4-chlór-4'-fluórbutyrofenón CAS 3874-54-2

Je to základná surovina na syntézu rôznych psychotropných liekov. Jeho karbonylové a chlórové atómy môžu zaviesť rôzne funkčné skupiny prostredníctvom selektívnych reakcií na vytvorenie komplexných molekúl liečiva.
1. Syntéza antipsychotík
Haloperidol: Ako typické antipsychotické liečivo sa pri syntéze haloperidolu 4-chlórfenylpiperazín refluxuje v roztoku acetonitrilu za katalýzy jodidu sodného (NaI) a hydrogénuhličitanu sodného (NaHC03) počas 22 hodín, aby sa vytvoril cieľový produkt.

Táto cesta účinne vytvára butyrofenónový skelet v molekule liečiva prostredníctvom kondenzačnej reakcie karbonylu a amínu s celkovým výťažkom 65 % až 70 %.
Lumateperón: Nový typ antipsychotického liečiva, pri jeho syntéze sa táto látka používa ako východiskový materiál a atóm chlóru na alkylovom reťazci prechádza nukleofilnou substitučnou reakciou, aby sa zaviedla štruktúra piperazínového kruhu, a nakoniec sa skonštruuje molekula liečiva s multi{0}}cieľovými účinkami.

2. Vývoj sedatívnych hypnotických liekov
Droperidol: Používa sa na pred{0}}anestetickú sedáciu a pooperačnú liečbu nevoľnosti a vracania, jeho karbonylové a aminoskupiny sa pri syntéze kondenzujú za vzniku imínového medziproduktu, ktorý sa ďalej redukuje, čím sa získa cieľový produkt. Táto cesta zabraňuje použitiu vysoko toxického fosgénu v tradičných metódach a výrazne zlepšuje bezpečnosť procesu.
3. Výskum antidepresívnych liekov
Ciproxifan: Antagonista histamínového H3 receptora. Počas svojej syntézy látka prostredníctvom nukleofilnej substitučnej reakcie zavádza štruktúru cyklopropylmetanolu a nakoniec získa kandidátsky liek s antidepresívnou aktivitou. Zlúčenina vykazovala dobré farmakokinetické vlastnosti v predklinických štúdiách.

Je základným prekurzorom na syntézu derivátov kyseliny fluórfenylmaslovej. Atómy chlóru a karbonylové skupiny v jeho štruktúre môžu byť zavedené do rôznych funkčných skupín prostredníctvom nukleofilnej substitúcie, kondenzácie, redukcie a iných reakcií na vytvorenie knižnice komplexných zlúčenín.
1. Nukleofilná substitučná reakcia
Modifikácia alkylového reťazca: Atómy chlóru môžu byť nahradené nukleofilnými činidlami, ako je alkoholát sodný a amíny, aby sa vytvorili éterové alebo amínové deriváty. Napríklad reaguje s metoxidom sodným za vzniku kyseliny 4-metoxy-4'-fluórfenylmaslovej s výťažkom 85 %; reaguje s anilínom za vzniku N-fenyl-4'-fluórfenylbutyramidu s výťažkom 78 %.

Funkcionalizácia aromatických kruhov: Prostredníctvom Friedelovej{0}}Craftsovej reakcie môžu fluórbenzénové kruhy podstúpiť alkyláciu alebo acyláciu za katalýzy Lewisovou kyselinou. Napríklad reaguje s benzénom za katalýzy bezvodého chloridu hlinitého za vzniku 1,1-difenyl-4-fluór-1-butanónu s výťažkom 62 %.

2. Kondenzačná reakcia
Syntéza imínovej zlúčeniny: Karbonylové skupiny kondenzujú s amínovou zlúčeninou za vzniku imínov, ktoré možno ďalej redukovať, aby sa získali sekundárne alebo terciárne amíny. napr.4-Chlór-4'-fluórbutyrofenónreaguje s n-butylamínom za vzniku N-n-butyl-4'-fluórbenzénimínu s výťažkom 90 %; tento medziprodukt možno katalytickou hydrogenáciou redukovať na N-n-butyl-4'-fluórbenzénimín a používa sa na syntézu antihistaminík.

Konštrukcia -ketoesterov: Podstupuje Claisenovu kondenzáciu s dietylmalonátom za bázickej katalýzy za vzniku dietyl-4-fluór- -ketopentanoátu s výťažkom 75 %. Táto zlúčenina je kľúčovým medziproduktom pre syntézu derivátov vitamínu E.

3. Redukčná reakcia
Príprava alkoholovej zlúčeniny: Karbonylová skupina sa redukuje na sekundárny alkohol borohydridom sodným (NaBH4) za vzniku 4-chlór-4'-fluór-1-fenyl-1-butanolu s výťažkom 88 %. Alkoholová zlúčenina môže byť ďalej derivatizovaná esterifikáciou alebo éterifikačnou reakciou.

Syntéza amínovej zlúčeniny: Karbonylová skupina sa konvertuje na metylamínovú štruktúru Leuckartovou reakciou alebo Eschweiler-Clarkeovou metyláciou za vzniku N-metyl-}4-chlór-4'-fluórbenzbutylamínu s výťažkom 65 %. Táto zlúčenina je prekurzorom na syntézu sympatomimetických liečiv.

Jeho aktívne funkčné skupiny z neho robia ideálny nástroj na modifikáciu povrchu materiálu, vnášanie funkčných molekúl do povrchu polymérov, nanomateriálov alebo biomakromolekúl prostredníctvom kovalentných väzieb, čo dáva materiálu nové fyzikálne a chemické vlastnosti.

1. Funkcionalizácia polyméru
Modifikácia biokompatibility: Na povrchu kyseliny polymliečnej-ko{1}}glykolovej kyseliny (PLGA) je karboxylová skupina aktivovaná pomocou CDI a následne zreagovaná s 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónom, čím sa zavedú atómy fluóru alebo chlóru, čo výrazne znižuje imunogenicitu materiálu a podporuje bunkovú adhéziu. Napríklad modifikovaný skelet PLGA vykazuje vynikajúcu bunkovú kompatibilitu v inžinierstve nervových tkanív.

Modifikácia vodivého polyméru: Na povrchu polypyrolu (PPy) je 4-chlór-4'-fluórbutyrofenón naviazaný na polymérny skelet pomocou CDI, aby sa vytvoril fluorescenčne značený vodivý materiál.

Keď sa tento materiál používa v glukózovom senzore, limit detekcie je len 0,1 μM a má dobrú schopnosť proti-interferencii.
2. Povrchové inžinierstvo nanomateriálov
Modifikácia kvantovej bodky: Kvantové bodky karboxylovaného CdSe sa spoja s 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónom pomocou CDI a potom sa kombinujú s amino protilátkami, aby sa skonštruovala fluorescenčná imunosonda. Napríklad pri detekcii nádorového markera CA125 je citlivosť 0,1 ng/ml, čo je 10-krát vyššia ako pri tradičných metódach.

Funkcionalizácia magnetických nanočastíc: Na povrchu Fe304 je kyselina 4-chlór-4'-fluórfenylmaslová naviazaná na koniec reťazca polyetylénglykolu (PEG) prostredníctvom CDI, aby sa dosiahlo špecifické rozpoznanie nádorových buniek cieleným systémom podávania liečiv. Liečivá náplň modifikovaných nanočastíc sa zvýši na 25 % a doba cirkulácie v krvi sa predĺži na 24 hodín.

Vďaka svojej jasnej štruktúre a vysokej reaktivite je široko používaný vo výskume metodológie organickej syntézy a stáva sa modelovým substrátom pre skúmanie nových reakcií a nových katalyzátorov.
1. Výskum asymetrickej katalýzy
Syntéza chirálnych amínov: Pri použití tejto látky ako suroviny je asymetrická redukčná reakcia katalyzovaná chirálnym katalyzátorom (ako je BINOL-kyselina fosforečná), aby sa vytvorila zlúčenina chirálneho alkoholu.

Napríklad pri -20 stupňoch s použitím 10 % mol. katalyzátora a reakciou počas 24 hodín sa získa chirálny produkt s hodnotou ee > 95 %, čo poskytuje účinný spôsob syntézy chirálnych liečiv.
Konštrukcia chirálneho imínu: chirálne imínové medziprodukty sa vytvárajú katalýzou asymetrických kondenzačných reakcií s chirálnymi ligandami (ako je pyridín-bisoxazolín). Medziprodukty môžu byť ďalej konvertované na chirálne amíny alebo chirálne alkoholy na syntézu prírodných produktov alebo molekúl liečiv.

3. Kombinácia technológie jednej-molekuly
Fluorescenčné zobrazovanie s jednou molekulou: Fluorescenčné farbivá (napríklad Cy3) modifikované kyselinou 4-chlór-4'-fluórfenylmaslovou sa spájajú s molekulami proteínu prostredníctvom CDI, aby sa dosiahlo dynamické sledovanie na úrovni jednej molekuly. Napríklad pri štúdiu skladania proteínov môže táto technika zachytiť údaje o časovom rozlíšení na úrovni milisekúnd.
Spektroskopia jednej-molekulovej sily:4-chlór-4'-fluórbutyrofenónsa zavedie na koniec polyetylénglykolového reťazca cez CDI, aby sa skonštruovala sonda silovej spektroskopie s jednou molekulou. Táto sonda dokáže merať medzimolekulovú interakčnú silu a používa sa na štúdium mechanizmov väzby DNA-proteínu alebo bunkovej adhézie.

2. Vývoj foto-/elektricky citlivých materiálov
Fotochromické materiály: ich zavedením do spiropyránovej štruktúry, reverzibilná konverzia{0}}otvárania{1}}krúžku-uzavierania krúžku sa dosahuje ožiarením ultrafialovým svetlom, aby sa vytvorili fotochromické molekuly. Tento materiál má potenciálne aplikácie v oblasti optického ukladania a optického prepínania.
Elektrochromické materiály: Kyselina 4-chlór-4'-fluórfenylmaslová sa spája s derivátmi violaceínu prostredníctvom CDI, aby sa vytvorili elektrochromické molekuly. Tento materiál môže meniť farbu pôsobením elektrického poľa a používa sa v inteligentných oknách alebo zobrazovacích zariadeniach.

Táto polarita podporí dipólové-dipólové interakcie medzi molekulami, čím ovplyvní usporiadanie molekúl. Konkrétne, molekuly môžu mať tendenciu usporiadať sa spôsobom hlava-hlava{3}}hlava, aby sa maximalizovala interakčná energia medzi molekulami a vytvorila sa stabilnejšia kryštálová štruktúra.

Molekulárna konfigurácia 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónu, najmä relatívna orientácia benzénového kruhu a butyrolaktónovej skupiny, má významný vplyv na balenie v tuhom stave. Ak je molekulárna konfigurácia relatívne rovinná, intermolekulárne π-π stohovacie interakcie môžu zvýšiť stabilitu balenia. Avšak v dôsledku prítomnosti butyrolaktónovej skupiny môžu mať molekuly určitú konfiguráciu stereocentra, čo ovplyvní tesné zbalenie medzi molekulami. V tomto prípade môžu molekuly upraviť svoju konfiguráciu, ako je rotácia alebo skreslenie, aby sa optimalizovala kontaktná plocha a interakčná sila medzi molekulami, čím sa dosiahne efektívnejšie balenie.

Kryštalická štruktúra priamo odráža spôsob molekulárneho balenia a zohráva rozhodujúcu úlohu vo vlastnostiach 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónu v pevnom stave-. Rôzne kryštálové štruktúry môžu viesť k rôznym hustotám balenia, pórovitosti a fyzikálnym vlastnostiam. Napríklad niektoré kryštálové štruktúry môžu mať vyššiu hustotu, čo vedie k vyššej teplote topenia a tepelnej stabilite; zatiaľ čo iné môžu mať väčšiu pórovitosť, čo je výhodné pre adsorpčné alebo katalytické aplikácie. Úpravou podmienok kryštalizácie, ako je teplota, rozpúšťadlo a koncentrácia, možno ovplyvniť tvorbu kryštálových štruktúr, čím sa optimalizuje potenciál zloženia v pevnom stave.

Akumulovaný potenciál 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónu v pevnom stave má veľký význam pre jeho aplikácie v oblasti medicínskej chémie a materiálovej vedy. V medicínskej chémii vlastnosti v tuhom stave, ako je rozpustnosť, stabilita a biologická dostupnosť, priamo ovplyvňujú účinnosť a bezpečnosť liekov. Optimalizáciou usporiadania molekulárneho balenia možno tieto vlastnosti zlepšiť, čím sa zvýši kvalita liečiv. Vo vede o materiáloch možno akumulovaný potenciál 4-chlór-4'-fluórbutyrofenónu v tuhom stave využiť na navrhovanie materiálov so špecifickými funkciami, ako sú adsorbenty, katalyzátory alebo optické materiály atď.