2-溴-5-硝基噻唑:性质、合成与应用
2-溴-5-硝基噻唑:性质、合成与应用
2-Bromo-5-nitrothiazole是一种卤代缺电子噻唑杂环,广泛用作药物化学、农用化学品研究及生物活性化合物制备中的多功能合成构建块。
- CAS编号
- 3034-48-8
- 分子式
- C₃HBrN₂O₂S
- 分子量
- 209.02 g/mol
- 外观
- 淡黄色至黄色结晶固体
- 关键官能团
- C-2溴(亲电取代位点),C-5硝基(吸电子活化基团)
- 主要用途
- 用于交叉偶联反应和亲核芳香取代反应的合成中间体
- 产品编号
- B124453
化学结构与性质
2-溴-5-硝基噻唑属于噻唑类1,3-杂环化合物,在五元芳香环中同时含有硫原子和氮原子。该化合物在2位含有溴取代基,在5位含有硝基,构成高度缺电子的芳香体系。
C-5位的硝基通过强吸电子诱导效应和共轭效应,显著降低整个环上的电子云密度。这种电子活化作用使携带溴原子的C-2碳特别容易发生过渡金属催化的交叉偶联反应中的氧化加成,以及适当亲核试剂的亲核芳香取代(SNAr)反应。
该化合物在室温下通常为淡黄色至黄色结晶固体。由于含有硝基和较重的溴原子,它具有适度的热稳定性,应储存在远离强还原剂和碱的阴凉干燥环境中。
合成与关键反应
2-溴-5-硝基噻唑通常通过5-硝基噻唑的溴化或在受控条件下对2-溴噻唑进行硝化来制备。文献中也报道了两步法——从商业可得的噻唑出发,进行定向硝化,然后在C-2位进行亲电或自由基溴化——但具体反应条件应参照一次文献加以核实。
钯催化交叉偶联:2位的C–Br键可与芳基硼酸(Suzuki–Miyaura)、Negishi试剂以及Buchwald–Hartwig胺化反应顺利进行。环的缺电子特性有利于Pd(0)物种的氧化加成,与电子中性芳基溴化物相比,通常可以在较温和的反应条件下进行。
亲核芳香取代(SNAr):环氮、C-5硝基和噻唑硫的协同吸电子作用使C-2位活化,易被O-、N-和S-亲核试剂置换溴离子,从而直接获得2-氨基-、2-烷氧基-和2-硫醚-5-硝基噻唑衍生物。
硝基还原:对硝基进行受控还原(例如使用铁/乙酸、锌/氯化铵或催化氢化),可得到相应的2-溴-5-氨基噻唑,该产物可进一步用于重氮化、酰化和磺酰胺化反应。
在药物化学与农业化学中的应用
噻唑骨架是众多具有药理活性分子中的优势杂环骨架,包括抗生素(如含噻唑的天然产物)、抗真菌剂和激酶抑制剂。2-溴-5-硝基噻唑通过上述反应作为关键前体,能够快速对该骨架进行多样化修饰。
药物发现:研究人员利用2-溴-5-硝基噻唑,将5-硝基噻唑药效团或(经硝基还原后的)5-氨基噻唑药效团引入候选药物分子。硝基芳烃和硝基杂环化合物对厌氧菌和寄生生物已显示出活性;由该构建块制备的衍生物的具体生物活性应通过实验进行评估。
农业化学研究:硝基噻唑衍生物已在作物保护领域作为杀菌剂和抑菌剂进行了研究。2-溴-5-硝基噻唑为合成新型类似物并进行构效关系(SAR)研究提供了便捷的切入点。
材料科学:包括硝基噻唑在内的缺电子杂芳烃作为推拉式发色团和有机半导体中的受体单元备受关注,但针对该特定化合物的研究尚处于早期阶段。
操作、安全与储存
与所有硝基芳烃和有机溴化合物一样,操作2-溴-5-硝基噻唑时必须遵守适当的实验室安全规程。研究人员在使用前应查阅Aladdin Scientific提供的最新安全数据表(SDS)。
个人防护装备(PPE):建议使用耐化学品手套、安全护目镜和实验室外套。操作应在通风良好的通风橱中进行,以避免吸入粉尘或蒸气。
储存:将其储存在密封容器中,置于阴凉(2–8 °C或按产品标签规定)、干燥的位置,远离不相容物质,包括强还原剂、氧化剂和强碱。避免长时间光照。
废弃处置:按照适用于卤代和含硝基有机废物的地方、国家及机构法规处置废弃物料。
注意:具体危害分类和GHS象形图应参照Aladdin Scientific提供的最新SDS(产品编号B124453)加以核实。
为何选择Aladdin Scientific的B124453
Aladdin Scientific提供高纯度研究试剂2-溴-5-硝基噻唑(产品编号B124453),适用于合成化学应用。每批产品均经过质量控制,符合规定的纯度规格,支持可重复的研究结果。
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常见问题
2-溴-5-硝基噻唑在C-2位可以发生哪些反应?
C-2位的溴是钯催化交叉偶联反应(Suzuki–Miyaura、Negishi、Buchwald–Hartwig胺化)以及与O-、N-和S-亲核试剂发生亲核芳香取代(SNAr)的优良位点。C-5位的吸电子硝基对这两类反应均具有活化作用。
应如何储存2-溴-5-硝基噻唑(B124453)以保持其稳定性?
将该化合物储存在密封容器中,置于阴凉干燥处(通常为2–8 °C或按产品标签规定),远离强还原剂、氧化剂、强碱,并避免长时间光照。请务必查阅最新的SDS以获取最准确和最新的储存指导。
能否在不影响C–Br键的情况下选择性还原2-溴-5-硝基噻唑的硝基?
在受控条件下(例如低温使用铁粉/乙酸或锌/氯化铵体系),可以在保留芳基溴的同时选择性还原硝基。但催化氢化条件可能存在氢解脱卤的风险;具体条件应通过实验优化,并参照文献加以核实。
2-溴-5-硝基噻唑的分子量是多少?
2-溴-5-硝基噻唑(C₃HBrN₂O₂S)的分子量约为209.02 g/mol。
2-溴-5-硝基噻唑是否适合用作药物发现中的药效团构建块?
是的。该化合物可直接引入5-硝基噻唑药效团,或经还原后引入5-氨基噻唑药效团。这两种结构单元均出现在已研究用于抗菌、抗寄生虫及其他治疗应用的生物活性分子中。特定衍生物的生物活性须通过实验加以确认。
参考文献
- Pozharskii, A. F.; Soldatenkov, A. T.; Katritzky, A. R. Heterocycles in Life and Society. Wiley, 2011. (General reference on thiazole pharmacology and synthetic utility.)
- Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry, 2nd ed. Oxford University Press, 2012. (General mechanistic reference for SNAr and cross-coupling reactions.)
- Aladdin Scientific. Product Certificate of Analysis and Safety Data Sheet for 2-Bromo-5-nitrothiazole, SKU B124453. (Available from supplier upon request.)
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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