工作必须在经许可的辐射安全条件下进行,并采用经验证的放射化学操作规程。研究人员在开展此类应用前应查阅专业放射化学文献。

如何检测部分碘化杂质,其影响是什么?

部分碘化杂质(偏苯三酸的单碘和双碘类似物)可通过紫外检测的HPLC、质谱法或定量1H核磁共振进行检测——后者可显示完全碘化产物中不应存在的残余芳香质子信号。在MOF或共晶合成中,此类杂质作为连接体缺陷存在,会破坏框架周期性,并可能改变孔道几何形状或晶体形貌。对于结构敏感型应用,强烈建议采购附有核实检测报告且纯度≥95%的产品。

参考文献

  1. Lehn, J.-M. Supramolecular Chemistry: Concepts and Perspectives. Wiley-VCH, 1995. [General reference on supramolecular design principles; trimesic acid-type linkers discussed in framework context]
  2. Desiraju, G. R.; Ho, P. S.; Kloo, L.; Legon, A. C.; Marquardt, R.; Metrangolo, P.; Politzer, P.; Resnati, G.; Rissanen, K. Definition of the halogen bond (IUPAC Recommendations 2013). Pure and Applied Chemistry, 2013, 85(8), 1711–1713. doi:10.1351/PAC-REC-12-05-10
  3. Rowsell, J. L. C.; Yaghi, O. M. Metal-organic frameworks: a new class of porous materials. Microporous and Mesoporous Materials, 2004, 73(1-2), 3–14. [General MOF review; trimesic acid linker context] doi:10.1016/j.micromeso.2004.03.034
  4. Taylor, R. The hydrogen bond between N-H or O-H and organic fluorine: favourable yes, competitive no. Acta Crystallographica Section B, 2017. [Context for halogen bonding vs hydrogen bonding in crystal engineering; specific compound not cited]

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

目录: 技术文章

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.《2,4,6-三碘苯-1,3,5-三甲酸:性质与应用》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月29日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/2-4-6-triiodobenzene-1-3-5-tricarboxylic-acid-properties-uses.html
这篇文章对您有帮助吗? Yes No 有 1 人觉得有帮助