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氰乙酸丁酯:性质、用途及实验指南

氰乙酸丁酯是一种反应性活性亚甲基酯,广泛用于有机合成中,作为缩合反应、杂环合成和药物中间体制备的多功能构建模块。

CAS号
5459-58-5
分子式
C7H11NO2
分子量
141.17 g/mol
外观
无色至淡黄色液体
关键官能团
活性亚甲基(–CH2–)两侧含腈基(–CN)和酯基(–COO–)
主要应用
克脑文盖尔缩合反应、杂环化合物及药物中间体合成

化学性质与结构

氰乙酸丁酯(CAS 5459-58-5)是氰乙酸的正丁酯,分子式为C7H11NO2,分子量约为141.17 g/mol。其结构中心为活性亚甲基(–CH2–),两侧分别为腈基(–CN)和酯羰基(–COO–)两个强吸电子基团。这种排列显著降低了亚甲基质子的pKa,使其酸性增强,易被弱碱夺取。该化合物在室温下为无色至淡黄色液体,具有适中的粘度,可与乙醇、丙酮、二氯甲烷等常用有机溶剂互溶,但与水的互溶性有限。强吸电子基团赋予亚甲基碳显著的亲电反应性,以及去质子化后形成的碳负离子的亲核特性。

有机合成中的应用

氰乙酸丁酯是有机合成化学中的核心试剂,因其活性亚甲基的高反应性而备受重视。主要应用包括:

  • 克脑文盖尔缩合:在温和胺碱(如哌啶、乙酸铵)存在下,该试剂可与醛、酮发生克脑文盖尔缩合,生成亚烷基氰乙酸酯,是进一步转化的重要中间体。
  • 杂环合成:氰乙酸丁酯作为C–C和C–N键形成伙伴,用于构建吡啶、嘧啶、噻吩及其他含氮或含硫杂环化合物,在药物化学中应用广泛。
  • 迈克尔加成:作为活性亚甲基供体,可与α,β-不饱和羰基化合物等迈克尔受体发生1,4-加成反应,提供具有腈基和酯基两个正交官能团的β-取代产物,便于进一步修饰。
  • 药物中间体合成:该化合物用于制备药物骨架、染料中间体和农药前体,其中腈基可进一步水解、还原或环化。

操作、储存与安全

正确操作和储存氰乙酸丁酯对于保持试剂完整性和确保实验室安全至关重要。

储存:置于密封容器中,存放于阴凉、干燥、通风良好的区域,远离热源、点火源及强氧化剂、强碱等不相容物质。建议在2–8 °C冷藏保存以确保长期稳定性。开封后在惰性气体(氮气或氩气)保护下储存,以防止水分进入导致酯基水解。

个人防护装备(PPE):操作时应佩戴合适的耐化学品手套、安全护目镜并穿实验室防护服。在通风良好的通风橱内操作,以避免吸入蒸气,因腈基官能团可能带来吸入危害。

废弃处置:按照地方、地区和国家关于含有机腈溶剂废弃物的法规进行处置,切勿直接倒入下水道。

注意:使用前请务必查阅Aladdin Scientific提供的最新安全数据表(SDS),以获取最新的危害分类、急救措施和法规信息。

纯度、规格与质量

对于研究应用,试剂纯度对于可重复的实验结果至关重要。Aladdin Scientific供应氰乙酸丁酯(货号:B133488),具有明确的纯度规格,适用于合成和分析用途。研究人员在选择批次时应核实以下参数:

  • 纯度:通过分析证书(CoA)确认标注纯度,通常采用GC或HPLC进行测定。
  • 水分含量:低水分含量对于对质子杂质敏感的反应尤为重要;如有条件,请查阅卡尔费休滴定数据。
  • 颜色与外观:合格批次应呈现无色至淡黄色;明显变色可能提示降解或氧化。
  • 批次可追溯性:Aladdin Scientific提供批次特定的CoA,以支持学术和工业环境中的可重复性及合规性文件要求。

如需大批量采购、定制纯度规格或特定分析数据需求,请联系Aladdin Scientific技术支持团队。

常见问题

氰乙酸丁酯作为活性亚甲基化合物有何优势?

氰乙酸丁酯含有一个被腈基和酯基夹持的亚甲基。这两个吸电子取代基协同作用,显著增强C–H键的酸性,使其易被弱碱去质子化,生成稳定的碳负离子,可作为多功能亲核试剂参与缩合、迈克尔加成和环化反应。

如何储存氰乙酸丁酯以延长其保质期?

将氰乙酸丁酯置于惰性气体(氮气或氩气)保护的密封容器中,在2–8 °C条件下储存,远离水分、强氧化剂和强碱。避免反复冻融循环,尽量减少与空气和光线的接触,有助于长期保持纯度。

哪些反应常以氰乙酸丁酯作为关键试剂?

氰乙酸丁酯最常用于与醛或酮的克脑文盖尔缩合反应、与α,β-不饱和化合物的迈克尔加成反应,以及合成吡啶、嘧啶等杂环骨架的环缩合反应。它也是药物和农化中间体的重要构建模块。

氰乙酸丁酯与氰乙酸乙酯有何区别?

两者均为具有相似反应活性的活性亚甲基氰乙酸酯,主要区别在于酯基上的烷基链——乙基与正丁基。较长的丁基链增加了亲脂性,可能影响特定体系中的溶解性和反应动力学。两者之间的选择通常取决于目标产物的预期性质或后续转化需求。

参考文献

  1. March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 4th ed.; Wiley-Interscience: New York, 1992. (General reference for active methylene chemistry and Knoevenagel condensation.)
  2. Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford, 2012. (Textbook-level discussion of Michael additions and condensation reactions.)
  3. Aladdin Scientific. Product Data Sheet: Butyl Cyanoacetate, SKU B133488. (Accessed via Aladdin Scientific official website.)

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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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.《氰乙酸丁酯:性质、用途及实验指南》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月5日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/butyl-cyanoacetate-properties-uses-lab-guide.html
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