2-氯-N,N-二甲基乙酰胺:性质、用途及实验指南
2-氯-N,N-二甲基乙酰胺:性质、用途及实验指南
2-Chloro-N,N-dimethylacetamide is a reactive chloroacetamide intermediate widely employed in pharmaceutical synthesis, agrochemical research, and fine-chemical manufacturing as an efficient alkylating and acylating building block.
- CAS号
- 2675-89-0
- 分子式
- C₄H₈ClNO
- 分子量
- 121.57 g/mol
- 功能类别
- α-氯代酰胺 / 烷基化试剂
- 外观
- 无色至淡黄色液体
- Aladdin货号
- C107991
化学特性与物理性质
2-氯-N,N-二甲基乙酰胺(同义词:N,N-二甲基氯乙酰胺、二甲基氨基羰基甲基氯)的CAS登记号为2675-89-0,分子式为C₄H₈ClNO,分子量约为121.57 g/mol。该化合物具有α-氯代羰基结构,氮原子上连接两个甲基,使亚甲基碳的亲电性相较于非氯化二甲基乙酰胺显著增强。
在常温条件下,该试剂通常为无色至淡黄色液体,具有活性氯代酰胺特有的刺激性气味。酰胺键限制了旋转并赋予C–N键部分双键特性,与简单烷基氯化物相比,这在一定程度上降低了其反应活性,但仍保留了对亲核取代反应(SN2)有用的亲电特性。
在有机合成与药物合成中的应用
2-氯-N,N-二甲基乙酰胺的主要合成价值在于其双重功能:既作为烷基化试剂,又作为掩蔽羰基等价体。研究人员利用其在温和碱性条件下,将二甲基氨基羰基甲基(–CH₂CONMe₂)基团引入到杂原子亲核试剂(如硫醇、胺和酚)上,一步生成硫醚、仲胺或O-烷基化产物。
在药物中间体合成中,该试剂可作为药理活性骨架的前体。例如,将含氮杂环用该试剂进行N-烷基化后再进一步官能化,可得到与中枢神经系统(CNS)药物发现及抗感染研究相关的先导化合物。在农用化学品研究中,氯乙酰胺衍生物是公认的除草剂类别;因此,2-氯-N,N-二甲基乙酰胺可作为构效关系(SAR)研究中的参考标准品或合成前体。
该试剂还用于含硫醚键前药的制备,以及需要选择性S-烷基化半胱氨酸残基的多肽修饰化学中。
推荐操作与储存规程
个人防护装备(PPE):操作2-氯-N,N-二甲基乙酰胺时,务必在通风良好的通风橱内进行。佩戴丁腈或氯丁橡胶手套、实验服及化学防溅护目镜。α-氯代酰胺官能团是潜在的皮肤致敏剂和催泪物质,应避免与皮肤及黏膜接触。
反应操作:该试剂对水分敏感;当需要精确化学计量时,应在惰性气氛(N₂或Ar)下取用。它可与常见极性非质子溶剂(DMF、DMSO、乙腈)及卤代溶剂(DCM、氯仿)互溶,这些均为合适的反应介质。在SN2烷基化过程中,通常使用三乙胺或K₂CO₃等碱性清除剂来中和生成的HCl。
储存:密封储存于阴凉避光处,温度2–8 °C或按供应商规格执行。远离强氧化剂、碱及亲核物质。每次使用前检查容器完整性。废弃物处理须遵守当地含卤有机溶剂相关法规。
安全、法规与废弃物注意事项
危险分类:2-氯-N,N-二甲基乙酰胺是刺激性物质及潜在致敏剂。α-卤代酰胺类化合物被公认为活性亲电试剂,能够烷基化生物大分子,因此应尽量避免不必要的暴露。首次使用前,请查阅Aladdin Scientific(货号C107991)提供的最新安全数据表(SDS),了解最新GHS图标、危险说明(H语句)及防范说明(P语句)。
急救措施:皮肤接触时,立即用大量清水冲洗至少15分钟,并脱去污染衣物。眼部接触时,用水冲洗至少15分钟并就医。若吸入,立即转移至新鲜空气处并咨询医生。
废弃物处置:含卤有机废弃物必须与非含卤废弃物分开收集,并通过持证危险废弃物承包商按照国家和地方环境法规(如美国EPA 40 CFR第261部分或同等欧盟指令)进行处置。
常见问题
哪些亲核试剂能与2-氯-N,N-二甲基乙酰胺高效反应?
硫醇、仲胺、酚盐和叠氮阴离子是通过Sₙ2取代与该α-氯代酰胺反应最高效的亲核试剂。软性硫亲核试剂(硫醇、硫醇盐)通常在室温温和碱性条件下反应最快。氧和氮亲核试剂通常需要K₂CO₃或Et₃N等碱来中和副产物HCl,从而推动反应完全进行。
在使用该试剂进行反应时,如何处理其对水分的敏感性?
尽管2-氯-N,N-二甲基乙酰胺对水分的敏感性不像酰氯那样强烈,但长时间暴露在空气湿度下可能导致部分水解,从而降低有效浓度。最佳操作方式是在干燥氮气或氩气保护下取用试剂,使用烘干玻璃器皿,并在需要精确化学计量时采用无水溶剂(如无水DMF或乙腈)。使用后立即密封原料瓶。
2-氯-N,N-二甲基乙酰胺是否适合用作氯乙酰胺类除草剂分析的参考标准品?
该化合物可在氯乙酰胺类除草剂研究项目中作为结构参考品或合成前体;但其作为经认证分析参考标准品的适用性取决于所提供的纯度等级和相关文件。需要进行定量痕量分析的研究人员应索取分析证书(CoA),并在使用前确认特定批次是否满足其法规或认证要求。
在典型烷基化反应中,哪些溶剂与2-氯-N,N-二甲基乙酰胺相容?
极性非质子溶剂(如DMF、DMSO、乙腈和丙酮)常被使用,能为试剂和大多数亲核底物提供良好的溶解性。卤代溶剂(DCM、CHCl₃)也适用于温和条件下的反应。除非反应专门设计用于水相条件,否则通常应避免使用质子溶剂(水、甲醇),因其可能促进α-氯代酰胺的水解。
参考文献
- Aladdin Scientific Product Page: 2-Chloro-N,N-dimethylacetamide, SKU C107991. Retrieved from Aladdin Scientific official website.
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 4th ed.; Wiley: New York, 1992. General principles of Sₙ2 alkylation with α-haloamides.
- Hansch, C.; Leo, A.; Hoekman, D. Exploring QSAR: Hydrophobic, Electronic, and Steric Constants; ACS Professional Reference Book; American Chemical Society: Washington, DC, 1995. Physicochemical parameters of chloroacetamide derivatives.
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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