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(±)-扁桃酰胺的主要用途是什么?

发布时间:2026-01-04 16:44:09 编辑作者:活性达人

(±)-扁桃酰胺(CAS号:4410-31-5),化学名为2-氨基-2-苯基乙酰胺,也称为曼德尔酰胺(Mandelamide),是一种重要的有机化合物。其分子式为C₈H₉NO,分子量为149.16 g/mol。该化合物属于α-羟基酰胺类衍生物,具有手性中心,因此以外消旋混合物形式(±)存在,即包含(R)-和(S)-对映异构体。扁桃酰胺的结构特征是苯环与α-位羟基和酰胺基团相连,这赋予了它在有机合成中的独特反应活性。

从化学结构角度来看,扁桃酰胺可视为苯甲醛氰醇(mandelonitrile)的水解产物,或扁桃酸(mandelic acid)的酰胺化衍生物。这种结构使其在亲核加成、酯化及手性分辨等领域表现出色。化学专业人士经常在实验室中处理此类化合物,尤其是在涉及不对称合成或药物中间体时。扁桃酰胺的纯度通常需通过重结晶或柱色谱纯化,以确保其在下游应用中的可靠性。

物理与化学性质

扁桃酰胺呈白色至浅黄色晶体固体,熔点约为118-120°C,沸点在减压下约250°C(预测值)。其溶解度在水中中等(约5-10 g/L),在乙醇、丙酮和DMSO中溶解性良好,但对非极性溶剂如己烷的溶解度较低。该化合物的pKa值约为9.5(酰胺NH),表明其在碱性条件下易发生脱质子反应。

化学性质上,扁桃酰胺的α-羟基可参与酯化或醚化反应,而酰胺基团则可转化为腈或羧酸。稳定性方面,它在干燥条件下相对稳定,但暴露于强酸或强氧化剂中可能水解或氧化。在储存时,建议置于凉爽、避光的环境中,避免潮湿,以防降解。红外光谱(IR)中,典型特征峰包括O-H伸缩(约3400 cm⁻¹)、N-H伸缩(约3300 cm⁻¹)和C=O伸缩(约1650 cm⁻¹),这些可用于快速鉴定。

合成方法

工业或实验室合成(±)-扁桃酰胺的主要途径有两种:

  1. 从扁桃酸起始:扁桃酸(从苯甲醛和HCN加成得到)与氨气或铵盐在加热条件下反应,形成酰胺。典型反应条件为:扁桃酸 + NH₄Cl,在浓H₂SO₄中回流,产率约80-90%。此法简单,但需控制副反应如脱水形成腈。
  2. 从苯甲醛氰醇水解:苯甲醛与HCN反应生成曼德尔腈(mandelonitrile),随后在酸性或碱性条件下部分水解至酰胺。该路径的手性控制较好,若使用手性催化剂,可获得对映纯产物,但外消旋体合成则无需额外步骤,产率可达95%以上。

在实际操作中,我推荐使用绿色合成变体,如微波辅助反应,以缩短时间并提高效率。纯化后,NMR谱确认:¹H NMR中,苯环质子在7.2-7.4 ppm,α-氢在5.1 ppm(多重峰),NH₂在6.5-7.0 ppm。

主要用途

作为有机合成中间体,(±)-扁桃酰胺的主要用途集中在制药、精细化学和材料科学领域。以下从专业角度详述其关键应用:

1. 药物合成中间体

扁桃酰胺是多种药物分子合成的关键构建块,尤其在抗生素和神经药物领域。例如,它可作为头孢菌素类抗生素的前体,通过α-羟基的修饰引入侧链,提高药物的水溶性和生物利用度。在青霉素衍生物合成中,扁桃酰胺经酯化后与β-内酰胺核反应,生成活性更高的半合成抗生素。文献报道(如J. Med. Chem. 2005),其衍生物显示出对革兰氏阳性菌的抑制活性达MIC 1-5 μg/mL。

此外,在手性药物开发中,外消旋扁桃酰胺常用于分辨对映体。通过酶促水解(如使用脂酶)或化学分辨(如形成盐),可分离(R)-或(S)-形式。这些对映体在CNS药物如苯丙胺衍生物中的应用尤为重要。(S)-曼德尔酰胺衍生物已被用于治疗帕金森病的候选化合物中,作为多巴胺受体调节剂。

2. 有机合成试剂

在实验室,扁桃酰胺常用作手性辅助试剂。在不对称烷基化或Diels-Alder反应中,其酰胺基可配位金属催化剂,促进立体选择性。例如,与Pd或Rh络合后,用于烯烃的氢化,ee值可达90%以上。这在天然产物全合成(如荧光素类化合物)中不可或缺。

扁桃酰胺还参与Green Chemistry路径,如在生物质转化中,作为催化剂模型研究羟基化反应。其稳定性和易功能化性使其成为教学实验的理想材料,帮助学生理解酰胺化学。

3. 材料与分析应用

在聚合物化学中,扁桃酰胺可引入聚酰胺链段,提升材料的生物相容性。例如,与己二酸反应形成新型生物降解聚合物,用于药物缓释载体。光学活性研究中,它作为手性分辨剂,用于HPLC柱的固定相修饰,提高分离效率。

此外,在分析化学领域,扁桃酰胺的衍生物用作荧光探针,检测金属离子如Cu²⁺或Zn²⁺,灵敏度达nM级。这在环境监测和生物成像中具有潜力。

4. 其他新兴用途

近年来,扁桃酰胺在催化不对称合成中的作用日益突出。例如,在Sharpless不对称二羟化变体中,其作为配体提高了产物的对映纯度。工业规模上,制药公司如Merck使用其作为绿色溶剂替代品的前体,减少VOC排放。

总体而言,(±)-扁桃酰胺的用途以制药中间体为主,全球年产量约数百吨,主要供应商包括Sigma-Aldrich和TCI。未来,随着手性药物需求的增长,其市场前景广阔。

安全与处理注意事项

扁桃酰胺低毒性(LD50 > 2000 mg/kg,鼠口服),但可能引起皮肤刺激或过敏。处理时戴防护手套,避免吸入粉尘。废弃物按有机溶剂处理,符合REACH法规。在化学专业操作中,始终在通风橱中进行反应,监控pH以防副产物生成。

总之,(±)-扁桃酰胺作为多功能合成块,在现代化学中扮演核心角色。其用途不仅限于传统制药,还扩展至可持续材料和分析技术,推动化学学科的创新发展。


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