2-氯噻吩-3-羧酸:性质与实验指南
2-氯噻吩-3-羧酸:性质与实验指南
2-氯噻吩-3-羧酸是一种卤代噻吩杂环羧酸,广泛用作药物合成、农用化学品研究及高级有机中间体制备中的多功能合成砌块。
- CAS号
- 4553-39-3
- 分子式
- C5H3ClO2S
- 分子量
- 162.59 g/mol
- 外观
- 白色至类白色结晶固体
- 官能团
- 芳香氯、羧酸、噻吩环
- 阿拉丁货号
- C185082
化学特性与理化性质
2-氯噻吩-3-羧酸(CAS 4553-39-3)是一种在噻吩环2位含有氯取代基、3位带有羧酸基团的氯代噻吩体系,分子式为C5H3ClO2S,分子量约为162.59 g/mol。该化合物在常温下通常以白色至类白色结晶固体形式存在。
2位吸电子氯取代基与3位羧酸基团的同时存在赋予噻吩环独特的反应活性。羧酸基团可参与酯化、酰胺键形成和脱羧反应,而C–Cl键则是金属催化交叉偶联反应(如Suzuki、Negishi和Buchwald–Hartwig偶联)的重要活性位点。该化合物预计在水中微溶,但可溶于甲醇、乙醇、二甲基亚砜(DMSO)和四氢呋喃(THF)等常见极性有机溶剂。
合成应用与反应活性
2-氯噻吩-3-羧酸是药物化学和材料科学中的重要杂环合成砌块。其双官能团特性——在含硫芳香骨架上同时具备活性芳基氯和羧酸——使其在多步合成策略中具有极高价值。
羧酸反应活性:–COOH基团可通过氯化亚砜或草酰氯转化为酰氯,经Fischer酯化或DCC介导的偶联转化为酯,以及通过EDC/HOBt或HATU等偶联试剂转化为酰胺。这些转化可直接获得与药物发现相关的含噻吩酯类、酰胺类及拟肽片段。
交叉偶联反应:芳基C–Cl键虽不如芳基溴化物或碘化物活泼,但在优化条件下可参与钯催化和镍催化的交叉偶联反应。C-2位的选择性官能团化可用于构建复杂的联芳基或杂芳基骨架。
药物相关性:噻吩羧酸衍生物是靶向酶、离子通道和G蛋白偶联受体(GPCRs)的生物活性分子中常见的结构基元。氯取代基可调节亲脂性和电子性质,从而影响药效和选择性。
操作、储存与稳定性指南
个人防护装备(PPE):操作2-氯噻吩-3-羧酸时,研究人员应佩戴适当的个人防护装备,包括耐化学品手套(推荐丁腈手套)、安全护目镜和实验服。操作应在通风良好的通风橱内进行,以避免吸入粉尘或气溶胶。
储存条件:将化合物储存在密封容器中,置于阴凉、干燥、通风良好的区域,远离强氧化剂和强碱等不相容物质。通常建议冷藏储存(2–8 °C)以保持长期稳定性。避免受潮,防止固体水解或降解。
稳定性:作为固态芳香羧酸,2-氯噻吩-3-羧酸在推荐储存条件下预计具有良好稳定性。避免长时间暴露于热、光和潮湿环境中。每次使用后应立即重新密封。
废弃处置:按照适用的地方、区域和国家关于卤代有机废物的法规进行处置。未经适当处理,不得排放至下水道或自然环境中。
纯度、质量规格与采购
对于研究应用,应尽可能采购高纯度的2-氯噻吩-3-羧酸,以确保实验结果的重现性。阿拉丁科技以货号C185082提供该化合物。
杂环羧酸合成砌块的典型质量检验包括:
- 纯度检测:高效液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)纯度测定。
- 结构确认:核磁共振(NMR)波谱(1H和13C)和质谱(MS)确认化合物结构。
- 卤素含量:元素分析或离子色谱法验证氯含量是否符合分子式。
- 熔点测定:测定熔点并与文献值比较,作为纯度的附加指标。
研究人员应在购买时索取批次分析证书(CoA),以确认特定批次的纯度和质量数据。对于放大规模或接近GMP的工作,可能需要向供应商索取额外的文件资料。
常见问题
哪些溶剂适合溶解2-氯噻吩-3-羧酸?
2-氯噻吩-3-羧酸预计可溶于甲醇、乙醇、DMSO和THF等极性有机溶剂。由于其芳香亲脂特性,在水中微溶;通过用稀碱将羧酸去质子化形成相应的羧酸盐,可提高其在水中的溶解度。
2-氯噻吩-3-羧酸能否进行钯催化的交叉偶联反应?
是的,2-氯噻吩-3-羧酸中的芳基C–Cl键可参与钯催化的交叉偶联反应,但与芳基溴化物或碘化物相比,芳基氯通常需要活性更高的催化剂体系(如大位阻膦配体或NHC配体)。建议仔细优化催化剂用量、配体、碱和温度,以实现高效偶联。
应如何储存2-氯噻吩-3-羧酸以保持其稳定性?
该化合物应储存于密封容器中,置于阴凉、干燥、通风良好的环境,最好在2–8 °C下,远离潮湿、强氧化剂和强碱。建议持续冷藏储存,每次使用后立即重新密封,以确保长期稳定性并保持分析纯度。
2-氯噻吩-3-羧酸在药物化学中的主要合成用途是什么?
在药物化学中,2-氯噻吩-3-羧酸作为双官能团合成砌块,用于在候选药物中引入含硫杂芳香骨架。羧酸基团可用于酰胺键形成和酯化,而芳基氯则允许通过交叉偶联进行进一步的结构多样化。基于噻吩的片段存在于多种具有药理活性的化合物中,涉及多个治疗领域。
参考文献
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 4th ed. Wiley-Interscience, 1992. (General reference for carboxylic acid and aryl halide reactivity.)
- Joule, J. A.; Mills, K. Heterocyclic Chemistry, 5th ed. Wiley-Blackwell, 2010. (Thiophene chemistry and reactivity reference.)
- Nicolaou, K. C.; Sorensen, E. J. Classics in Total Synthesis. VCH, 1996. (Illustrative reference for building block strategy in complex molecule synthesis.)
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