4-Chlor-4'-fluorbutyrofenon CAS 3874-54-2

Je základní surovinou pro syntézu různých psychotropních látek. Jeho karbonylové a chlorové atomy mohou zavést různé funkční skupiny prostřednictvím selektivních reakcí za účelem vytvoření komplexních molekul léčiva.
1. Syntéza antipsychotik
Haloperidol: Jako typické antipsychotické léčivo se při syntéze haloperidolu 4-chlorfenylpiperazin vaří pod zpětným chladičem v roztoku acetonitrilu za katalýzy jodidu sodného (NaI) a hydrogenuhličitanu sodného (NaHC03) po dobu 22 hodin, aby se vytvořil cílový produkt.

Tato cesta účinně konstruuje butyrofenonový skelet v molekule léčiva prostřednictvím kondenzační reakce karbonylu a aminu s celkovým výtěžkem 65 % až 70 %.
Lumateperon: Nový typ antipsychotického léku, při jeho syntéze se tato látka používá jako výchozí materiál a atom chloru na alkylovém řetězci prochází nukleofilní substituční reakcí za účelem zavedení struktury piperazinového kruhu a nakonec se zkonstruuje molekula léku s více{0}}cílovými účinky.

2. Vývoj sedativních hypnotik
Droperidol: Používá se pro před-anestetickou sedaci a pooperační léčbu nevolnosti a zvracení, jeho karbonylové a aminoskupiny kondenzují při jeho syntéze za vzniku iminového meziproduktu, který se dále redukuje, aby se získal cílový produkt. Tato cesta se vyhýbá použití vysoce toxického fosgenu v tradičních metodách a významně zlepšuje bezpečnost procesu.
3. Výzkum antidepresiv
Ciproxifan: Antagonista histaminového H3 receptoru. Látka během své syntézy zavádí nukleofilní substituční reakcí strukturu cyklopropylmethanolu a nakonec získá kandidátní léčivo s antidepresivní aktivitou. Sloučenina vykazovala dobré farmakokinetické vlastnosti v preklinických studiích.

Je základním prekurzorem pro syntézu derivátů kyseliny fluorofenylmáselné. Atomy chloru a karbonylové skupiny v jeho struktuře mohou být zavedeny do různých funkčních skupin prostřednictvím nukleofilní substituce, kondenzace, redukce a dalších reakcí za účelem vytvoření knihovny komplexních sloučenin.
1. Nukleofilní substituční reakce
Modifikace alkylového řetězce: Atomy chloru mohou být nahrazeny nukleofilními činidly, jako je alkoholát sodný a aminy, za vzniku etherových nebo aminových derivátů. Například reaguje s methoxidem sodným za vzniku kyseliny 4-methoxy-4'-fluorfenylmáselné s výtěžkem 85 %; reaguje s anilinem za vzniku N-fenyl-4'-fluorfenylbutyramidu s výtěžkem 78 %.

Funkcionalizace aromatických kruhů: Prostřednictvím Friedel{0}}Craftsovy reakce mohou fluorbenzenové kruhy podléhat alkylaci nebo acylaci za katalýzy Lewisovou kyselinou. Například reaguje s benzenem za katalýzy bezvodého chloridu hlinitého za vzniku 1,1-difenyl-4-fluor-1-butanonu s výtěžkem 62 %.

2. Kondenzační reakce
Syntéza iminové sloučeniny: Karbonylové skupiny kondenzují s aminovou sloučeninou za vzniku iminů, které lze dále redukovat za získání sekundárních nebo terciárních aminů. Například,4-Chlor-4'-fluorbutyrofenonreaguje s n-butylaminem za vzniku N-n-butyl-4'-fluorbenzeniminu s výtěžkem 90 %; tento meziprodukt lze katalytickou hydrogenací redukovat na N-n-butyl-4'-fluorbenzenimin a používá se k syntéze antihistaminik.

Konstrukce -ketoesterů: Podstupuje Claisenovu kondenzaci s diethylmalonátem za bazické katalýzy za vzniku diethyl-4-fluor- -ketopentanoátu s výtěžkem 75 %. Tato sloučenina je klíčovým meziproduktem pro syntézu derivátů vitaminu E.

3. Redukční reakce
Příprava alkoholové sloučeniny: Karbonylová skupina se redukuje na sekundární alkohol borohydridem sodným (NaBH4) za vzniku 4-chlor-4'-fluor-1-fenyl-1-butanolu s výtěžkem 88 %. Alkoholová sloučenina může být dále derivatizována esterifikací nebo etherifikační reakcí.

Syntéza aminové sloučeniny: Karbonylová skupina se převede na methylaminovou strukturu Leuckartovou reakcí nebo Eschweiler-Clarkeovou methylací za vzniku N-methyl-4-chlor-4'-fluorbenzbutylaminu s výtěžkem 65 %. Tato sloučenina je prekurzorem pro syntézu sympatomimetických léčiv.

Jeho aktivní funkční skupiny z něj dělají ideální nástroj pro modifikaci povrchu materiálu, vnášení funkčních molekul do povrchu polymerů, nanomateriálů nebo biomakromolekul prostřednictvím kovalentních vazeb, což dává materiálu nové fyzikální a chemické vlastnosti.

1. Funkcionalizace polymerů
Modifikace biokompatibility: Na povrchu kyseliny polymléčné-ko{1}}kyseliny glykolové (PLGA) je karboxylová skupina aktivována pomocí CDI a poté zreagována s 4-chlor-4'-fluorbutyrofenonem za účelem zavedení atomů fluoru nebo chloru, což výrazně snižuje imunogenicitu materiálu a podporuje buněčnou adhezi. Například modifikovaný skelet PLGA vykazuje vynikající buněčnou kompatibilitu v inženýrství nervových tkání.

Modifikace vodivého polymeru: Na povrchu polypyrrolu (PPy) je 4-chlor-4'-fluorbutyrofenon navázán na polymerní kostru pomocí CDI za účelem vytvoření fluorescenčně značeného vodivého materiálu.

Když je tento materiál použit v glukózovém senzoru, limit detekce je pouhých 0,1 μM a má dobrou schopnost anti-interference.
2. Povrchové inženýrství nanomateriálů
Modifikace kvantové tečky: Kvantové tečky karboxylovaného CdSe jsou navázány na 4-chlor-4'-fluorbutyrofenon pomocí CDI a poté zkombinovány s amino protilátkami za vzniku fluorescenční imunosondy. Například pro detekci nádorového markeru CA125 je citlivost 0,1 ng/ml, což je 10krát vyšší hodnota než u tradičních metod.

Funkcionalizace magnetických nanočástic: Na povrchu Fe304 je 4-chlor-4'-fluorfenylmáselná kyselina navázána na konec polyethylenglykolového (PEG) řetězce prostřednictvím CDI, aby se dosáhlo specifického rozpoznání nádorových buněk systémem cíleného podávání léků. Léková náplň modifikovaných nanočástic se zvýší na 25 % a doba cirkulace v krvi se prodlouží na 24 hodin.

Díky své jasné struktuře a vysoké reaktivitě je široce používán ve výzkumu metodologie organické syntézy a stává se modelovým substrátem pro zkoumání nových reakcí a nových katalyzátorů.
1. Výzkum asymetrické katalýzy
Syntéza chirálních aminů: Použitím této látky jako suroviny je asymetrická redukční reakce katalyzována chirálním katalyzátorem (jako je BINOL-kyselina fosforečná) za vzniku chirální alkoholové sloučeniny.

Například při -20 stupních s použitím 10 mol% katalyzátoru a reakcí po dobu 24 hodin se získá chirální produkt s hodnotou ee > 95 %, což poskytuje účinný způsob syntézy chirálních léčiv.
Konstrukce chirálního iminu: meziprodukty chirálního iminu se vytvářejí katalyzováním asymetrických kondenzačních reakcí s chirálními ligandy (jako je pyridin bisoxazolin). Meziprodukty mohou být dále převedeny na chirální aminy nebo chirální alkoholy pro syntézu přírodních produktů nebo molekul léčiv.

3. Kombinace technologie jedné-molekuly
Fluorescenční zobrazování s jednou molekulou: Fluorescenční barviva (jako je Cy3) modifikovaná 4-chlor-4'-fluorofenylmáselnou kyselinou jsou navázána na molekuly proteinu prostřednictvím CDI, aby bylo dosaženo dynamického sledování na úrovni jedné molekuly. Například při studiu skládání proteinů může tato technika zachytit data časového rozlišení na úrovni milisekund.
Spektroskopie jedné-molekuly:4-chlor-4'-fluorbutyrofenonse zavede na konec polyethylenglykolového řetězce prostřednictvím CDI, aby se zkonstruovala sonda pro silovou spektroskopii s jednou molekulou -. Tato sonda může měřit mezimolekulární interakční sílu a používá se ke studiu vazeb DNA-proteinů nebo mechanismů buněčné adheze.

2. Vývoj foto-/elektricky citlivých materiálů
Fotochromní materiály: Jejich zavedením do spiropyranové struktury, reverzibilní konverze prstencového-otevíracího{1}}kruhového-zavíracího kruhu je dosaženo ozařováním ultrafialovým světlem za účelem vytvoření fotochromních molekul. Tento materiál má potenciální aplikace v oblasti optického úložiště a optického přepínání.
Elektrochromní materiály: Kyselina 4-chlor-4'-fluorfenylmáselná je navázána na deriváty violaceinu prostřednictvím CDI za účelem konstrukce elektrochromních molekul. Tento materiál může měnit barvu působením elektrického pole a používá se v chytrých oknech nebo zobrazovacích zařízeních.

Tato polarita podpoří dipólové-dipólové interakce mezi molekulami, čímž ovlivní uspořádání molekul. Konkrétně mohou mít molekuly tendenci uspořádávat se způsobem hlava-nebo hlava-hlava, aby se maximalizovala interakční energie mezi molekulami a vytvořila se stabilnější krystalová struktura.

Molekulární konfigurace 4-Chlor-4'-fluorobutyrofenonu, zejména relativní orientace benzenového kruhu a butyrolaktonové skupiny, má významný vliv na balení v pevné fázi. Pokud je molekulární konfigurace relativně rovinná, intermolekulární π-π stohovací interakce mohou zvýšit stabilitu balení. Avšak v důsledku přítomnosti butyrolaktonové skupiny mohou mít molekuly určitou konfiguraci stereocentra, což ovlivní těsné sbalení mezi molekulami. V tomto případě mohou molekuly upravit svou konfiguraci, jako je rotace nebo zkreslení, pro optimalizaci kontaktní plochy a interakční síly mezi molekulami, čímž se dosáhne účinnějšího sbalení.

Krystalová struktura přímo odráží způsob molekulárního balení a hraje rozhodující roli ve vlastnostech pevného -skupenství 4-chlor-4'-fluorbutyrofenonu. Různé krystalové struktury mohou vést k různým hustotám balení, pórovitosti a fyzikálním vlastnostem. Například některé krystalové struktury mohou mít vyšší hustotu, což vede k vyššímu bodu tání a tepelné stabilitě; zatímco jiné mohou mít větší pórovitost, což je výhodné pro adsorpční nebo katalytické aplikace. Úpravou krystalizačních podmínek, jako je teplota, rozpouštědlo a koncentrace, lze ovlivnit tvorbu krystalových struktur, čímž se optimalizuje balicí potenciál v pevném stavu.

Akumulovaný potenciál 4-chlor-4'-fluorobutyrofenonu v pevném stavu má velký význam pro jeho aplikace v oblasti lékařské chemie a materiálových věd. V lékařské chemii vlastnosti v pevném stavu, jako je rozpustnost, stabilita a biologická dostupnost, přímo ovlivňují účinnost a bezpečnost léků. Optimalizací uspořádání molekulového balení lze tyto vlastnosti zlepšit, čímž se zvýší kvalita léčiv. Ve vědě o materiálech lze akumulovaný potenciál 4-chlor-4'-fluorbutyrofenonu v pevném stavu využít k navrhování materiálů se specifickými funkcemi, jako jsou adsorbenty, katalyzátory nebo optické materiály atd.