2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸:性质与实验室应用
2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸:性质与实验室应用
2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸是一种具有双卤素取代基和羧酸官能团的多功能杂芳香族构建模块,是药物化学和农用化学品合成的重要中间体。
- IUPAC命名
- 2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸
- 分子式
- C6H3ClFNO2
- 分子量
- 175.54 g/mol
- CAS号
- 来源材料中未提供,需核实
- 关键官能团
- 羧酸基团(–COOH)、吡啶环2位氯取代基、3位氟取代基
- 主要应用
- 药物中间体、农用化学品合成、交叉偶联底物制备
- 产品编号
- C139111
化学结构与关键性质
2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸(分子式C6H3ClFNO2,分子量175.54 g/mol)是吡啶-4-羧酸的衍生物,其中环氮位于1位,氯原子位于2位,氟原子位于3位。两种不同卤素与4位羧酸的这种排列方式使芳香环具有高度缺电子特性。
环氮和两个卤素取代基的吸电子效应降低了吡啶环上的电子密度,与未取代的吡啶-4-羧酸(异烟酸)相比,羧酸的pKa有所降低,同时也提高了环对亲核芳香取代(SNAr)的敏感性。研究人员应注意,由于环氮和邻位氯的协同邻/对位吸电子作用,C-3位的C–F键对SNAr反应的活化程度尤为显著。
该化合物在室温下预期呈固态。熔点、溶解度及其他精确理化数据应以每批次产品(货号C139111)附带的质量检验报告为准。
合成应用与反应活性
2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸具有双亲电位点,使其成为多功能合成构建模块。实验室合成中主要利用以下三种反应活性:
- 亲核芳香取代(SNAr):C-3位氟在相邻吸电子基团的活化下,在温和条件下优先被氧、氮或硫亲核试剂取代。C-2位氯在较强反应条件下或与特定亲核试剂作用时也可参与反应,从而实现顺序、选择性官能团化。
- 过渡金属催化交叉偶联:C–Cl和C–F键均可作为钯或镍催化反应(如Suzuki–Miyaura、Negishi或Buchwald–Hartwig偶联)的亲电偶联位点。在标准钯催化条件下,通常可选择性地在C-2位氯处发生偶联,保留C–F键以供后续转化。
- 羧酸官能团转化:–COOH基团可转化为酰氯、酯、酰胺,或还原为相应的醛或醇,进一步丰富分子骨架的多样性。与胺类化合物形成酰胺键可生成吡啶羧酰胺基团,该基团常见于激酶抑制剂的药效基团中。
这些互补的反应活性使药物化学家能够将该化合物作为库合成的多功能核心,从单一起始物料出发获得结构多样的类似物。
安全操作与储存规范
尽管2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸(C139111)的具体GHS危险分类应在使用前参阅产品安全技术说明书(SDS)加以确认,但适用于卤代杂芳香族羧酸的一般防护措施如下:
- 个人防护装备(PPE):佩戴防化学品飞溅护目镜、实验室外套及丁腈手套。称量过程中如有粉尘产生,应使用合适的颗粒物防护口罩或在通风橱内操作。
- 通风:所有操作、称量及反应装置的搭建均应在通风良好的通风橱内进行,以最大限度减少吸入暴露。
- 储存:将产品储存于密封容器中,置于阴凉、干燥处,远离强碱、氧化剂和水分。卤代吡啶衍生物的长期稳定储存通常建议在冷藏条件下(2–8 °C)进行;具体批次储存条件请参阅产品标签。
- 废弃物处置:废弃物料及受污染溶剂的处置应符合地方、机构及国家关于卤代有机废物的相关法规。
- 急救措施:如发生皮肤或眼睛接触,应立即用大量清水冲洗至少15分钟并寻求医疗救助。完整的应急处理程序请参阅SDS。
强烈建议研究人员在首次使用前从Aladdin Scientific获取并仔细阅读货号C139111的最新安全技术说明书。
分析表征与质量注意事项
收到2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸(货号C139111)时,研究人员应在将该原料用于关键合成步骤之前,采用以下标准分析技术验证化合物的身份和纯度:
- 1H和19F核磁共振波谱(NMR):氢谱(通常在DMSO-d6或CDCl3中采集)应显示与1,2,3-三取代吡啶一致的特征芳香信号。宽的可交换羧酸质子信号通常出现在低场(>10 ppm)。19F NMR可直接、灵敏地确认氟取代基的化学位移。
- HPLC纯度分析:以254 nm紫外检测为检测方式的反相HPLC是定量化学纯度的标准方法。研究级别原料的纯度规格通常为≥97%(或以质量检验报告为准)。
- 质谱分析:ESI-MS或APCI-MS应确认与分子式C6H3ClFNO2(MW 175.54)一致的分子离子。氯的同位素模式(约3:1的M:M+2比例)可作为额外的确证标志。
- 熔点测定:将实测熔点与质量检验报告数值进行比较,可快速评估纯度。熔点的显著降低可能提示杂质的存在。
所有纯度和身份数据均应与Aladdin Scientific针对每一具体批号提供的质量检验报告(CoA)进行交叉核实。
常见问题
在制备反应中,溶解2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸的推荐溶剂是什么?
极性非质子溶剂如DMF、DMSO或乙腈通常适合溶解卤代吡啶羧酸,并常用于SⁿAr和交叉偶联反应。对于酰胺偶联反应,DMF是常用的优选溶剂。实际溶解度应通过实验加以确认,因其取决于浓度和温度。
能否在2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸中选择性地对C–F键而非C–Cl键进行官能团化?
可以。在温和温度下以硬亲核试剂(如胺类、醇盐)进行SⁿAr反应时,C-3位氟通常比C-2位氯具有更高的反应活性,因为在SⁿAr反应中氟是比氯更好的离去基团(尽管在脂肪族取代中氟是较差的离去基团)。相反,在钯催化交叉偶联条件下,C–Cl键相对于C–F键被选择性活化,从而实现正交官能团化策略。
应如何储存2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸(C139111)以保持其长期稳定性?
该化合物应储存于密封容器中,置于阴凉干燥的环境,避免受潮,并远离强碱和氧化剂等不相容物质。通常建议在2–8 °C冷藏条件下储存卤代吡啶羧酸衍生物,以防止缓慢分解或水解。请务必参阅产品标签和质量检验报告(CoA)以获取特定批次的储存建议。
2-氯-3-氟吡啶-4-羧酸是否适合用作药物中间体?
是的,该化合物在药物化学领域被广泛视为合成候选药物的有用构建模块,尤其适用于激酶抑制剂和农用化学品研发项目,这得益于其活性卤素取代基和多功能羧酸基团。但是,若研究人员计划将其用于受监管的药品生产,应直接向Aladdin Scientific确认纯度规格和法规合规性。
参考文献
- March, J.; Smith, M. B. March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 7th ed.; Wiley: Hoboken, NJ, 2013. (General reference for SⁿAr reactivity and halopyridine chemistry.)
- Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford, 2012. (Textbook-level reference for nucleophilic aromatic substitution and carboxylic acid reactivity.)
- Aladdin Scientific. Product Page and Certificate of Analysis for 2-Chloro-3-fluoropyridine-4-carboxylic acid, SKU C139111. (Primary source for purity, lot data, and storage conditions.)
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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