2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈:操作与使用规程
2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈:操作与使用规程
2-Chlorobenzo[d]thiazole-5-carbonitrile是一种在5位含有腈基取代基的氯代苯并噻唑杂环化合物,广泛用作药物化学和制药合成中多功能的亲电构建模块。
- 产品名称
- 2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈
- 货号
- C588959
- 分子式
- C8H3ClN2S
- 分子量
- 194.64 g/mol
- 关键官能团
- 2-氯(亲电位点)、5-腈基(可进一步衍生化的多功能手柄)
- 主要应用
- 用于杂环合成和医药中间体的亲电构建模块
- 推荐储存条件
- 密封,阴凉干燥,避免潮湿和光照
化合物概述与化学性质
2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈(货号:C588959;参考编号BD237051)是一种由苯环与噻唑环稠合而成的双环芳香杂环化合物。该化合物含有两个活性官能团:噻唑环2位上的氯原子可作为亲核芳香取代反应(SNAr)中的优良离去基团,苯环5位上的腈基可通过标准合成转化转变为胺、脒、四唑、羧酸等多种官能团。
吸电子腈基与氯取代基的协同作用使噻唑C-2位具有高度亲电性,有利于在温和条件下与胺、硫醇、烷氧基等多种亲核试剂发生反应。这种双官能团反应活性使该化合物成为药物发现项目中构建复杂杂环骨架的极为多功能的支架。
安全与操作规程
与所有活性卤代杂环化合物一样,处理2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈时必须佩戴适当的个人防护装备(PPE),包括耐化学品手套(推荐丁腈手套)、安全护目镜和实验室工作服。所有操作均应在通风良好的通风橱中进行,以避免吸入粉尘或蒸气。
腈基官能团需特别注意;尽管芳香腈的急性毒性远低于HCN,但仍应遵守含腈化合物的标准实验室预防措施。避免与强还原剂、强碱和强酸接触。皮肤接触后,立即用肥皂和水冲洗。眼睛接触后,用大量清水冲洗至少15分钟并就医。
废物处置必须符合卤代有机化合物的地方及机构法规要求,切勿将该物质随普通废物或卫生下水道排放。
溶解性与溶液配制
2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈为芳香族固体,通常可溶于常见的极性非质子有机溶剂。推荐溶剂包括二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙腈和二氯甲烷(DCM)。由于疏水性杂环骨架的存在,其在水和甲醇、乙醇等质子溶剂中的溶解度预计有限。
推荐溶解步骤:
- 开瓶前,将密封小瓶置于室温下平衡,以减少水分凝结。
- 在通风橱中使用分析天平称量所需量的化合物。
- 向称量好的固体中加入所需的无水溶剂(如干燥DMSO或DMF),涡旋混合或轻柔搅拌至完全溶解。
- 若用于生物学测定的储备溶液中出现颗粒,通过0.2 µm PTFE膜注射器过滤器过滤。
- 如不立即使用,将配制好的溶液在惰性气氛(氮气或氩气)保护下于−20 °C储存。
注意:原材料中未确认实际溶解度数值;用户在配制大体积溶液前应先进行小规模溶解度测试。
合成应用与反应规程
2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈作为关键亲电构建模块,主要参与两类反应:
1. C-2位亲核芳香取代反应(SNAr)
2-氯取代基可与氮、氧、硫亲核试剂发生容易的置换反应。具体通用操作步骤如下:
- 将2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈(1.0当量)与所需亲核试剂(1.0–1.5当量)在适宜溶剂(DMF、NMP或乙腈)中混合。
- 如有需要,加入碱(如三乙胺、K₂CO₃或Cs₂CO₃;1.5–2.0当量)以中和生成的HCl。
- 在适当温度下(根据亲核试剂反应活性,从室温至80 °C)搅拌反应混合物,通过TLC或LC-MS监测反应进程。
- 反应完成后,用乙酸乙酯或DCM稀释,水洗和盐水洗涤,经无水Na₂SO₄干燥后减压浓缩。
- 通过柱色谱或重结晶纯化。
2. C-5位腈基转化反应
5-腈基可在C-2 SNAr功能化之前或之后独立进行衍生化。常见转化包括:部分还原为醛、完全还原为胺、通过Pinner反应转化为脒、与叠氮化钠环加成生成四唑,以及水解为羧酸或酰胺。应根据目标产物及分子中其他官能团的兼容性选择合适条件。
注意:具体收率、温度和反应时间在原材料中未经证实,需通过实验优化确定。
储存、稳定性与质量注意事项
为长期保持2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈的完整性和纯度,推荐以下储存与操作规范:
- 温度:在紧密密封的容器中,于低温(2–8 °C或按产品标签说明)储存。
- 防潮:化合物应在干燥条件下储存。长期暴露于大气湿度中可能导致腈基缓慢水解或C-Cl键逐渐降解。
- 避光:避免直接光照,以防止杂环体系潜在的光降解。
- 惰性气氛:长期储存或部分使用后,在氮气或氩气保护下重新密封,以隔绝水分和氧气。
- 质量验证:在关键合成步骤使用前,通过核磁共振(¹H和¹³C)、HPLC或LC-MS验证化合物的身份和纯度。参考编号BD237051可用于与分析证书文件交叉核对。
如开瓶时发现变色或异味,在重新验证纯度之前请勿使用,因为降解产物可能干扰后续反应。
常见问题
溶解2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈推荐使用哪些溶剂?
通常推荐使用极性非质子溶剂,如DMSO、DMF、NMP和乙腈溶解该化合物。其在水和质子溶剂中的溶解度预计有限。用户在配制大体积溶液前,应先进行小规模测试,以确认在其特定溶剂体系中的溶解度。
哪些类型的亲核试剂可与该化合物的2-氯位反应?
噻唑环上的2-氯取代基因环氮和5-腈基的吸电子作用而对亲核芳香取代(SNAr)反应高度活化。伯胺、仲胺、硫醇和烷氧基均为合适的亲核试剂。反应通常在极性非质子溶剂中进行,并使用适宜的碱捕获生成的HCl。
应如何储存2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈以确保最长保质期?
该化合物应在紧密密封的容器中,于低温(推荐2–8 °C)储存,并避免潮湿和光照。部分使用后,在氮气或氩气惰性气氛下重新密封容器。开瓶前,始终让小瓶升温至室温,以防止水分在化合物上凝结。
5位的腈基是否可以转化为其他官能团?
是的,5-腈基是一个多功能合成手柄。它可通过还原转化为伯胺,通过水解转化为羧酸或酰胺,通过Pinner反应转化为脒,或通过与叠氮化钠的[3+2]环加成转化为四唑。根据合成策略,这些转化可在2-氯位官能化之前或之后进行。
处理该化合物时应采取哪些安全预防措施?
始终在通风良好的通风橱中处理2-氯苯并[d]噻唑-5-甲腈,并佩戴适当的个人防护装备,包括丁腈手套、安全护目镜和实验室工作服。避免吸入粉尘或蒸气。遵守卤代有机废物处置的机构和地方法规。使用前请查阅安全数据表(SDS)以获取完整的危害信息。
参考文献
- Aladdin Scientific Product Information: 2-Chlorobenzo[d]thiazole-5-carbonitrile, SKU C588959, Reference BD237051.
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. Wiley-Interscience. (General reference for SNAr reactions and nitrile group transformations — specific edition and page numbers require verification.)
- Joule, J. A.; Mills, K. Heterocyclic Chemistry. Blackwell Publishing. (General reference for benzothiazole chemistry — specific edition and page numbers require verification.)
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