丁基脲:性质、应用及实验室使用指南
丁基脲:性质、应用及实验室使用指南
Butylurea is a monosubstituted urea derivative bearing an n-butyl group that serves as a versatile building block in organic synthesis, medicinal chemistry, and materials research.(丁基脲是一种带有正丁基的单取代脲衍生物,是有机合成、药物化学和材料研究中的多功能构建砌块。)
- IUPAC名称
- 1-丁基脲(丁基氨基甲酰胺)
- 分子式
- C5H12N2O
- 分子量
- 116.16 g/mol
- CAS号
- 592-31-4
- 外观
- 白色至类白色结晶固体
- 溶解性
- 可溶于水、乙醇及极性有机溶剂
- 功能类别
- 单取代脲;含氮有机化合物
化学特性与物理性质
丁基脲(CAS 592-31-4),系统命名为1-丁基脲,是一种单烷基取代脲,其中脲氨基上的一个氢原子被正丁基链取代。其分子式为C5H12N2O,分子量约为116.16 g/mol。
在常温条件下,丁基脲为白色至类白色结晶固体。由于含有极性羰基和胺基,该化合物具有适度的水溶性,同时也溶于乙醇、甲醇等低级醇类及其他极性非质子溶剂。与简单脂肪胺相比,该化合物具有较高的熔点,这是脲类化合物的共同特征,源于N–H供体与羰基氧受体之间的分子间氢键作用。
与脲本身相比,正丁基取代基赋予该化合物更高的亲脂性,这可能影响其在生物检测中的分配行为和膜渗透性。研究人员应注意,该化合物具有吸湿性,应密封保存于阴凉干燥处,以防吸潮和分解。
合成与反应性
丁基脲最常见的制备方法是正丁胺与脲的反应,或正丁基异氰酸酯与氨或水的反应。胺与异氰酸或其等价物的缩合是制备单取代脲的经典路线,在学术和工业领域均广泛应用。
作为脲衍生物,丁基脲在两个氮中心均保留了亲核性,能够参与与醛、酮的缩合反应、形成杂环骨架(如Biginelli型反应中的二氢嘧啶酮)的环化反应,以及酰化反应生成酰脲酰胺或相关结构。在强酸或强碱条件下,羰基也可发生水解,重新生成正丁胺和氨基甲酸中间体。
这些反应途径使丁基脲成为制备药理活性杂环化合物和含氮功能化骨架的有用中间体,与药物发现项目密切相关。
实验室应用
丁基脲在多个研究领域均有应用。在药物化学中,它作为构建含脲药效团的砌块,脲基结构广泛存在于激酶抑制剂、除草剂和抗菌化合物等多种生物活性化合物中。脲基团因其能与蛋白质残基形成双齿氢键而备受重视,在基于片段的药物发现中具有重要价值。
在材料科学领域,包括丁基脲在内的烷基脲已被探索用于超分子组装体、凝胶剂和共晶形成剂,这得益于其强氢键供体和受体能力。作为共晶形成剂,它们可调节活性药物成分(API)的晶体堆积方式和溶解度特征。
丁基脲还被用作脲水解动力学研究、土壤氮循环研究中的参考标准品或模型化合物,以及某些生化检测中的氮源。其明确的结构和简单的反应性使其成为研究脲酶及相关水解酶活性的便利模型底物。
安全操作、储存与法规注意事项
在标准实验室条件下,丁基脲通常被认为是低危害化合物,但应始终遵守常规安全操作规范。研究人员在处理固体或溶液时,应佩戴适当的个人防护装备(PPE),包括丁腈手套、安全眼镜和实验服。避免吸入粉尘或气溶胶,称量或转移物料时应在通风良好的区域或通风橱中进行。
储存方面,丁基脲应置于密封容器中,远离潮湿、热源及强氧化剂、强酸强碱等不相容物质。推荐储存温度通常为室温(15–25 °C)的干燥环境;具体储存条件和急救措施请参阅Aladdin Scientific提供的产品专用安全数据表(SDS)。
从法规角度看,丁基脲目前未被主要国际框架列为受控物质,但用户应核实当地法规。废弃处置应遵循机构及当地针对含氮有机化合物的环保法规。使用前请务必查阅最新SDS。
采购与质量规格
Aladdin Scientific以研究级试剂供应丁基脲(SKU:B152704)。评估丁基脲供应商时,需评估的关键质量参数包括:纯度(通常由HPLC或GC报告)、通过NMR或IR光谱确认的结构鉴定、水分含量(卡尔·费休滴定法)以及与应用相关的重金属杂质分布。
对于敏感的合成或生物学应用,研究人员应索取每批次的分析证书(CoA),以确认纯度和关键物理常数。大包装量可按需提供;如需了解报价、货期和定制包装选项,请联系Aladdin Scientific技术销售团队。
每次发货均附有CoA和SDS等完整文件,以支持实验室质量管理体系和法规合规要求。在GMP或GLP条件下工作的研究人员在使用前应确认研究级物料是否满足其特定验证要求。
常见问题
丁基脲在研究中有哪些用途?
丁基脲主要用作药物化学中构建含脲药效团的合成砌块、酶(脲酶)活性研究的模型底物,以及超分子化学和共晶制剂的组成成分。它还被用作土壤氮循环和脲水解动力学研究中的参考化合物。
如何储存丁基脲以保持其稳定性?
丁基脲应密封储存于室温(15–25 °C)的干燥环境中,远离潮湿、强酸、强碱和氧化剂。由于该化合物具有吸湿性,应尽量避免暴露于潮湿空气中。具体储存条件请参阅产品SDS。
哪些溶剂适合溶解丁基脲?
由于含有极性脲官能团,丁基脲可溶于水、乙醇和甲醇,也可溶于DMSO等其他极性有机溶剂。在正己烷或乙醚等非极性溶剂中溶解度有限。
丁基脲与正丁基脲或1-丁基脲是同一种物质吗?
是的。丁基脲、正丁基脲和1-丁基脲均指同一种化合物,CAS号为592-31-4,其中正丁基连接在脲基的一个氮原子上。不同的命名体系和数据库可能交替使用这些名称。
如何索取Aladdin丁基脲的分析证书(CoA)?
您可以携带批次号联系Aladdin Scientific客服团队,索取丁基脲(SKU:B152704)的分析证书。CoA通常也可在Aladdin Scientific官网产品页面下载。
参考文献
- March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 4th ed.; Wiley-Interscience: New York, 1992. (General urea chemistry and monosubstituted urea synthesis)
- Kaur, N. Urea and its derivatives in the synthesis of heterocycles. Synthetic Communications, 2014. (Butylurea and related ureas as heterocycle precursors)
- Sigel, H.; Martin, R. B. Urea as a ligand and its role in hydrogen bonding: a review. Chemical Society Reviews, general reference. (Hydrogen bonding properties of urea derivatives)
- Aladdin Scientific. Product page and Safety Data Sheet for Butylurea, SKU B152704. https://www.aladdin-e.com
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