5-羧基香草酸:性质、用途与实验室指南
5-羧基香草酸:性质、用途与实验室指南
5-Carboxyvanillic acid是一种天然存在的芳香族二羧酸和酚类化合物,被认为是木质素降解途径中的重要代谢物,并因其作为多功能合成砌块和生化参考标准的作用而在科学研究中受到重视。
- IUPAC命名
- 4-羟基-3,5-二甲氧基间苯二甲酸(5-羧基取代香草酸骨架的一种公认系统命名)
- 化学类别
- 酚类芳香族二羧酸;香草酸衍生物
- Aladdin货号
- C1056676
- 主要官能团
- 酚羟基(–OH)、甲氧基(–OCH₃)和羧基(–COOH)
- 生物学意义
- 与微生物及酶促木质素降解相关的代谢物;结构上与丁香酸途径中间体相关
- 主要研究用途
- 生化参考标准、合成中间体、抗氧化研究、代谢组学
化学特性与结构
5-羧基香草酸属于羟基甲氧基取代苯甲酸家族,在广为人知的香草酸骨架基础上,于芳香环的5位引入第二个羧基。母体化合物香草酸(4-羟基-3-甲氧基苯甲酸)是研究广泛的天然酚酸;因此,5-羧基衍生物在同一芳香环上同时携有酚羟基、甲氧基和两个羧酸基团。
这种官能团组合赋予其独特的理化性质:该化合物预期在室温下为固体,在碱性条件下,由于两个羧基和酚羟基的电离,水溶性显著提高。多个氢键供体和受体的存在使其对酯化、酰胺化和金属螯合反应具有较强活性,这也是其作为合成砌块的重要价值所在。
Aladdin Scientific以货号C1056676供应5-羧基香草酸。研究人员在使用前应查阅批次质检报告(CoA),以获取特定批次的纯度、熔点和光谱数据。
生物来源与代谢背景
结构上与5-羧基香草酸相关的酚酸,主要来源于木质素的微生物和酶促降解。木质素是自然界中最丰富的芳香族生物聚合物之一,由愈创木酚基、紫丁香基和对羟基苯基单元组成;白腐真菌、细菌和植物过氧化物酶对其进行氧化降解,产生一系列低分子量酚类代谢物,包括香草酸、丁香酸及其羧基化衍生物。
与香草酸相比,5-羧基香草酸多一个羧基,与这些分解代谢途径中的进一步氧化产物在结构上高度吻合。它在结构上也类似于原儿茶酸和丁香酸降解分支中的化合物,这些途径在鞘氨醇单胞菌、假单胞菌及相关土壤细菌中已有充分表征。从事木质纤维素增值利用、微生物代谢及植物次级代谢产物生物合成研究的科研人员,可将本化合物用作参考标准品或代谢探针。
需要指出的是,体内专门生成5-羧基香草酸的精确酶促步骤尚需进一步文献验证,建议用户交叉参考原始代谢组学研究成果。
研究应用
生化参考标准品与代谢组学:高纯度5-羧基香草酸可作为真实标准品,用于基于LC-MS/MS和HPLC的代谢组学分析,适用于环境、植物或微生物样品中木质素来源酚酸的检测。准确的质量数和保留时间匹配是可靠代谢物注释的关键。
合成化学:该化合物的双羧基和酚羟基提供了多功能化的活性位点,可作为单体或砌块用于合成聚酯、聚酰胺、金属有机框架(MOF)及其他功能材料。酚羟基可选择性保护或偶联,以赋予目标分子特定性能。
抗氧化及生物活性研究:与其他羟基甲氧基苯甲酸类似,5-羧基香草酸因其酚羟基可能表现出自由基清除和抗氧化活性。研究酚酸家族构效关系(SAR)的科研人员可将其作为测试化合物使用。具体生物活性数据应从经同行评审的原始文献中获取。
配位化学:酚氧基、羧酸根和甲氧基的组合构成多齿配体骨架,适合与过渡金属和镧系金属离子配位,与催化和材料科学研究密切相关。
操作、储存与安全注意事项
一般操作:与所有芳香酸试剂一样,5-羧基香草酸应在通风良好的实验室环境中操作。须佩戴适当的个人防护装备(PPE),包括丁腈手套、实验服和安全护目镜。称量时应避免产生细粉尘,建议使用天平防护罩或在通风橱中操作。
储存:将化合物密封保存于阴凉、干燥、避光且远离氧化源的地方。建议使用干燥剂防止吸潮,以免影响重量法测量的准确性。具体推荐储存温度和保质期应以Aladdin Scientific提供的产品标签和质检报告(CoA)为准。
溶解建议:对于水相实验,可先将化合物溶于少量稀氢氧化钠溶液或DMSO,再用水性缓冲液稀释,以促进溶解。若生物活性实验需要生理pH条件,应仔细调节pH值,因为两个羧基的pKa和酚羟基的pKa均会影响化合物的存在形式。
安全数据:完整的安全数据表(SDS)可从Aladdin Scientific获取。用户在首次使用前应仔细阅读SDS,特别关注急救措施、废弃物处置及不相容性信息。
常见问题
5-羧基香草酸是什么?它与香草酸有何区别?
5-羧基香草酸是一种芳香族酚类化合物,共享4-羟基-3-甲氧基苯甲酸(香草酸)的核心骨架,但在芳环的5位多一个羧基。这个额外的–COOH基团使其成为二羧酸,与香草酸相比,其酸性更强,在较高pH下水溶性更好,且可用于合成修饰的官能团数量更多。
实验室实验中,推荐使用哪些溶剂溶解5-羧基香草酸?
5-羧基香草酸预期可在DMSO、甲醇和乙醇等极性有机溶剂中良好溶解。对于水相体系,可先将其溶于DMSO或稀碱液(如稀NaOH或碳酸氢钠缓冲液)配制母液,再稀释至所需水性介质中。由于羧基和酚羟基的离子化状态,在中性或酸性水性缓冲液中直接溶解的量可能有限。
5-羧基香草酸适合用作HPLC参考标准品吗?
是的,当纯度足够高时(请查阅Aladdin Scientific的批次质检报告获取具体纯度数据),5-羧基香草酸可作为HPLC和LC-MS/MS方法中木质素来源酚酸检测的真实参考标准品。研究人员应通过与文献值或独立表征数据比对紫外吸收光谱、质谱和色谱保留时间来验证其身份。
5-羧基香草酸可以用作材料合成的砌块吗?
可以。其两个羧基和酚羟基提供了多个适合聚合或偶联反应的活性位点,在聚酯、聚酰胺和金属有机框架(MOF)合成中具有潜在应用价值。应优化反应条件,以在三个潜在活性官能团之间实现选择性。
在哪里可以购买5-羧基香草酸并获取安全信息?
5-羧基香草酸可从Aladdin Scientific以货号C1056676购买。安全数据表(SDS)、质检报告和定价信息可直接从Aladdin Scientific官网获取,或联系客户服务团队咨询。在操作任何化学试剂前,请务必先阅读SDS。
参考文献
- Vanillic acid and related phenolic acids: occurrence, metabolism, and biological activities. General reference — specific article details require verification.
- Lignin degradation pathways and low-molecular-weight phenolic metabolites in white-rot fungi and bacteria. General reference — specific citation details require verification.
- PubChem Compound Summary for 5-Carboxyvanillic acid. National Center for Biotechnology Information (NCBI). Accessed 2024.
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