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吡嗪是什么:结构特点、命名辨析、应用场景与试剂选型导航路线图(附产品表1-4)

1.为什么会在“药物、材料、食品香气”里反复遇到吡嗪?

        你闻到咖啡、烘焙坚果、可可粉那种“烘烤/坚果/焦香”的气味时,背后常见的一类关键挥发物就是烷基取代吡嗪(alkylpyrazines),它们在美拉德反应(Maillard reaction)等热加工过程中大量生成,对风味贡献显著。

        在科研与工业里,吡嗪又是典型的含氮芳香杂环骨架:它既能作为药物分子中的“可调电子模块”,也能作为配位化学与材料化学里的“含氮配位点/桥联单元”。

        直观的例子是:一线抗结核药吡嗪酰胺(pyrazinamide, PZA)含有吡嗪环,是结核联合治疗中的关键药物之一;其突出价值常与病灶酸性/炎症微环境中对耐受或非生长状态菌群的‘灭菌活性(sterilizing activity)’相关,因此被认为是标准方案缩短疗程的重要组成因素之一。

 

2.吡嗪与“paradiazines”到底对应什么?

1. 吡嗪(pyrazine)是一种六元芳香杂环,环上有两个氮原子,位于对位(1,4-位)。

 

 

 

2. 因为两个氮原子在“对位(para)”关系上,吡嗪也可写作:1,4-diazine 或 p-diazine(对二氮杂苯)。 在数据库/旧文献中也会出现 paradiazine(Paradiazine)等写法,但现代教材与论文更常用 pyrazine / 1,4-diazine 。

3. 需要区分:“diazines(二氮杂苯)”不是只有吡嗪一种,还包括另外两种位置异构体:

a) 1,2-二氮杂苯:pyridazine(哒嗪/邻二氮杂苯)

b) 1,3-二氮杂苯:pyrimidine(嘧啶/间二氮杂苯)

c) 1,4-二氮杂苯:pyrazine(吡嗪/对二氮杂苯)

 

名称

常用英文名

氮的位置(编号)

常用别名/说明

一句话识别

哒嗪

Pyridazine

1,2-Diazine

邻二氮杂苯

两个 N 挨着(1,2)

嘧啶

Pyrimidine

1,3-Diazine

间二氮杂苯

两个 N 隔一个碳(1,3)

吡嗪

Pyrazine

1,4-Diazine

对二氮杂苯;p-Diazine / para-Diazine / Paradiazine

两个 N 正对(1,4)

 

3.吡嗪的结构特色

吡嗪的结构关键点可以用以下三点把握:

1. “双氮让环更缺电子”

        两个环内氮原子整体上会拉走芳香环的电子密度,使吡嗪呈现电子贫乏(electron-deficient)特征。

2. “因此它是弱碱,也更偏向当‘受体’”

        含氮芳香杂环的孤对电子可以接受质子或与金属配位;但吡嗪因为‘双氮诱导效应’,整体碱性通常弱于吡啶(吡嗪共轭酸 pKa≈0.6,吡啶共轭酸 pKa≈5.2;数值会随溶剂/离子强度略有差异),更常以“氢键受体/配位受体”的方式参与分子识别。

3. “两个氮=两个抓手:配位与构型可设计”

        吡嗪既可以作为单齿配体,也常作为桥联双齿配体把两个金属中心“连起来”,从而构建配位聚合物、分子导线式结构或功能材料。

 

4.吡嗪相关产品有什么特点?

吡嗪类产品不仅重要,而且属于“跨学科高复用率”的杂环家族。从“买试剂/做研究”的角度,吡嗪类产品的共同特点通常体现在:

1. 通用骨架价值高:吡嗪环是很多分子设计的“可复用模块”,既能用于药物先导,也能用于材料与配位体系。

2. 可衍生化空间大:通过在环上引入卤素、氨基、羧基、腈基等官能团,可以快速把吡嗪变成“可偶联、可取代、可成盐、可配位”的构建块。

3. 电子效应清晰、可预测:电子贫乏使其在某些取代反应与分子相互作用设计中更易“算得准”。

4. 在应用端“落地面广”:食品香气(烘烤风味)、药物(抗结核代表)、配位/材料(桥联与电子受体片段)三条主线都很成熟。

 

5.吡嗪相关产品如何分类

 

产品大类(按用途)

代表性例子

关键结构/性质线索

典型用途(科研任务)

母核与简单取代吡嗪

Pyrazine;甲基/乙基/二甲基吡嗪等(Alkylpyrazines)

基础 1,4-二氮芳香环;烷基取代常更易挥发、风味更突出

基础理化对照;食品风味/挥发物研究(美拉德反应、GC-MS 指纹)

可进一步官能团化的“构建块”

卤代吡嗪(氯/溴/氟取代);氨基吡嗪等

有可反应“把手”(卤素、-NH₂ 等)便于偶联/取代

杂环拼装;药物化学先导合成;构建库化合物

极性衍生物(调溶解/成盐)

吡嗪羧酸;吡嗪酰胺类(如 Pyrazinamide 类)

-CO₂H/-CONH₂ 等提升极性,便于成盐、改善溶解性

盐型/溶解性优化;药物相关研究;代谢与分析方法开发

N-氧化物与电子效应调控类

Pyrazine N-oxide 等

N→O 改变电子分布与配位/反应特征

反应机理研究;配位/材料方向电子效应调控

稠合体系(扩展 π 体系)

Quinoxaline(苯并吡嗪,Benzopyrazine)等

π 系统更大,常带来更强的共轭与更丰富的性质

药物先导骨架;光电/功能材料;配位组装

分析/定量用标准品

同位素标记吡嗪(如 Pyrazine-d₄ 等)

适合作内标,提升 GC/LC-MS 定量可靠性

风味组学、代谢组学与质量控制的定量/溯源

 

6.吡嗪的典型应用:把“结构特点”落到具体场景里

6.1 食品与香气化学:烘烤风味的“关键拼图”

1. 多种吡嗪衍生物在烘焙、烘烤、炒制食品中出现,和“坚果、烘烤、可可、谷物”香气密切相关。

2. 在研究上,常见任务包括:美拉德反应路径解析、风味生成调控、GC-MS 定量与风味指纹等。

 

6.2 药物化学与抗感染:从骨架到真实临床药

1. 吡嗪酰胺(pyrazinamide, PZA)是结核病联合治疗中的关键药物之一,对“非复制/持留状态”的结核杆菌具有独特作用机制意义。经典观点认为 PZA 需被细菌 pncA/pyrazinamidase 活化为 pyrazinoic acid(POA) 才能发挥作用;其作用环节被认为较复杂,仍在持续完善中(不同研究会强调不同靶点/通路)。

2. 吡嗪环本身常被用作“可提供氢键受体、可调电子、可调极性”的片段,帮助分子在靶点结合与理化性质之间取得平衡。

 

6.3 配位化学与材料:两个N让它成为“桥联与组装”高手

        吡嗪能以单齿/桥联方式与金属配位,构筑多核络合物、配位聚合物或具有电子耦合特征的体系,是无机与材料方向常见的“连接体”。

 

6.4 天然产物与药理研究:典型例子“川芎嗪(TMP/ligustrazine)”

        四甲基吡嗪(tetramethylpyrazine, TMP,川芎嗪)是来源于川芎等的代表性吡嗪类天然成分之一,围绕其药理机制与临床应用有较多综述研究。

 

7.安全与存放要点

        吡嗪及其部分衍生物可能具有刺激性与一定挥发性;用于风味/挥发物实验时尤其要注意密闭、低温、避光、通风与个体防护。同位素标记品也常带有明确的危险性分类提示。

 

8.产品导航表|按科研任务/实验需求快速定位吡嗪(Pyrazine)相关标准品、构建块与配体(对应表1–表4)

 

科研任务/实验需求

需要的关键结构/性质线索

建议优先查看的产品表

表内能找到什么

做食品/香精/酒类等挥发物与香气定量(GC–MS/GC–O)

关注烷基吡嗪(烘焙/坚果香)与甲氧基吡嗪(青椒/草本,阈值极低;以 IBMP 为例,水中感官阈值可到几 ng/L 量级,不同基质/体系会有范围差异);需要同位素内标提升定量可靠性

表1

2-甲基、二甲基、三甲基、四甲基、乙基/乙基甲基/乙基二甲基吡嗪;2-乙酰基吡嗪;甲氧基吡嗪(IBMP/IPMP/2-甲氧基-6-甲基);吡嗪母核与 吡嗪-d4 内标

建立/验证GC/LC 方法学(保留时间、响应因子、线性、回收率)

优先选择母核+代表性取代物覆盖极性/挥发性范围;做绝对定量时加内标

表1(为主)

从母核吡嗪到典型风味吡嗪/甲氧基吡嗪的“标曲组合”;吡嗪-d4 用于校正基质效应与仪器漂移

做吡嗪骨架的快速衍生化/取代位点探索(SNAr/一锅引入胺、硫醇、醇等)

选氯代/多氯代吡嗪(更适合 SNAr);看你要的取代位点:2-、2,3-、2,5-、2,6- 与四氯平台

表2

2-氯、2,3-二氯、2,5-二氯、2,6-二氯、四氯吡嗪等“亲电底盘”,用于构建取代吡嗪库

做吡嗪骨架的交叉偶联建库(Suzuki/Negishi/Buchwald 等)

选溴代/二溴代更通用;需要把“吡嗪-2-基”直接接到芳环/杂芳上可用硼酸

表2(卤代) + 表3(硼酸)

2-溴、2,5-二溴、2,6-二溴吡嗪;以及 (吡嗪-2-基)硼酸(Suzuki 常用)

合成中需要一个“可继续变换”的官能团把手(后续做酰胺/还原胺化/水解/配位)

想做酰胺:选吡嗪羧酸/二羧酸;想做还原胺化/席夫碱:选吡嗪-2-甲醛;想调电子/继续转化:选氰基、N-氧化物

表3

2-吡嗪羧酸、2-吡嗪羧酸甲酯、2-甲醛、2-氰基、吡嗪 N-氧化物/1,4-二氧化物;以及多羧酸系列

做MOF/配位聚合物/金属络合(需要 N 位点 + 羧酸锚点/多连接度)

需要“连接体”就选二羧酸/四羧酸(连接度更高、结构更刚性);需要强受体/可调电子结构可关注 N-氧化物

表3(为主) + 表4(配体扩展)

吡嗪-2,3/2,5/2,6-二羧酸、吡嗪四羧酸等 MOF 链接体;配体扩展可接表4(联吡嗪、多吡啶型配体)

做过渡金属配合物/发光/电化学材料(多 N 配位位点)

需要多齿 N 配体:优先选联吡嗪或四-2-吡啶基吡嗪;用于构建螯合/自组装体系

表4

2,2′-联吡嗪(bipyrazine)与四-2-吡啶基吡嗪等多氮配体,用于配合物、光物理/电化学研究

做的是喹喔啉/并环二氮杂芳方向(药化/材料)

目标不是单吡嗪,而是并环(quinoxaline)及其羧酸、二羟基、N-氧化物等衍生

表4

喹喔啉母核及 2-喹喔啉羧酸、2,3-二羟基喹喔啉、喹喔啉 1,4-二氧化物

做药物分析/活性参比/对照实验(含吡嗪药物)

需要高纯参比品;关注是否为盐形/水合物(影响称量与溶解度),并按你的检测体系配内标或相近结构物

表4(为主) + 表1(方法学/内标辅助)

法匹拉韦、吡嗪酰胺、阿米洛利盐酸盐水合物等参比;必要时用表1 的母核/内标辅助方法学验证

 

表1|香气/挥发物标准:烷基吡嗪、甲氧基吡嗪与母核/内标(GC–MS/GC–O 常用)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

母核吡嗪(基础参比)

290-37-9

P109613

吡嗪

≥99%

最基础吡嗪母核;用于方法学参比(GC/LC)、合成路线起始原料与杂芳电子性质/配位模型研究

母核吡嗪(同位素内标)

1758-62-9

P346218

吡嗪-d4

≥98 atom% D,≥98%

稳定同位素内标;用于 GC/LC–MS 定量吡嗪及其衍生物,校正基质效应、回收率与仪器漂移

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

109-08-0

M158369

2-甲基吡嗪

≥98%(GC)

烘烤/坚果香常见挥发物;常用于 GC–MS 方法建立、香气定量与反应生成路径研究

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

5910-89-4

D106292

2,3-二甲基吡嗪

≥98%

烘焙/坚果香代表分子;用于食品风味、香精配方与 GC–MS 定量对照

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

123-32-0

D106345

2,5-二甲基吡嗪

≥98%

烘焙香气常见成分;用于香气组学/风味定量与标准谱库建立

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

108-50-9

D154789

2,6-二甲基吡嗪

≥98%(GC)

烘焙香常见成分;用于食品/香精挥发物分析与加热反应体系(美拉德)研究对照

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

14667-55-1

T106601

2,3,5-三甲基吡嗪

≥99%

典型“烘烤/焦香”风味分子;用于食品风味、烘焙与咖啡挥发物分析标准

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

1124-11-4

T111263

2,3,5,6-四甲基吡嗪

≥98%

典型烘焙香成分;用于风味化学标准与挥发物谱图建立(尤其在烘焙/咖啡样品中)

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

13925-00-3

E156371

2-乙基吡嗪

≥99%(GC)

烘焙香/坚果香常见挥发物;用于香气组学(GC–MS/GC–O)与风味配方研究的标准品

风味烷基吡嗪(香气/挥发物标准)

15707-23-0

E105685

2-乙基-3-甲基吡嗪

≥99%

烘焙/坚果香关键成分之一;用于香气定量、加热反应(美拉德)体系研究的对照物

风味烷基吡嗪(香气分析标准)

27043-05-6

E133774

2-乙基-3,5(6)-二甲基吡嗪

分析标准品, 异构体混合物

典型“烘焙/坚果/可可”香气成分;用于食品风味研究与 GC–MS 定性/定量对照(异构体混合物更贴近真实样品)

风味官能化吡嗪(羰基把手)

22047-25-2

A100996

2-乙酰基吡嗪

≥99%

美拉德反应标志性香气物质之一;用于风味研究;羰基也便于做缩合/还原等合成衍生

甲氧基吡嗪(青椒/草本痕量标准)

2882-21-5

M697884

2-甲氧基-6-甲基吡嗪

≥97%

具有明显“青绿/草本”气味;用于香气痕量分析与感官阈值/释放行为研究的标准品

甲氧基吡嗪(青椒/草本痕量标准)

25773-40-4

I135731

2-异丙基-3-甲氧基吡嗪

≥98%(GC)

“青椒/青草”气味关键物质;用于酒类/果蔬香气痕量定量与感官关联研究

甲氧基吡嗪(青椒/草本痕量标准)

24683-00-9

I137130

2-异丁基-3-甲氧基吡嗪

≥99%

极低阈值“青椒/草本”气味来源;葡萄酒/农产品挥发物痕量分析(GC–MS/GC–O)常用标准

 

表2|卤代/强卤化吡嗪:SNAr/交叉偶联亲电构建块(快速搭建取代吡嗪)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

卤代吡嗪(亲电构建块)

14508-49-7

C124227

2-氯吡嗪

≥98%

经典吡嗪卤代起始原料;可用于 SNAr 引入胺/醇/硫醇,或用于偶联反应构建取代吡嗪

卤代吡嗪(亲电构建块)

56423-63-3

B135014

2-溴吡嗪

≥97%

溴代位点利于 Pd 催化偶联(Suzuki/Buchwald 等);常用来构建 2-取代吡嗪库

卤代吡嗪(亲电构建块)

4858-85-9

D123437

2,3-二氯吡嗪

≥98%(GC)

电子贫乏卤代吡嗪,适合 SNAr 取代或交叉偶联;用于快速搭建 2,3-二取代吡嗪骨架

卤代吡嗪(亲电构建块)

19745-07-4

D175458

2,5-二氯吡嗪

≥97%

用于选择性 SNAr 或交叉偶联,快速进入 2,5-二取代吡嗪系列(先导分子/材料单元常见)

卤代吡嗪(亲电构建块)

4774-14-5

D123438

2,6-二氯吡嗪

≥98%

适用于 SNAr 选择性取代或偶联;用于构建 2,6-二取代吡嗪(药化/材料常见连接方式)

卤代吡嗪(亲电构建块)

23229-26-7

D154926

2,5-二溴吡嗪

≥98%(GC)

溴代位点利于 Suzuki/Negishi 等偶联;用于构建 2,5-二取代吡嗪与多取代杂芳骨架

卤代吡嗪(亲电构建块)

23229-25-6

D138534

2,6-二溴吡嗪

≥95%

适于双位点交叉偶联,构建对称或 2,6-二取代吡嗪;常用于材料/配体骨架延伸

强卤化吡嗪(SNAr 平台)

13484-50-9

P587029

四氯吡嗪

≥97%

强吸电子、多氯位点适合逐步 SNAr 取代;用于快速引入胺/硫醇/醇等,构建高度取代吡嗪骨架

 

表3|官能化吡嗪构建块:氨基/氰基/醛/羧酸(酯)/N-氧化物与多羧酸(合成与配位研究高频)

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

氨基吡嗪(胺化平台)

5049-61-6

A111242

氨基吡嗪

≥99%

常用含氮杂芳胺构建块;便于酰化/磺酰化/成环,引入氢键位点,药物化学中高频中间体

氨基吡嗪(多胺构建块)

13134-31-1

D190531

2,3-二氨基吡嗪

≥97%

双胺位点便于酰化/环化/缩合,引入多重氢键作用;常用于药物化学与配位配体构建

氨基吡嗪(多胺构建块)

41536-80-5

D303681

2,6-二氨基吡嗪

≥95%

2,6-二胺位点便于双官能化与成环;用于药物化学构建多氢键片段或作为 N,N 配位构建单元

吡嗪官能化构建块(氰基)

19847-12-2

P121629

2-氰基吡嗪

≥99%

强吸电子基团调控骨架电子性质;腈基可进一步水解/还原等转化,常用于药物/农化构建块合成

吡嗪官能化构建块(醛)

5780-66-5

P176847

吡嗪-2-甲醛

≥97%

醛基便于还原胺化/缩合(席夫碱)与构建含吡嗪配体;常用于药化与配位化学衍生

吡嗪官能化构建块(单羧酸)

98-97-5

P106883

2-吡嗪羧酸

≥98%

常用含吡嗪羧酸片段;用于与胺偶联制备酰胺(药物化学高频),亦可作配位/络合锚点

吡嗪官能化构建块(羧酸酯)

6164-79-0

M158371

2-吡嗪羧酸甲酯

≥97%(GC)

羧酸酯便于后续水解/酯交换/酰胺化;作为合成中间体用于导入吡嗪-2-羧酰类片段

母核衍生物(N-氧化物)

2423-65-6

P168941

吡嗪-N-氧化物

≥97%

常用中间体与电子效应模型;用于研究 N-氧化对芳杂环反应性/配位性影响,亦可作为进一步取代前体

母核衍生物(双N-氧化物)

2423-84-9

P348162

吡嗪1,4-二氧化物

≥95%

双 N-氧化提高电子受体特性;用于氧化还原/电子结构研究,也可作为进一步还原或取代衍生的前体

吡嗪多羧酸(配体/MOF 链接体)

122-05-4

P163010

2,5-吡嗪二羧酸

≥97%

二羧酸提供多齿配位与刚性骨架;常用于 MOF/配位聚合物链接体与金属络合研究

吡嗪多羧酸(配体/MOF 链接体)

940-07-8

P195960

吡嗪-2,6-二羧酸

≥95%

线性刚性二羧酸链接体;常用于构建规则孔道的 MOF/配位聚合物,并用于金属络合与结构-性能研究

吡嗪多羧酸(配体/MOF 链接体)

89-01-0

P100816

吡嗪-2,3-二羧酸

≥97%

邻位二羧酸增强多点配位能力;用于金属络合、MOF/配位聚合物构筑与酸性官能团调控研究

吡嗪多羧酸(高配位度配体)

43193-60-8

P701479

吡嗪四羧酸

≥97%

多羧酸提供高连接度与强配位能力;常用于 MOF/配位网络、金属离子络合与多孔材料构筑

偶联试剂(吡嗪硼酸)

762263-64-9

B634503

(吡嗪-2-基)硼酸(含不等量的酸酐)

≥97%

Suzuki 偶联常用试剂;用于把“吡嗪-2-基”并入芳基/杂芳体系,快速构建药化/材料骨架

 

表4|药物/并环衍生物与配位配体:生物活性参比、喹喔啉系列与多氮配体

 

分类

Cas编号

阿拉丁货号

名称

规格或纯度

产品特色与应用

吡嗪类药物/生物活性参比

259793-96-9

F303252

法匹拉韦

Moligand™, ≥99%

含吡嗪骨架的抗病毒小分子;用于药物分析方法开发、质量控制与体外活性/代谢研究的参比物

吡嗪类药物/生物活性参比

98-96-4

P129219

吡嗪酰胺

Moligand™, ≥98%

抗结核经典吡嗪酰胺类;常用于药物定量分析、溶出/稳定性研究与代谢相关实验参比

吡嗪类药物/生物探针

2016-88-8

A131615

阿米洛利盐酸盐水合物

≥98%

含吡嗪环的离子转运抑制剂;常用于细胞生理实验(如 ENaC/NHE 等相关通路)工具化合物与方法学参比

喹喔啉骨架(并环二氮杂芳)

91-19-0

Q160826

喹喔啉

≥99%(GC)

常见并环二氮杂芳骨架;用于药物化学/材料化学(电子受体、发光骨架)与合成中间体参比

喹喔啉衍生物(含羟基)

15804-19-0

D123522

2,3-二羟基喹喔啉

≥98%

含 2,3-二羟基并环二氮杂芳;可作合成中间体,也常用于研究取代对并环体系电子/配位性质的影响

喹喔啉衍生物(羧酸构建块)

879-65-2

Q113505

2-喹喔啉羧酸

≥97%

并环二氮杂芳+羧酸“双功能把手”;用于酰胺化引入药物片段,或作为配位锚点用于配合物研究

喹喔啉衍生物(N-氧化并环)

2423-66-7

Q404967

喹喔啉1,4-二氧化物

≥95%

含 N-氧化并环结构;常用于药物活性筛选研究与红氧性质/电子效应研究,也可作为并环衍生化前体

配位/材料用吡嗪配体(联吡嗪)

10199-00-5

B152418

2,2′-联吡嗪

≥97%(GC)

双吡嗪 N,N 配位片段;常用于过渡金属配合物、配位聚合物/MOF 构筑与电化学/光物理研究

配位/材料用多齿配体

25005-97-4

T337877

四-2-吡啶基吡嗪

≥94%

多 N 位点强螯合配体;用于过渡金属配合物、发光/电化学材料与配位自组装体系构筑(常见“多吡啶”型配体)

 

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:

 

吡啶酮在药物设计中的“性质旋钮”:互变体、氢键图谱到产品选型(表A–C)

 

从哌啶到吡啶:2013–2023 FDA 小分子新药里“最常见含氮杂环”更替与选型导航(表1–4)

 

2-甲基吡啶-硼烷(2-Picoline·BH₃)还原胺化指南:替代 NaBH₃CN 的工艺动机、适用窗口与放大收尾要点(含产品表1–表3)

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探索主题: 吡嗪 美拉德反应

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.《吡嗪是什么:结构特点、命名辨析、应用场景与试剂选型导航路线图(附产品表1-4)》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年3月10日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/what-is-pyrazine-structural-features-naming-clarification-application-scenarios.html
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