4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈:性质与用途
4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈:性质与用途
4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈是一种多功能卤代吡啶酮合成砌块,同时具有活泼的氯取代基和氰基,使其成为药物化学和杂环合成中的重要中间体。
- 化学名称
- 4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈
- 货号
- C725916
- 核心骨架
- 2-吡啶酮(2(1H)-吡啶酮)
- 关键官能团
- 氯基(C-4)、氰基(C-3)、甲基(C-6)、内酰胺羰基(C-2)
- 分子式
- C7H5ClN2O
- 供应商
- 阿拉丁科学
化学结构与性质
4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈属于2-吡啶酮(α-吡啶酮)系列杂环化合物,分子式为C7H5ClN2O。在固态条件下,该环系主要以内酰胺互变异构体形式存在,NH与羰基相邻,具有氢键供体能力。
该骨架内置三个独特的活性位点:(1)C-4氯基,受内酰胺羰基和氰基的吸电子效应活化,有利于亲核芳香取代(SNAr)反应;(2)C-3氰基,可进行水解、环加成或缩合反应以构建新杂环;(3)N-1内酰胺氮,可用于N-烷基化或N-酰化。C-6甲基提供适度的供电子效应,还可通过自由基或苄位反应进行进一步官能化。
合成及作为合成砌块的作用
4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈等卤代氰基吡啶酮通常通过克诺文纳格尔型缩合或环化策略合成,以丙二腈衍生物和羰基前体为原料,再经卤化制得。C-4位引入的氯原子特别有用,因为电子贫乏的吡啶酮环能显著加速胺、硫醇和烷氧基对其的取代反应,从而在温和条件下实现快速化合物库合成。
在药物化学研究中,此类骨架通常用作激酶抑制剂设计的核心结构,氰基和卤素可分别进行改造以调节选择性和活性。该化合物还可作为稠合双环体系的前体——例如,氰基与邻近亲核体的环化可生成与中枢神经系统和肿瘤学药物发现相关的吡啶稠环体系。
研究应用
药物化学:C-4位活性氯基、C-3位亲电氰基以及含NH杂环的组合,使C725916成为生成靶向酶和受体聚焦化合物库的高价值中间体。吡啶酮核心结构出现在已获批药物及临床候选化合物中,涵盖肿瘤、炎症和感染性疾病等多个治疗领域。
农用化学品研究:氯代氰基吡啶酮骨架已被作为作物保护项目的先导化合物进行研究,其系统活性和代谢稳定性具有显著优势。
材料科学:氰基取代杂环可作为推拉式发色团和有机半导体中的电子受体组分,为研究人员提供模块化的光电材料开发途径。
需要确认纯度和批次间一致性以支持构效关系(SAR)研究的研究人员,应在订购时向阿拉丁科学索取分析证书(CoA)。
操作、储存与安全注意事项
与所有精细化学试剂一样,操作4-氯-6-甲基-2-氧代-1,2-二氢吡啶-3-甲腈时应佩戴适当的个人防护装备(PPE),包括丁腈手套、护目镜和实验服。操作应在通风良好的通风橱中进行,尤其在称量过程中应防止粉尘产生。
该化合物应存放于阴凉干燥处,远离强氧化剂、强碱和还原剂等不相容物质。容器应保持密封,以防止湿气进入,因为湿气可能会随时间推移促进氰基水解或内酰胺环系的降解。使用前请查阅阿拉丁科学提供的C725916安全数据表(SDS),以获取完整的法规和急救信息。
常见问题
该化合物C-4位的氯原子为何对亲核取代反应具有活性?
C-4位的氯原子被两个强吸电子基团所包围——C-2内酰胺羰基和C-3氰基——这两个基团能稳定迈森海默配合物中间体,从而在温和条件下显著促进与胺、硫醇和烷氧基等亲核试剂的SₙAr反应。
氰基能否在一步反应中转化为其他官能团?
是的。氰基具有极高的多功能性:酸或碱催化水解可得羧酸或酰胺;与羟胺反应生成脒肟;与叠氮化物反应生成四唑;部分还原可得醛。每种转化都能从这一单一砌块出发显著扩展可获得的结构多样性。
在该骨架上进行SₙAr反应通常推荐使用哪些溶剂?
极性非质子溶剂(如DMF、DMSO和乙腈)通常用于电子贫乏吡啶酮的SₙAr反应,因为这些溶剂能良好溶剂化阳离子而不阻碍亲核试剂的反应活性。碱的选择(如三乙胺或K₂CO₃)和反应温度应针对每种具体亲核试剂进行优化,以最大化产率并减少双取代或开环等副反应。
在构效关系研究中使用C725916之前,应如何验证其纯度?
请向阿拉丁科学索取分析证书(CoA),其中报告了经HPLC测定的纯度,并通过NMR或质谱确认化合物的结构。对于关键的构效关系研究,建议在收货后通过¹H NMR和LC-MS进行独立确认,以检测任何批次特异性杂质。
参考文献
- Kappe, C. O. Biologically active dihydropyrimidones of the Biginelli-type: a literature survey. European Journal of Medicinal Chemistry, 2000.
- Joule, J. A.; Mills, K. Heterocyclic Chemistry, 5th ed.; Wiley-Blackwell: Oxford, 2010.
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 4th ed.; Wiley: New York, 1992.
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