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3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶:性质与实验指南

3-Chloro-2-fluoro-5-(trifluoromethyl)pyridine是一种卤代缺电子吡啶构建模块,被广泛用作合成农化产品和含氟活性药物成分的亲电中间体。

分子式
C6H2ClF4N
分子量
215.53 g/mol
CAS号
89402-29-9
外观
无色至淡黄色液体
关键官能团
芳香C–F(C-2位)、芳香C–Cl(C-3位)、三氟甲基(C-5位)
反应性类别
亲电芳香卤化物;C-2位氟原子易发生SNAr反应

化学特性与物理性质

3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶(CAS 89402-29-9,Aladdin货号C124354)是一种多氟取代吡啶衍生物,分子式为C6H2ClF4N,分子量为215.53 g/mol。该化合物在吡啶环上含有三个不同的卤素或含氟取代基:3位氯基、2位氟基以及5位三氟甲基(–CF3)。

环氮、C-2位氟、C-3位氯以及C-5位三氟甲基的综合吸电子效应使该芳香体系呈强缺电子特性。这种电子缺乏效应显著降低了环的LUMO能量,有利于亲核芳香取代(SNAr)反应的发生,尤其在C-2位,由于氟能稳定Meisenheimer中间体,因此是首选的离去基团。

该化合物在室温下通常以无色至淡黄色液体形式保存,可与二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基甲酰胺和乙腈等常见有机溶剂混溶,但不溶于水。研究人员应参照每批次随附的最新分析证书核实具体的物理常数(沸点、密度、折射率等)。

合成应用与反应活性

3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶的主要合成用途在于作为多功能亲电构建模块,用于构建与农药化学和药物化学相关的含氟杂环骨架。

亲核芳香取代(SNAr):C-2位氟在温和至中等条件下对氧、氮、硫和碳亲核试剂的取代具有高度活性。这一选择性使化学家能够在C-2位引入多种含杂原子取代基,同时保留C-3位氯用于后续偶联步骤,从而实现序贯官能团化策略。

过渡金属催化的交叉偶联:在C-2位氟经SNAr反应修饰后,C-3位氯可参与钯或镍催化的交叉偶联反应(如Suzuki–Miyaura、Negishi、Buchwald–Hartwig胺化反应)。C–F(SNAr)与C–Cl(交叉偶联)的正交反应活性提供了强大的两步多样化官能团化手段。

农化和医药中间体:含三氟甲基吡啶基团的结构基元广泛存在于商业除草剂、杀菌剂和杀虫剂中,以及CNS活性和抗感染药物候选化合物中,这归因于氟取代基赋予的代谢稳定性、亲脂性调节和增强的膜渗透性。

操作、安全与储存规范

个人防护装备(PPE):在通风良好的通风橱中操作3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶。佩戴防化学品飞溅护目镜、实验服及耐溶剂手套(如丁腈手套或氯丁橡胶手套)。避免吸入蒸气;接触该化合物可能导致呼吸道、眼睛和皮肤刺激。

储存:将其储存于密封容器中,远离水分、热源以及可能与活化C–F键反应的强碱或亲核试剂。建议在惰性气氛(氮气或氩气)保护下于阴凉干燥处(通常为2–8 °C或按产品标签规定)储存,以维持稳定性并防止长期储存过程中的水解或分解。请务必参照最新产品规格书确认储存条件。

废弃物处置:按照适用的地方、区域及国家法规处理含卤素有机溶剂和试剂的废弃物。禁止将废弃物倒入下水道。使用贴有适当标签的废弃物容器,并咨询所在机构的环境健康与安全(EHS)部门。

紧急措施:如发生皮肤或眼睛接触,立即用大量清水冲洗至少15分钟,并及时就医。有关完整的危害分类、急救措施和监管信息,请参阅随产品提供的安全数据表(SDS)。

质量、纯度与采购注意事项

纯度要求:对于大多数合成应用,纯度≥97%(GC)已满足要求。然而,对于灵敏的催化反应或将该化合物用作分析方法参考标准时,可能需要更高纯度等级。研究人员应确认每批次随附的分析证书(CoA)上所述的纯度规格。

分析表征:通常通过GC或HPLC纯度测定、1H和19F NMR光谱以及质谱的组合来确认化合物的身份和纯度。19F NMR谱图具有特别重要的诊断价值:CF3基团和C-2位环氟在特征性不同的化学位移处共振,可实现明确的归属。

从Aladdin Scientific采购:3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶可通过Aladdin Scientific(货号C124354)购买。放大规模所需的大批量或定制纯度产品可应需求提供。如需了解交货周期、批量定价和库存情况,请联系Aladdin客户服务团队。使用前请务必下载并审阅产品SDS和CoA。

常见问题

3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶中亲核取代反应最活泼的位点是哪里?

C-2位的氟取代基是SNAr反应中最活泼的位点。氟是亲核芳香取代反应中最佳的离去基团,因为它能最有效地稳定阴离子型Meisenheimer中间体,且其位置与吸电子环氮相邻,进一步活化了该位点。胺类、烷氧基负离子和硫醇盐等亲核试剂均可在温和条件下取代C-2位氟。

C-3位氯能否参与钯催化的交叉偶联反应?

是的。C-3位芳基氯在选用适当配体和条件以活化相对较低活性的芳基氯键的前提下,可参与钯催化的交叉偶联反应,如Suzuki–Miyaura硼酸偶联、Negishi有机锌偶联和Buchwald–Hartwig胺化反应。C–F与C–Cl的正交反应活性允许序贯使用:先在C-2位进行SNAr反应,再在C-3位进行交叉偶联,从而实现对骨架的高效多样化修饰。

应如何储存3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶以确保长期稳定性?

该化合物应在惰性气氛(氮气或氩气)保护下储存于密封容器中,置于阴凉干燥处,通常为2–8 °C或按产品标签规定。应避免接触水分、强碱和亲核试剂,因为这些物质可能引发C–F键水解或化合物分解。请务必参阅产品SDS和CoA,以获取针对您所购批次的最新储存建议。

三氟甲基吡啶骨架在农化和医药研究中为何如此重要?

三氟甲基和环上额外的氟取代基赋予化合物多种有益特性:增强对氧化降解的代谢稳定性、改善膜渗透性、调节亲脂性(logP),以及通过静电和范德华相互作用增强与生物靶标的结合。这些特性使含三氟甲基吡啶基团的化合物在农药活性成分和医药化学候选药物领域极具吸引力。

参考文献

  1. Chambers, R. D. Fluorine in Organic Chemistry. Blackwell Publishing, 2004. (General reference on fluorinated aromatic compounds and SNAr reactivity.)
  2. Gouverneur, V.; Seppelt, K. Introduction: Special Issue on Fluorine Chemistry. Chemical Reviews, 2015, 115 (2), 563–565. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00019
  3. Leroux, F. R.; Manteau, B.; Vors, J.-P.; Pazenok, S. Trifluoromethyl ethers—synthesis and properties of an unusual substituent. Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2008, 4, 13. (Background on fluorinated heterocycles in agrochemistry.) doi:10.3762/bjoc.4.13
  4. Aladdin Scientific. Product Specification Sheet and Safety Data Sheet for 3-Chloro-2-fluoro-5-(trifluoromethyl)pyridine, SKU C124354. (Consult current lot documentation for verified physical data.)

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.《3-氯-2-氟-5-(三氟甲基)吡啶:性质与实验指南》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月4日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/3-chloro-2-fluoro-5-trifluoromethyl-pyridine-properties-lab-guide.html