实验方案(Protocols)

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile操作与应用实验方案

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile是一种双功能活化芳香构建单元,兼具活泼芳基碘和氰基邻位吸电子氟取代基,是钯催化交叉偶联反应及靶向药物化学合成的重要中间体。

化学名称
2-氟-3-碘苯甲腈
货号
F734307
分子式
C₇H₃FIN
分子量
246.01 g/mol
关键官能团
芳基碘、芳基氟、腈基(–CN)
主要应用
钯催化交叉偶联(Suzuki、Sonogashira、Buchwald–Hartwig);药物中间体合成
建议储存条件
密封、低温(2–8°C)、干燥、避光保存

化合物概述与反应活性

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile(CAS待确认;货号F734307)是一种多卤代苯甲腈,芳环上同时具有三种电子导向基团:1位氰基、2位氟原子和3位碘原子。氰基和氟取代基均为强吸电子基,使芳环在氟取代碳处易发生亲核芳香取代反应(SNAr),而C-3位芳基碘则是过渡金属催化交叉偶联反应中优良的亲电偶联伙伴。

C-2氟的SNAr反应与C-3碘的氧化加成的正交反应活性,使化学家能够在单一构建单元上实现连续、化学选择性官能化,这一特性在基于片段的药物发现和杂环合成中极具价值。

安全操作注意事项

尽管详细危害数据应以产品随附的当前安全数据表(SDS)为准,但适用于卤代芳香腈类化合物的一般注意事项如下:

  • 个人防护装备(PPE):佩戴丁腈手套、实验室工作服和安全护目镜。所有称量和操作均应在通风橱中进行。
  • 吸入:芳香腈蒸气可能有害,应始终保持充分通风。
  • 皮肤和眼睛接触:避免直接接触。接触后立即用大量清水冲洗,如刺激持续请就医。
  • 废物处置:按照当地卤代有机废物法规处置残余物。

审核提示:F734307的具体GHS危害和防范说明须在发布前对照官方SDS进行核实。

储存与稳定性

在以下条件下储存2-Fluoro-3-iodobenzonitrile,以维持长期稳定性:

  • 温度:2–8°C(冰箱)。若化合物已溶解,避免反复冻融。
  • 容器:保存于原装密封琥珀色玻璃或HDPE容器中,以减少吸潮和光降解。
  • 气氛:如需长期储存,每次使用后可用干燥惰性气体(氮气或氩气)覆盖保护。
  • 不相容性:远离强氧化剂、强碱和还原剂,以防与腈基或卤素取代基发生反应。

请参阅每批产品的分析证书(CoA)核实实际有效期及已确认的稳定性数据。

溶液配制与典型反应操作

储备液配制:

  1. 确定所需浓度(如0.1–0.5 M)和目标体积。
  2. 在通风橱中使用去皮小瓶称量所需质量的2-Fluoro-3-iodobenzonitrile(MW≈246.01 g/mol)。
  3. 溶于适宜的无水溶剂中。常用溶剂包括无水DMF、THF、二氧六环或乙腈,该化合物在上述溶剂中溶解性良好。
  4. 如需助溶可短暂超声处理。若有可见颗粒,用0.2 µm PTFE注射器过滤器过滤。
  5. 在小瓶上标注化合物名称、货号、浓度、溶剂、日期及配制者姓名缩写。在惰性气氛下于2–8°C保存。

代表性交叉偶联实验方案(Suzuki–Miyaura,通用指导):

  1. 向干燥Schlenk烧瓶中加入2-Fluoro-3-iodobenzonitrile(1.0当量)、所需硼酸(1.1–1.5当量)、Pd催化剂(如Pd(PPh₃)₄或Pd(dppf)Cl₂,2–5 mol%)及碱(如K₂CO₃或Cs₂CO₃,2.0–3.0当量)。
  2. 加入脱气溶剂(DMF/H₂O或二氧六环/H₂O,4:1 v/v)。在N₂或Ar保护下密封烧瓶。
  3. 在80–100°C下搅拌反应12–16 h,以TLC或LC-MS监测反应进程。
  4. 冷却至室温,用乙酸乙酯稀释,水相萃取洗涤,MgSO₄干燥,减压浓缩。
  5. 用柱色谱纯化(硅胶,正己烷/乙酸乙酯梯度洗脱)。

注意:确切条件(催化剂用量、温度、时间)应针对每对具体底物进行优化。芳基氟在标准Suzuki条件下通常保持完整,可用于后续SNAr官能化。

在药物化学与合成化学中的应用

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile独特的取代模式使其在以下研究领域具有特殊价值:

  • 钯催化交叉偶联:芳基碘可高效参与Suzuki–Miyaura、Sonogashira、Negishi和Buchwald–Hartwig反应,实现芳香核的快速多样化。
  • 亲核芳香取代(SNAr):C-2位氟原子在相邻氰基和碘基的活化下,可被胺、烷氧基或硫醇盐取代,生成2-氨基、2-烷氧基或2-硫醚取代的苯甲腈衍生物。
  • 药物中间体:含氟和碘的苯甲腈骨架广泛出现于各类药物发现项目中,尤其是激酶抑制剂、抗真菌药物和CNS活性化合物。氰基可水解为羧酸、还原为胺或转化为四唑生物电子等排体。
  • 放射化学:芳基碘是放射性碘化(¹²³I、¹²⁵I、¹³¹I)的合适前体,可用于制备生物成像研究的放射标记示踪剂。
  • 材料科学:缺电子氟代芳烃可作为有机半导体材料中的受体单元。

常见问题

溶解2-Fluoro-3-iodobenzonitrile推荐使用哪些溶剂?

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile通常溶于常见极性非质子溶剂,如DMF、DMSO、THF、二氧六环和乙腈,在水中溶解度有限。用于反应时,建议使用无水溶剂,以避免氰基水解或对湿敏催化剂产生干扰。

芳基氟和芳基碘是否可以选择性地分别官能化?

是的。C-3位芳基碘在钯催化交叉偶联条件下(如Suzuki、Sonogashira)具有选择性活性,通常优先转化,芳基氟保持完整。C-2位芳基氟在相邻吸电子氰基的活化下,随后可与胺或烷氧基等亲核试剂发生SNAr反应。这种正交反应活性使两个位点的连续、化学选择性官能化成为可能。

推荐的储存条件和预期有效期是什么?

将化合物密封储存于2–8°C干燥避光处,远离不相容试剂。在此条件下,固态芳基碘构建单元通常可稳定保存至少12–24个月;但实际有效期应以具体批次的分析证书(CoA)为准。若观察到变色或分解,应予以丢弃。

2-Fluoro-3-iodobenzonitrile是否适合用作放射性碘化前体?

该化合物中的芳基碘官能团使其成为同位素交换放射性碘化反应的潜在候选物,常用于制备¹²³I、¹²⁵I或¹³¹I标记示踪剂,应用于核医学和生物学研究。具体条件及其在特定放射标记应用中的适用性应由具备资质的放射化学家评估。

哪些钯催化剂对该化合物的交叉偶联反应最为有效?

常用于芳基碘交叉偶联的钯催化剂包括Pd(PPh₃)₄、Pd(dppf)Cl₂、含膦配体的Pd₂(dba)₃以及含SPhos或XPhos的Pd(OAc)₂。催化剂的选择取决于偶联伙伴和反应类型。芳基碘通常是氧化加成活性最高的芳基卤化物,因此较低的催化剂用量(2–5 mol%)往往已足够。建议对每种新的底物组合进行优化。

参考文献

  1. Miyaura, N.; Suzuki, A. Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organoboron Compounds. Chem. Rev. 1995, 95, 2457–2483. doi:10.1021/cr00039a007
  2. Sonogashira, K. Development of Pd–Cu Catalyzed Cross-Coupling of Terminal Acetylenes with sp2 Carbon Halides. J. Organomet. Chem. 2002, 653, 46–49. doi:10.1016/S0022-328X(02)01158-0
  3. Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S. Organic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford, 2012; pp 474–476 (nucleophilic aromatic substitution).
  4. Ametamey, S. M.; Honer, M.; Schubiger, P. A. Molecular Imaging with PET. Chem. Rev. 2008, 108, 1501–1516. doi:10.1021/cr0782426

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.《2-Fluoro-3-iodobenzonitrile操作与应用实验方案》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月15日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/2-fluoro-3-iodobenzonitrile-handling-application-protocol.html