4-kloro-4'-fluorobutirofenon CAS 3874-54-2

Je osnovna surovina za sintezo različnih psihotropnih zdravil. Njegovi karbonilni in klorovi atomi lahko uvedejo različne funkcionalne skupine s selektivnimi reakcijami za izgradnjo kompleksnih molekul zdravil.
1. Sinteza antipsihotikov
Haloperidol: Kot tipično antipsihotično zdravilo se pri sintezi haloperidola 4-klorofenilpiperazin refluktira v raztopini acetonitrila pod katalizo natrijevega jodida (NaI) in natrijevega bikarbonata (NaHCO3) 22 ur, da nastane ciljni produkt.

Ta pot učinkovito konstruira skelet butirofenona v molekuli zdravila s kondenzacijsko reakcijo karbonila in amina s skupnim izkoristkom 65-70 %.
Lumateperon: Nova vrsta antipsihotičnega zdravila, pri njegovi sintezi se ta snov uporablja kot izhodiščni material, atom klora v alkilni verigi pa je podvržen nukleofilni substitucijski reakciji, da se uvede struktura piperazinskega obroča, in na koncu konstruira molekulo zdravila z več-tarčnimi učinki.

2. Razvoj sedativnih hipnotikov
Droperidol: Uporablja se za pred-anestetično sedacijo ter pooperativno zdravljenje slabosti in bruhanja, njegove karbonilne in amino skupine se pri njegovi sintezi kondenzirajo, da tvorijo iminski intermediat, ki se nadalje reducira, da dobimo ciljni produkt. S to potjo se izognemo uporabi zelo strupenega fosgena pri tradicionalnih metodah in znatno izboljšamo varnost postopka.
3. Raziskave o antidepresivih
Ciproksifan: antagonist histaminskih receptorjev H3. Med sintezo substanca z nukleofilno substitucijsko reakcijo uvede strukturo ciklopropilmetanola in na koncu dobi kandidatno zdravilo z antidepresivnim delovanjem. Spojina je v predkliničnih študijah pokazala dobre farmakokinetične lastnosti.

Je glavni prekurzor za sintezo derivatov fluorofenilmaslene kisline. Atome klora in karbonilne skupine v njegovi strukturi je mogoče uvesti v različne funkcionalne skupine z nukleofilno substitucijo, kondenzacijo, redukcijo in drugimi reakcijami, da sestavi knjižnica kompleksnih spojin.
1. Nukleofilna substitucijska reakcija
Modifikacija alkilne verige: Atome klora je mogoče nadomestiti z nukleofilnimi reagenti, kot so natrijev alkoholat in amini, da nastanejo eter ali aminski derivati. Na primer, reagira z natrijevim metoksidom, da ustvari 4-metoksi-4'-fluorofenilmasleno kislino z dobitkom 85 %; reagira z anilinom, da ustvari N-fenil-4'-fluorofenilbutiramid z dobitkom 78 %.

Funkcionalizacija aromatskih obročev: s Friedel-Craftsovo reakcijo so lahko fluorobenzenski obroči podvrženi alkilaciji ali acilaciji pod katalizo Lewisove kisline. Na primer, reagira z benzenom pod katalizo brezvodnega aluminijevega klorida, da ustvari 1,1-difenil-4-fluoro-1-butanon z dobitkom 62 %.

2. Reakcija kondenzacije
Sinteza iminske spojine: Karbonilne skupine kondenzirajo z aminsko spojino, da nastanejo imini, ki jih je mogoče nadalje reducirati, da dobimo sekundarne ali terciarne amine. na primer4-kloro-4'-fluorobutirofenonreagira z n-butilaminom, da ustvari N-n-butil-4'-fluorobenzenimin z dobitkom 90 %; ta intermediat je mogoče reducirati v N-n-butil-4'-fluorobenzenimin s katalitičnim hidrogeniranjem in se uporablja za sintezo antihistaminikov.

Konstrukcija -ketoestrov: podvržen je Claisenovi kondenzaciji z dietil malonatom pod bazno katalizo, da nastane dietil 4-fluoro- -ketopentanoat s 75-odstotnim dobitkom. Ta spojina je ključni intermediat za sintezo derivatov vitamina E.

3. Redukcijska reakcija
Priprava alkoholne spojine: Karbonilno skupino reduciramo v sekundarni alkohol z natrijevim borohidridom (NaBH4), da nastane 4-kloro-4'-fluoro-1-fenil-1-butanol z dobitkom 88 %. Alkoholno spojino lahko nadalje derivatiziramo z reakcijo esterifikacije ali eterifikacije.

Sinteza aminske spojine: Karbonilna skupina se pretvori v metilaminsko strukturo z Leuckartovo reakcijo ali Eschweiler-Clarkeovo metilacijo, da nastane N-metil-4-kloro-4'-fluorobenzbutilamin z dobitkom 65 %. Ta spojina je predhodnik za sintezo simpatikomimetičnih zdravil.

Zaradi svojih aktivnih funkcionalnih skupin je idealno orodje za površinsko modifikacijo materiala, pri čemer uvaja funkcionalne molekule na površino polimerov, nanomaterialov ali biomakromolekul preko kovalentnih vezi, kar daje materialu nove fizikalne in kemijske lastnosti.

1. Polimerna funkcionalizacija
Modifikacija biokompatibilnosti: Na površini polimlečne kisline-co-glikolne kisline (PLGA) se karboksilna skupina aktivira s CDI in nato reagira s 4-kloro-4'-fluorobutirofenonom, da se uvedejo atomi fluora ali klora, kar znatno zmanjša imunogenost materiala in spodbuja celično adhezijo. Na primer, spremenjeni oder PLGA kaže odlično združljivost celic pri inženiringu živčnega tkiva.

Prevodna modifikacija polimera: Na površini polipirola (PPy) je 4-kloro-4'-fluorobutirofenon povezan z ogrodjem polimera s CDI, da sestavi fluorescentno označen prevodni material.

Ko se ta material uporablja v senzorju za glukozo, je meja zaznavanja tako nizka kot 0,1 μM in ima dobro sposobnost proti -motenju.
2. Površinski inženiring nanomaterialov
Modifikacija kvantne pike: karboksilirane kvantne pike CdSe se s CDI spojijo na 4-kloro-4'-fluorobutirofenon in nato združijo z amino protitelesi, da sestavi fluorescenčno imunosondo. Na primer, za odkrivanje tumorskega markerja CA125 je občutljivost 0,1 ng/mL, kar je 10-krat več kot pri tradicionalnih metodah.

Funkcionalizacija magnetnih nanodelcev: Na površini Fe₃O₄ je 4-kloro-4'-fluorofenilmaslena kislina povezana s koncem verige polietilen glikola (PEG) prek CDI, da doseže specifično prepoznavanje tumorskih celic s ciljnim sistemom za dostavo zdravil. Zdravilna obremenitev modificiranih nanodelcev se poveča na 25 %, čas obtoka v krvi pa se podaljša na 24 ur.

Zaradi svoje jasne strukture in visoke reaktivnosti se pogosto uporablja v raziskavah metodologije organske sinteze in postane modelni substrat za raziskovanje novih reakcij in novih katalizatorjev.
1. Raziskave asimetrične katalize
Sinteza kiralnega amina: pri uporabi te snovi kot surovine se reakcija asimetrične redukcije katalizira s kiralnim katalizatorjem (kot je BINOL-fosforna kislina), da nastane kiralna alkoholna spojina.

Na primer, pri -20 stopinjah z uporabo 10 mol % katalizatorja in reakcijo 24 ur dobimo kiralni produkt z vrednostjo ee > 95 %, kar zagotavlja učinkovito metodo za sintezo kiralnih zdravil.
Konstrukcija kiralnega imina: intermediati kiralnega imina nastanejo s kataliziranjem asimetričnih kondenzacijskih reakcij s kiralnimi ligandi (kot je piridin bisoksazolin). Intermediate je mogoče nadalje pretvoriti v kiralne amine ali kiralne alkohole za sintezo naravnih produktov ali molekul zdravil.

3. Kombinacija tehnologije ene-molekule
Fluorescenčno slikanje z eno-molekulami: Fluorescentna barvila (kot je Cy3), modificirana s 4-kloro-4'-fluorofenilmasleno kislino, so spojena z beljakovinskimi molekulami prek CDI, da dosežejo dinamično sledenje na ravni ene molekule. Na primer, pri preučevanju zvijanja beljakovin lahko ta tehnika zajame podatke o časovni ločljivosti na ravni milisekunde.
Spektroskopija sile ene-molekule:4-kloro-4'-fluorobutirofenonje uveden na konec verige polietilenglikola prek CDI, da sestavi eno-sondo spektroskopije sile molekule. Ta sonda lahko meri silo medmolekularne interakcije in se uporablja za preučevanje mehanizmov vezave DNA-proteina ali celične adhezije.

2. Razvoj foto-/električno odzivnih materialov
Fotokromni materiali: z njihovo uvedbo v strukturo spiropirana se doseže reverzibilna pretvorba obroča-odpiranja-obroča-zapiranja z obsevanjem z ultravijolično svetlobo za izdelavo fotokromnih molekul. Ta material ima potencialno uporabo na področju optičnega shranjevanja in optičnega preklapljanja.
Elektrokromni materiali: 4-kloro-4'-fluorofenilmaslena kislina je spojena z derivati ​​violaceina preko CDI za izdelavo elektrokromnih molekul. Ta material lahko spremeni barvo pod delovanjem električnega polja in se uporablja v pametnih oknih ali prikazovalnih napravah.

Ta polarnost bo spodbujala dipol-dipolne interakcije med molekulami in s tem vplivala na razporeditev pakiranja molekul. Natančneje, molekule se lahko razporedijo v obliki glave-repa ali glave-glave, da povečajo interakcijsko energijo med molekulami in tvorijo stabilnejšo kristalno strukturo.

Molekulska konfiguracija 4-kloro-4'-fluorobutirofenona, zlasti relativna usmerjenost benzenskega obroča in butirolaktonske skupine, ima pomemben vpliv na pakiranje v trdnem stanju. Če je molekularna konfiguracija relativno planarna, lahko medmolekularne interakcije zlaganja π-π povečajo stabilnost pakiranja. Vendar pa imajo lahko molekule zaradi prisotnosti butirolaktonske skupine določeno konfiguracijo stereocentra, kar bo vplivalo na tesno pakiranje med molekulami. V tem primeru lahko molekule prilagodijo svojo konfiguracijo, kot je vrtenje ali popačenje, da optimizirajo kontaktno površino in interakcijsko silo med molekulami, s čimer dosežejo učinkovitejše pakiranje.

Kristalna struktura neposredno odraža način molekularnega pakiranja in ima odločilno vlogo pri lastnostih trdnega-agregatnega stanja 4-kloro-4'-fluorobutirofenona. Različne kristalne strukture lahko vodijo do različnih gostot pakiranja, poroznosti in fizikalnih lastnosti. Na primer, nekatere kristalne strukture imajo lahko večjo gostoto pakiranja, kar ima za posledico višje tališče in toplotno stabilnost; drugi pa imajo lahko večjo poroznost, kar je koristno za adsorpcijske ali katalitične aplikacije. S prilagoditvijo kristalizacijskih pogojev, kot so temperatura, topilo in koncentracija, je mogoče vplivati ​​na tvorbo kristalnih struktur in tako optimizirati potencial pakiranja v trdnem stanju.

Akumulirani potencial 4-kloro-4'-fluorobutirofenona v trdnem stanju je velikega pomena za njegovo uporabo na področju medicinske kemije in znanosti o materialih. V medicinski kemiji lastnosti trdnega-agregatnega stanja, kot so topnost, stabilnost in biološka uporabnost, neposredno vplivajo na učinkovitost in varnost zdravil. Z optimizacijo ureditve molekularnega pakiranja je mogoče te lastnosti izboljšati in s tem povečati kakovost zdravil. V znanosti o materialih se lahko akumulirani potencial 4-kloro-4'-fluorobutirofenona v trdnem stanju uporabi za oblikovanje materialov s posebnimi funkcijami, kot so adsorbenti, katalizatorji ali optični materiali itd.