4-甲氧基噻吩酚:性质、用途及实验指南
4-甲氧基噻吩酚:性质、用途及实验指南
4-Methoxythiophenol是一种对位取代的芳香族硫醇,在有机合成中被广泛用作多功能硫亲核试剂、保护基试剂以及药物、材料科学和化学生物学研究的合成砌块。
- 化学名称
- 4-甲氧基苯硫酚(对甲氧基苯硫酚)
- CAS号
- 696-63-9
- 分子式
- C7H8OS
- 分子量
- 140.20 g/mol
- 外观
- 无色至淡黄色液体,具有特征性硫醇气味
- 关键官能团
- 对位取代苯环上的巯基(–SH)和甲氧基(–OCH3)
- 产品编号
- M101780(Aladdin Scientific)
化学性质与结构
4-甲氧基苯硫酚(CAS 696-63-9)的苯环上在甲氧基(–OCH3)的对位连接有巯基(–SH)。供电子的甲氧基取代基增加了芳环上的电子密度,与未取代苯硫酚相比,适度提高了硫原子的亲核性。该化合物分子式为C7H8OS,分子量约为140.20 g/mol。在室温下为低粘度液体,可与乙醇、二氯甲烷、二甲基甲酰胺等常见有机溶剂混溶,但在水中溶解度较低。巯基的pKa估计约为10–11,与典型芳香族硫醇一致,在弱碱性条件下是良好的硫亲核试剂。
合成应用与研究用途
4-甲氧基苯硫酚在合成化学和研究领域具有多种用途:
- 亲核硫醇-烯及硫醇-炔反应:活性–SH基团能高效参与自由基或碱催化的硫醇-烯偶联反应,与烯烃及炔烃反应,快速构建与聚合物科学和药物发现相关的含硫醚骨架。
- S-烷基化与S-芳基化:在碱性条件下,由4-甲氧基苯硫酚形成的硫醇阴离子可与卤代烷、环氧化物及活化芳基卤化物(包括钯催化交叉偶联)反应,生成具有药物研究价值的二芳基或烷基芳基硫醚。
- 保护基化学:4-甲氧基苯硫基可用作醛和羧酸衍生物的保护基,在氧化或路易斯酸条件下可脱除。
- 表面功能化:作为芳香族硫醇,它可在金表面形成自组装单分子层(SAMs),提供甲氧基封端的界面,适用于生物传感和表面科学研究。
- 化学生物学探针:该化合物作为含二硫键前药和谷胱甘肽响应性药物递送体系的合成砌块,利用硫醇–二硫键交换化学进行研究。
操作、储存与安全
4-甲氧基苯硫酚是一种具有强烈气味的易燃液体,必须在通风良好的通风橱中谨慎操作。主要安全注意事项如下:
- 个人防护装备(PPE):必须佩戴耐化学品手套(丁腈或氯丁橡胶)、安全护目镜,并穿实验服。由于硫醇气味强烈,长时间操作时建议佩戴呼吸防护器。
- 通风:所有操作必须在高效通风橱中进行,防止吸入蒸气。
- 易燃性:远离明火、火花及高温热源。储存于阴凉、干燥、通风良好的地方,远离氧化剂。
- 储存:按供应商要求,在惰性气氛(氮气或氩气)保护下,置于密封棕色玻璃容器中,于2–8 °C或室温储存。接触空气会促进其氧化生成相应的二硫化物。
- 废物处置:废弃物及受污染材料应按当地环保法规作为危险化学品废物处置。
- 急救:皮肤或眼睛接触时,立即用大量清水冲洗至少15分钟,并就医。吸入后立即转移至新鲜空气处。
使用前请查阅Aladdin Scientific提供的安全数据表(SDS,SKU M101780)以获取完整危害信息。
工作溶液的配制与常用操作规程
以下为实验室配制4-甲氧基苯硫酚溶液的典型操作指南:
- 硫醇盐储备液:在惰性气氛下将4-甲氧基苯硫酚溶于无水DMF或乙腈中,配制浓度为0.1–1.0 M的溶液。在亲核反应前加入1.0当量碱(如三乙胺或K2CO3)原位生成硫醇盐。新鲜配制或在氮气保护下于–20 °C储存。
- 金表面SAM制备:将4-甲氧基苯硫酚溶于无水乙醇中,配制1–5 mM溶液。将预处理清洁的金基底在室温下浸泡12–24小时。用乙醇彻底冲洗,在氮气流下干燥后进行表征。
- 硫醇-烯偶联(自由基):将目标烯烃底物与1.0–1.2当量4-甲氧基苯硫酚及自由基引发剂(如AIBN,5–10 mol%)在甲苯或DMF中混合,加热至60–80 °C或以紫外光(365 nm)照射1–4小时。以TLC或NMR监测转化率。
- 醛的保护:在路易斯酸催化剂(如BF3·Et2O)存在下,于DCM中0 °C至室温条件下,以2.0当量4-甲氧基苯硫酚处理目标醛,生成二硫缩醛。根据需要在NBS/水或其他氧化条件下脱除保护基。
在敏感合成序列中使用前,务必通过GC或NMR验证试剂纯度。
质量、纯度与采购注意事项
为确保研究结果的重现性,4-甲氧基苯硫酚的试剂级别和纯度是关键参数。采购时请考虑以下事项:
- 纯度规格:合成应用通常要求纯度≥97–98%(GC法)。请确认分析证书(CoA)上注明的检测方法(GC、HPLC或滴定法)。
- 外观和气味检查:新鲜品应为无色至淡黄色。若变为深黄色或棕色,可能表明已氧化生成二硫化物或其他降解产物。
- 包装和惰性气氛:建议要求在氮气或氩气保护下包装,以减少储存和运输过程中的空氧化。
- Aladdin Scientific SKU M101780:可从Aladdin Scientific购买;请访问产品页面获取最新批次CoA、SDS及价格信息。
- 法规注意事项:下单前请查阅当地关于易燃硫醇化合物运输和储存的相关法规。
常见问题
4-甲氧基苯硫酚在有机合成中有哪些用途?
4-甲氧基苯硫酚主要用作硫亲核试剂,用于S-烷基化、S-芳基化、硫醇-烯偶联及保护基化学。其富电子的芳香族巯基使其成为形成硫醚、二硫缩醛以及金表面自组装单分子层的有效试剂。
如何储存4-甲氧基苯硫酚以防止降解?
将4-甲氧基苯硫酚储存于密封棕色玻璃容器中,在惰性气氛(氮气或氩气)保护下,按供应商规定于2–8 °C或室温保存。接触空气和光线会促进其氧化生成相应的二硫化物,导致纯度和活性下降。使用前务必检查外观。
4-甲氧基苯硫酚是否适用于钯催化的交叉偶联反应?
是的,4-甲氧基苯硫酚可参与钯催化的C–S交叉偶联反应,与芳基卤化物反应生成二芳基硫醚。但硫醇在高浓度时可能导致催化剂中毒,因此优化钯用量、配体选择和碱的种类对于成功反应至关重要。
在实验室操作4-甲氧基苯硫酚时需要采取哪些防护措施?
由于该化合物具有强烈的不愉快硫醇气味和易燃性,所有操作必须在通风良好的通风橱中进行。始终佩戴耐化学品手套、安全护目镜并穿实验服。远离火源,使用前请查阅SDS以获取完整的危害和急救信息。
如何在使用前确认4-甲氧基苯硫酚的纯度?
可通过气相色谱法(GC)或1H NMR波谱法确认纯度,其中GC是硫醇类化合物最常用的方法。请查阅Aladdin Scientific提供的分析证书(CoA)获取批次特定的纯度数据。若出现变色或二硫化物含量异常偏高,则可能表明已降解,需重新检测。
参考文献
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. Wiley-Interscience. General reference for nucleophilic substitution and thiol chemistry.
- Hoyle, C. E.; Bowman, C. N. Thiol-Ene Click Chemistry. Angewandte Chemie International Edition, 2010. General reference for thiol-ene coupling methodology.
- Love, J. C. et al. Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology. Chemical Reviews, 2005. General reference for thiol SAM formation on gold surfaces.
- Aladdin Scientific Product Page: 4-Methoxythiophenol, SKU M101780. Safety Data Sheet and Certificate of Analysis available on request.
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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