技术文章

苯并呋喃(Benzofuran)杂环构件指南:从“引入氧原子”到性质更可控的骨架替换与选型导航(表A–C)

1.现实问题:芳香环很“好用”,但很多项目卡在“性质不稳、难放大”

         在药物发现中,芳香环常用于提供疏水作用、π–π 相互作用与形状匹配,因此在先导分子里非常常见。但一旦进入系统优化,往往会遇到同一类痛点:


①. 溶解度与暴露窗口不稳定:芳香性强、疏水性高的骨架,常导致溶解度不足,体内暴露波动大。

②. 代谢位点多、体内行为难预测:多环芳香结构容易被氧化,产生多个代谢产物,导致 PK/安全性风险漂移。

③. SAR(Structure–Activity Relationship,结构–活性关系) 噪声大、难形成稳定规律: 结构轻微调整常会同时改变多个性质(疏水性、构象、电子效应、代谢位点),结果容易“忽高忽低”,对照不够清晰。

 

         这时,“杂环构件”的价值就体现出来:它不是为了“更复杂”,而是为了在尽量保持体积与形状相近的前提下,让分子的极性、电子效应、取代向量与代谢窗口更可控。苯并呋喃正是这类构件中的高频选项之一:它是由苯环与呋喃环稠合形成的芳香杂环母核。

 

2.基本概念:什么是“杂环构件-苯并呋喃”

2.1 定义与命名

 

①. 苯并呋喃(benzofuran):苯环 + 呋喃环稠合的芳香杂环, CAS:271-89-6。

 

 

②. 常见别名/数据库写法包括:benzo[b]furan、2,3-benzofuran、coumarone 等(同一母核的不同命名路径)。常见旧名 coumarone 指苯并呋喃本体;而 coumaran 通常指 2,3-二氢苯并呋喃(部分饱和体),两者不要混用。 

③. 苯并呋喃的“核心变化”是把芳香体系里嵌入了一个 O 原子,从而获得更可调的电子/偶极特征,同时不引入 N–H 这类额外氢键供体。

 

2.2 三个容易混淆的“近邻骨架”

 

名称

与苯并呋喃的关系

如何理解

二氢苯并呋喃(dihydrobenzofuran)

呋喃部分有部分饱和

更“立体”、更像“刚性小环”而非纯芳香平面

二苯并呋喃(dibenzofuran)

在苯并呋喃基础上进一步稠合

更大、更疏水,材料/环境化学更常见

苯并呋喃酮(benzofuranone)

在骨架上引入羰基(并非同一母核)

反应性与用途会显著变化(常用于合成中间体/香料等)

 

3.结构特点:为什么“多一个 O”,常让性质更可控

苯并呋喃经常被用作“骨架替换(scaffold hop)”,关键是带来三类更可控的差异:

①. 形状基本保留,但极性/电子分布更好调

         苯并呋喃仍是稠合芳香骨架,平面性与芳香表面仍利于疏水口袋匹配与 π 相互作用;同时引入 O 原子会改变分子的偶极与电子分布,让“同等体积下的极性与相互作用方式”更容易做细调,从而帮助更定向地推动结合与 ADME 走势。

②. 提供氢键“受体”,但不自带氢键“供体”(减少额外状态变量)

         O 原子提供氢键受体位点(但属于相对“弱受体”,且苯并呋喃通常不易被质子化);而苯并呋喃母核本身不带 N–H,因此往往不额外引入“供体位点/易质子化带来的状态变化”。这样更容易把氢键网络与电荷态设计聚焦在刻意放进去的官能团上。

③. 代谢风险要前置管理:把“可能的活化位点”当成设计参数

         含“呋喃样”片段的结构在部分体系里可能发生氧化活化,生成反应性中间体(如环氧化物或相关电亲性物种),与安全性评估相关;因此更适合在先导阶段就同步考虑“堵位点/调电子/换取代或替换母核”的策略,而不是等到后期再补救。

 

4.分类框架:按“饱和度”和“取代位置”整理苯并呋喃家族

4.1 芳香 vs 部分饱和(形状与代谢/溶解度窗口)

 

类别

结构特征

常见研发动机

苯并呋喃(芳香)

平面、共轭强

保留芳香相互作用;做 scaffold hop 与 SAR 系列化

二氢苯并呋喃(部分饱和)

更立体、更“环烷化”

需要更明确的三维体积与向量;降低过度平面化带来的非特异性风险

 

4.2 取代“抓手位点”

 

位点(经验高频)

常承担的角色

通常在解决什么问题

2/3 位

连接口、主取代热点

快速跑 SAR;调整“向量/空间占位”;把药效团接出去

苯环侧(4–7 位)

微调区

调电子与疏水性;处理代谢位点;提高选择性或稳定性

 

5.应用主线:药物发现里苯并呋喃的 3 种高频用法

 

用法

在什么情况下会用

做什么对照

主要看哪些结果,是否“变稳/变可控”

1 骨架替换(Scaffold hop)

活性可以,但溶解度/暴露/选择性/代谢表现波动大

用苯并呋喃替换掉某段芳香模块,做最小结构变化的并行对照

活性/选择性是否保留;溶解度与暴露是否更稳定;清除率与代谢产物谱是否更可解释

2 刚性连接/空间占位(锁几何)

药效团拼接时连接臂太软,构象分布过宽,SAR 不连贯

用苯并呋喃作为薄、平、可取代的稠合连接单元,固定相对几何

SAR 是否更连续;构象/向量是否更一致;是否引入新的代谢软点或清除上升

3 围绕 2/3 位快速系列化(画主 SAR 地图)

需要快速跑一圈主取代,建立“主趋势”再微调

优先围绕 2 位(主热点)/3 位(对照热点)扩展;苯环侧 4–7 位做精修

主 SAR 趋势是否清晰;向量/占位与效应是否可复盘;微调能否针对性解决代谢/选择性问题

 

6.上市药物中的苯并呋喃:3 个可核对例子

 

药物(英文)

公开数据库的结构/分类标注

要点

胺碘酮(Amiodarone)

PubChem 描述其为 benzofuran derivative,并标注其为抗心律失常药。

这是“苯并呋喃母核进入真实药物”的经典例子:在保留稠合芳香形状的同时,引入 O 带来电子/偶极差异,使性质调控有抓手。

决奈达隆(Dronedarone)

PubChem 将其描述为 member of the class of 1-benzofurans,用于心律失常治疗。

与胺碘酮同一“母核家族”的对照很直观:同属苯并呋喃相关骨架,体现“围绕母核做系列化/做对照”的常见研发路径。

苯溴马隆(Benzbromarone)

PubChem 描述其为 member of 1-benzofurans,并用于抗痛风(促尿酸排泄等)相关治疗。

代表“苯并呋喃母核 + 取代系列化”的常见药物构型:便于围绕位点做精修;提示前置关注安全性窗口:苯溴马隆因罕见但严重肝损伤风险,2003 年被原研/赞助方撤回;部分国家其后仍在使用,风险–获益长期被讨论。

 

7.阿拉丁苯并呋喃相关化学品|按科研任务选型导航表(产品表A-C)

 

你的科研任务 / 实验需求

产品表

为什么优先看这张表

抗心律失常相关药物研究:需要 API/对照品、杂质谱/降解、HPLC/LC–MS 定量方法建立

A

这里集中的是真实药物分子与其盐型(游离碱/盐酸盐),最适合做方法学对照、杂质/降解与批次一致性

降尿酸/尿酸转运(URAT1 等)方向:药理评价、机制研究、对照品与定量

A

这里收录了该方向常被用作代表/对照的苯并呋喃药物/先导,便于直接做药效/机制与分析对照

需要比较盐型带来的差异:溶解度、稳定性、制剂/检测窗口(游离碱 vs 盐酸盐)

A

盐型对照集中在表内,适合做盐型筛选逻辑、溶解度/稳定性窗口对比与定量方法验证

受体/代谢研究需要经典工具化合物作阳性对照或方法学基准

A

表内包含常用药理工具化合物盐型,更贴近受体实验/代谢实验与分析方法的“标准对照”

PUVA / 光生物学:UVA 诱导交联、光毒性、光敏反应机理验证,需要 psoralen 类对照

B

这里集中的是补骨脂素(psoralen)及其典型甲氧基衍生物等光敏天然产物,是光生物实验最常用的阳性对照/标准品

需要做“母体 vs 取代体”的光敏对照(例如比较吸收/交联强度/光毒性窗口)

B

表内天然形成“母体—衍生物”对照组合,便于做结构—效应对照与定量分析

苯并呋喃骨架建库/先导优化:想快速跑 SAR,重点在 2/3 位取代系列

C

这里收录卤代、硼源(硼酸/硼酸酯)、腈、醛、羧酸等高频“反应手柄”,最适合系列化扩展

做 Suzuki–Miyaura 偶联:需要稳定硼源与匹配的卤代底物来快速扩展芳基/杂芳基

C

表内同时有卤代入口(2/3 位)与硼源(硼酸/Bpin),可直接配对用于路线筛选与 SAR 扩展

做还原胺化/缩合等快速拼接:希望用最省事的“侧链入口”接出多样性

C

表内的2/3 位醛是最快的侧链入口之一,适合快速构建一组可比对照来验证 SAR 与性质窗口

做酰胺化/酯化拼接片段:需要稳定“拼接手柄”来系统调极性/溶解度

C

2/3 位羧酸集中在表内,是做酰胺/酯最常用的连接点之一,便于系统调参并保持骨架不变

做骨架对照:比较“芳香平面(苯并呋喃)vs 更三维(2,3-二氢苯并呋喃)”对性质/活性的影响

C

表内同时包含芳香母核与部分饱和类似物,适合做“形状/构象窗口”的直接对照实验

需要稠合芳氧杂环作材料/骨架参照或更大稠合体系对照

C

表内包含氧芴(二苯并呋喃)等稠合骨架,可用于作为更大芳氧稠环的参照点

 

表A|药物 API / 药理工具化合物(含盐型对照)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

药物API/对照品|抗心律失常(苯并呋喃骨架药物)

1951-25-3

A353545

胺碘酮

Moligand™, ≥98%

典型苯并呋喃衍生物抗心律失常药;用于 API 研究、分析对照、杂质/降解研究与方法学验证。

药物API/对照品|盐型(溶解度/制剂窗口对照)

19774-82-4

A129574

胺碘酮盐酸盐

≥98%

盐型对照:用于溶解度、稳定性与分析定量方法验证;与游离碱相比更贴近部分制剂/分析语境。

药物API/对照品|抗心律失常(苯并呋喃骨架药物)

141626-36-0

D126565

决奈达隆

Moligand™, ≥98%

苯并呋喃类抗心律失常药;用于药物研究、质量控制与杂质谱/方法学对照,亦可作为苯并呋喃骨架在真实药物中的应用示例。

药物API/对照品|盐型(溶解度/制剂窗口对照)

141625-93-6

D121595

决奈达隆盐酸盐

≥98%(HPLC)

盐型对照:用于盐型筛选、溶解度/稳定性窗口比较、QC 定量与方法学对照;不改变苯并呋喃骨架,仅改变存在形态。

药物API/对照品|抗心律失常相关(苯并呋喃骨架药物)

68-90-6

B353543

苯碘达隆

≥98%

含苯并呋喃的抗心律失常相关药物代表;用于药理研究、对照品与方法学/杂质谱对照。

药物API/对照品|尿酸转运/降尿酸相关(苯并呋喃骨架药物)

3562-84-3

B131634

苯溴马隆

≥98%(HPLC)

含苯并呋喃的代表性药物;用于药理研究、对照品与分析方法开发,也常作为“苯并呋喃骨架 + 取代系列化”的实例参考。

药物API/对照品|尿酸转运/降尿酸相关(苯并呋喃骨架药物)

1477-19-6

B1421263

Benzarone

≥99%

苯并呋喃类药物/先导代表;常用于药理研究、对照品与方法学开发(含苯并呋喃骨架的性质与代谢窗口讨论常用示例)。

药理工具/对照品|β 受体相关(含苯并呋喃片段)

60398-91-6

B650281

Bufuralol hydrochloride

——

常用药理学工具化合物盐酸盐;用于受体/代谢研究、分析对照与方法学验证。

 

表B|光敏天然产物(近邻骨架:呋喃香豆素:PUVA / 光生物学对照)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

光敏天然产物|呋喃香豆素(PUVA/光生物对照)

66-97-7

P101249

补骨脂素

≥98%

psoralen 母体:PUVA/光交联研究的经典对照;用于光生物学、光毒性评估与分析标准。

光敏天然产物|呋喃香豆素(PUVA/光生物对照)

298-81-7

M137749

8-甲氧基补骨脂素

Moligand™, ≥98%

代表性 psoralen 衍生物(8-MOP);用于 UVA 诱导 DNA/蛋白交联相关研究、光敏活性对照与分析定量标准。

光敏天然产物|呋喃香豆素(PUVA/光生物对照)

484-20-8

M101153

佛手苷内酯

Moligand™, ≥98%(GC)

典型呋喃香豆素(psoralen 类)光敏分子;常用于 PUVA/光毒性与光交联机理研究、方法学建立与对照品。

 

表C|合成/偶联积木与骨架参照(母核、卤代、硼源、醛/酸/腈)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

母核/骨架|苯并呋喃母核(构件/片段起点)

271-89-6

B107470

苯并呋喃

≥99%

基础芳香杂环母核;用于构件库/骨架筛选、scaffold hop 对照与苯并呋喃衍生化合成的起始原料。

母核/骨架|部分饱和类似物(形状/立体对照)

496-16-2

D170588

2,3-二氢苯并呋喃

≥98%

苯并呋喃的部分饱和版本(更三维/更“刚性”);用于形状与构象窗口对照、先导优化中降低过度平面化风险的备选骨架。

稠合芳氧杂环|材料/骨架参照(Dibenzofuran)

132-64-9

D100594

氧芴

≥98%

二苯并呋喃(常称“氧芴”)稠合芳氧杂环;常用于有机电子/发光材料骨架、耐热芳香体系研究与合成参照。

偶联积木|卤代入口(高活性偶联底物)

69626-75-1

I589918

2-碘苯并呋喃

≥97%

2 位碘代是高反应性的偶联电亲试剂;用于快速建立 2-取代苯并呋喃系列(Suzuki/Negishi/Stille 等)与路线筛选。

偶联积木|卤代入口(偶联电亲试剂)

54008-77-4

B589404

2-溴苯并呋喃

≥95%

2 位溴代是最常用的偶联底物之一;用于快速建立 2-取代系列并进行性质/活性对照。

偶联积木|卤代入口(偶联电亲试剂)

59214-70-9

B194097

3-溴-1-苯并呋喃

≥97%

3 位溴代用于构建 3-取代苯并呋喃系列;适合与硼酸/硼酸酯等配对做 Suzuki 系列化扩展。

偶联积木|硼酸(Suzuki 常用硼源)

98437-24-2

B120550

苯并呋喃-2-硼酸(含有数量不等的酸酐)

≥98%

2 位硼酸是构建 2-取代苯并呋喃的核心硼源;用于 Suzuki 偶联建立“主系列”,支撑先导优化的快速 SAR 扩展。

偶联积木|硼酸酯(Suzuki 常用、稳定硼源)

796851-30-4

B590207

3-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二噁硼烷-2-基)苯并[b]呋喃

≥98%

典型 Bpin 硼酸酯:用于 Suzuki–Miyaura 偶联快速系列化,便于在苯并呋喃骨架上构建芳基/杂芳基取代以开展 SAR。

合成积木|醛入口(还原胺化/缩合/快速拼接)

4265-16-1

B469207

2-苯并呋喃甲醛

≥97%

2 位醛是高频“快速拼接手柄”;用于还原胺化、缩合与衍生化,便于快速构建侧链并开展 SAR。

合成积木|醛入口(还原胺化/缩合/快速拼接)

4687-25-6

B193503

3-醛基苯并呋喃

≥95%

3 位醛适合做“侧链入口”并保持骨架不变;用于还原胺化/缩合构建多样化取代以进行 SAR 迭代。

合成积木|羧酸入口(酰胺化/酯化/片段拼接)

496-41-3

B170589

苯并呋喃-2-羧酸

≥99%

2 位羧酸是高频“拼接手柄”;用于酰胺化/酯化构建先导系列,便于系统调控极性与暴露窗口。

合成积木|羧酸入口(酰胺化/酯化/片段拼接)

26537-68-8

C355786

苯并呋喃-3-羧酸

≥95%

3 位羧酸用于酰胺化/酯化建立系列;常用于在不改变骨架前提下系统调极性、溶解度与代谢窗口。

合成积木|腈入口(电子调控/后续转化)

41717-32-2

B184446

1-苯并呋喃-2-腈

≥97%

2 位腈提供强吸电子调控与代谢位点/极性窗口调参;亦可作为后续转酸/酰胺/胺等路线的中间体起点。

 

注:以上为阿拉丁代表产品,更多产品规格请关注文末产品清单或可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。

 

更多相关文章,详见下方:

 

测定动物源性食品中硝基呋喃代谢物残留量实验

 

靶点药物发现:数量稀缺,效率低下,其有效性究竟几何?

 

立体药物分子结构的设计革新:螺环骨架

 

新药研发中的点击化学

目录: 技术文章
探索主题: 苯并呋喃

Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《苯并呋喃(Benzofuran)杂环构件指南:从“引入氧原子”到性质更可控的骨架替换与选型导航(表A–C)》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年2月10日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/benzofuran-heteroaromatic-building-block-guide.html
这篇文章对您有帮助吗? Yes No 有 2 人觉得有帮助