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Ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílicoes un compuesto orgánico con una fórmula química de C5H8O3, un peso molecular de 116,12 g/mol y CAS 41248-13-9. Es un cristal blanco, que suele mostrar una estructura cúbica o hexagonal. La solubilidad en agua es baja y sólo se pueden disolver 0,41 g de ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico en 100 ml de agua como máximo. Puede disolverse en disolventes orgánicos como etanol, metanol y cloruro de metileno. es una molécula quiral que contiene un centro quiral. Por lo tanto, es ópticamente activo y desvía la luz polarizada que lo atraviesa. Diferentes enantiómeros tienen diferentes rotaciones ópticas. También se puede utilizar para preparar disolventes, colorantes, lubricantes, etc. Además, también se puede utilizar para estudiar nuevos catalizadores, materiales optoelectrónicos y moléculas funcionales, etc.
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Ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílicoEs un compuesto orgánico que tiene muchos usos.
1. Industria farmacéutica:
Es una importante materia prima e intermedia, que puede utilizarse para sintetizar una variedad de moléculas de fármacos. Por ejemplo, puede preparar el fármaco anticancerígeno 5-fluorouracilo (5-fluorouracilo) mediante una reacción de derivatización, que se utiliza ampliamente en el tratamiento del cáncer colorrectal, el cáncer gástrico y el cáncer de cabeza y cuello; Precursor del fármaco para la depresión probenecid (bupropión). Además, también se puede utilizar como intermedio sintético del anticoagulante sanguíneo a base de heparina Fondaparinux, que se utiliza clínicamente para prevenir la trombosis venosa profunda y la embolia pulmonar y otras enfermedades. En la actualidad, Estados Unidos, Europa, Japón y otros lugares tienen industrias farmacéuticas relativamente avanzadas, por lo que es probable que estas regiones lo utilicen.
2. Industria cosmética:
Contiene grupos funcionales hidroxilo y carboxilo y puede utilizarse como aditivo en la industria cosmética. Por ejemplo, se puede agregar a ciertas pastas de dientes y enjuagues bucales para limpiar los dientes y matar las bacterias. Además, también se puede utilizar para sintetizar emulsionantes y estabilizadores, haciendo que determinados cosméticos sean más estables y duraderos. En la actualidad, Estados Unidos, Europa, Japón y otros lugares tienen industrias farmacéuticas relativamente avanzadas, por lo que es probable que estas regiones lo utilicen.
3. Industria de materiales:
Es soluble y biológicamente activo, y puede usarse en los campos de recubrimientos, plásticos y fibras. Por ejemplo, puede reaccionar con monómeros como el ácido acrílico para formar materiales copolímeros para la preparación de materiales moleculares altamente transparentes y flexibles. Además, también se puede utilizar en la síntesis de tintes fluorescentes, pigmentos y agentes fotocromáticos, que pueden utilizarse en pantallas, impresoras láser y marcas de seguridad.
4. Industria alimentaria:
También es muy utilizado en la industria alimentaria. Por ejemplo, se puede utilizar como agente ácido, encurtido y condimento, etc., y desempeña un papel importante en condimentos y aditivos alimentarios. Al mismo tiempo, debido a sus propiedades bactericidas y antioxidantes, también se utiliza en la producción de conservantes y desempeña un papel en el mantenimiento de la frescura de los alimentos. La tecnología agrícola en América del Norte, Europa, Oceanía y otros países desarrollados está relativamente madura, por lo que la sustancia puede usarse ampliamente en estas áreas.
Ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílicoes un compuesto orgánico con la fórmula química C5H8O3. Se presentarán varios métodos sintéticos del ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico.
El ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico se puede preparar mediante oxidación de ciclobutanodiona. Primero, la ciclobutanodiona se oxida con oxígeno en presencia de un catalizador básico para generar el estado de transición de 1,2-ciclobutanodiona, que luego se hidroliza a ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico. Los catalizadores básicos comúnmente utilizados son el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio. La fórmula de reacción concreta es la siguiente:
-C4H4O2 + O2→ estado de transición (intermedio)
-estado de transición (intermedio) + H2O → C5H8O3
La ventaja de este método es que las condiciones de reacción son suaves, el rendimiento es alto y es fácil de operar, pero se necesita oxígeno como oxidante y se debe utilizar equipo de seguridad. Al mismo tiempo, la elección y la cantidad de catalizador utilizado también afectarán al rendimiento.
El ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico también se puede preparar mediante alquilación de ciclopentanona y formaldehído. Primero, la ciclopentanona se hace reaccionar con formaldehído usando un catalizador ácido para producir hidroxicetonas. Luego se hidroliza la hidroxicetona en condiciones básicas para dar ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico. La fórmula de reacción concreta es la siguiente:
- C5H8O + CH2O → Hidroxicetona
- Hidroxicetona + NaOH → C5H8O3
Este método no requiere oxígeno y es simple y fácil de controlar, pero el rendimiento es bajo y es necesario considerar la selección y la cantidad de uso del catalizador ácido.
El ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico también se puede preparar mediante la reacción de Diels-Alder. Combine dicarbonil tetrahidrofurano (2,3-dihidrofuran-2,3-diona) con butadieno como sustrato y caliéntelo a aproximadamente 100 grados para que reaccione y produzca un intermedio de ciclobutanodiona. Luego se utiliza la hidrólisis alcalina para obtener ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico. Las condiciones de reacción de la reacción de Diels-Alder son relativamente suaves y tienen una amplia gama de aplicaciones, pero el método de síntesis tiene altos requisitos para la selección y operación de materias primas.
- C11H13novio4FeO3 + C16H14 → intermedio (C4H4O2)
- intermedio (C4H4O2) + NaOH → C5H8O3
El ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico también se puede preparar mediante el método del iniciador lactámico. Primero, el ácido acrílico se hace reaccionar con un alcohol monohídrico para formar una lactona y luego se agrega un agente amoniacal (como el hidróxido de sodio) para hidrolizarlo en una lactama. Finalmente, la lactama sufre una reacción de alcohólisis para generar ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico. La fórmula de reacción concreta es la siguiente:
-C3H4O2+alcohol monohídrico → lactona
-lactona + agente amoniacal → lactama
-lactama + base → hidroxiácido
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Fórmula química |
C5H8O3 |
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Masa exacta |
116 |
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Peso molecular |
116 |
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m/z |
116 (100.0%), 117 (5.4%) |
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Análisis elemental |
C, 51.72; H, 6.94; O, 41.34 |
También conocido como ácido 1-hidroxiciclobutano-1-carboxílico, tiene una fórmula molecular de C5H8O3 y un peso molecular de 116,12 g/mol. Su fórmula estructural es la siguiente:
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Se puede observar que el 1Ácido -hidroxi-ciclobutanocarboxílicoLa molécula consta de dos partes: un anillo cíclico de cuatro-miembros (ciclobutano) y un grupo funcional hidroxilo y carboxilo. Hay un enlace covalente entre cada átomo de carbono en el anillo de cuatro -miembros y dos átomos de carbono adyacentes, y los dos pares de dos enlaces formados por dos enlaces mutuamente perpendiculares son enlaces axiales (axiales); y los otros dos. Un enlace uno-a-uno compuesto de enlaces perpendiculares se llama enlace plano (ecuatorial). Al mismo tiempo, debido a la contracción del anillo de cuatro-miembros, el enlace plano del ácido 1-hidroxi-ciclobutanocarboxílico está ligeramente sesgado hacia el centro del anillo de cuatro miembros.
En el análisis de configuración tridimensional-del producto, la orientación espacial de los enlaces axiales y planos es muy importante. Los enlaces axiales son más estables porque los átomos de hidrógeno de arriba y de abajo son más repulsivos; Los enlaces planos son menos estables porque interactúan con otras moléculas en el anillo de cuatro-miembros. Específicamente, los enlaces axiales son enlaces ubicados en dos posiciones de las esquinas opuestas de un tetraedro, mientras que los enlaces planos son enlaces ubicados en las otras dos posiciones de las esquinas de las caras opuestas.
Dado que su configuración espacial es relativamente compleja, es necesario analizarla mediante diferentes medios técnicos, como la espectroscopia de RMN y la cristalografía de rayos X-. Entre ellos, la tecnología de resonancia magnética nuclear (Resonancia Magnética Nuclear, RMN) puede proporcionar información sobre los enlaces químicos en las moléculas, incluido el desplazamiento químico, la constante de acoplamiento, el radio de rotación, el grado de libertad de rotación, la formación de anillos químicos, la interacción química, etc.. -Un método muy importante para determinar la estructura del ácido ciclobutanocarboxílico.
En el análisis del espectro de RMN del producto, su estructura se puede determinar observando el valor de desplazamiento químico del protón carboxilo. Específicamente, los protones carboxilo de este compuesto pueden aparecer en el rango de 3,9 a 4,2 ppm, lo que se debe al diferente entorno de resonancia del grupo carboxilo. Al mismo tiempo, también tiene un grupo hidroxilo, cuyo protón puede aparecer en el rango de 1,3 a 2,0 ppm, debido a la diferencia en la interacción entre el grupo hidroxilo y otros átomos en el anillo de cuatro-miembros. Además, también mostró dos señales en el espectro de RMN, es decir, los picos correspondientes a los dos átomos de hidrógeno en el enlace axial y los dos átomos de hidrógeno en el enlace plano. Los desplazamientos químicos de dos átomos de hidrógeno en un enlace axial suelen ser mayores, alrededor de 2 a 2,5 ppm, mientras que los de un enlace plano son menores, normalmente alrededor de 1 a 1,5 ppm.
Además de las técnicas de RMN, la cristalografía de rayos X-también es un método utilizado habitualmente para el análisis estructural. Este método puede determinar su estructura precisa configurando sus moléculas en el cristal y utilizando la ley de dispersión de rayos X-. En el análisis de cristalografía de rayos X-, es necesario observar los cambios del cristal manteniéndolo en una atmósfera fluida. Al mismo tiempo, se requieren software y programas informáticos especiales para simular y procesar datos para obtener resultados más precisos.
Reacciones adversas
El ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico es un compuesto orgánico que contiene un anillo de ciclobutano y grupos funcionales de hidroxilo y carboxilo. Su estructura química única hace que tenga cierto valor de aplicación potencial en campos como la síntesis orgánica, la investigación y el desarrollo de fármacos y la producción química.
Cuando el ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico entra en contacto directo con la piel puede provocar una serie de reacciones adversas. Debido a que la piel es el órgano más grande del cuerpo humano y tiene una función de barrera, ciertas sustancias químicas pueden atravesar la barrera cutánea y entrar al cuerpo. La polaridad del ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico le permite disolverse hasta cierto punto en el aceite y el agua de la superficie de la piel, aumentando así su probabilidad de penetrar en la piel.
En las primeras etapas del contacto, puede haber síntomas de irritación de la piel como enrojecimiento, picazón y escozor. Esto se debe a que cuando el compuesto entra en contacto con las células de la piel, puede interferir con los procesos metabólicos normales de las células, alterar la estructura y función de las membranas celulares y provocar la liberación de mediadores inflamatorios como la histamina y las prostaglandinas, desencadenando así reacciones inflamatorias locales. Con un tiempo de exposición prolongado o una mayor dosis de exposición, los síntomas de irritación pueden empeorar y provocar lesiones graves como hinchazón de la piel, ampollas e incluso úlceras.
Algunas personas pueden tener una constitución alérgica al ácido 1-hidroxiciclobutanocarboxílico. En el primer contacto, el sistema inmunológico del cuerpo puede reconocerlo como un antígeno extraño y producir anticuerpos específicos. Cuando se exponen nuevamente, los antígenos se unen a los anticuerpos, activando el sistema inmunológico y provocando reacciones alérgicas. Los síntomas de las reacciones alérgicas son diversos. Los casos leves pueden presentarse con urticaria cutánea, erupción cutánea, etc., mientras que los casos graves pueden provocar reacciones alérgicas sistémicas como el shock anafiláctico, caracterizado por una caída brusca de la presión arterial, dificultad para respirar, pérdida del conocimiento, etc., lo que supone una grave amenaza para la vida y la salud.
Preguntas frecuentes
¿Por qué puede existir de forma estable en una estructura de alta tensión como el "ciclobutano"?
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Aunque el anillo de ciclobutano en sí tiene alta energía debido a la tensión angular, el efecto de extracción de electrones del carboxilo (- COOH) y la introducción de hidroxilo (- OH) pueden estabilizar toda la molécula hasta cierto punto mediante efectos electrónicos y enlaces de hidrógeno intramoleculares.
¿Por qué se utiliza a menudo como "plantilla" o "fuente quiral" para construir estructuras específicas (como configuraciones "cis") en química sintética?
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Su esqueleto rígido de ciclobutano y su centro quiral inherente (si el carbono - es el centro quiral) proporcionan una determinada configuración espacial tridimensional-dimensional para la síntesis, que se puede utilizar para inducir con precisión los resultados estereoquímicos de reacciones posteriores.
¿Qué propiedades especiales puede aportar la introducción de esta unidad estructural (derivado del ácido ciclobutanocarboxílico) en la química medicinal?
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El acero inoxidable 304 cumple con los requisitos internacionales de calidad alimentaria; el acero inoxidable 316 no es solo de calidad alimentaria o médica. Sin embargo, el uso de este grado médico como copa de producción no traerá beneficios adicionales para todos. ¿Por qué se llama 304 o 316? Esto se define principalmente según la composición del material. . 316 El acero inoxidable no es similar a los materiales minerales; después de su uso, puede liberar algunas sustancias que promueven la absorción humana.
¿Cuáles son las propiedades químicas únicas de su grupo funcional "1-hidroxi" en comparación con los alfa hidroxiácidos comunes (como los ácidos)?
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Su grupo hidroxilo está ubicado en la posición alfa de la estructura cíclica, pero está limitado por la tensión y la conformación del anillo. Su acidez, nucleofilicidad y tendencia a deshidratarse para formar lactonas pueden diferir significativamente de los alfa hidroxiácidos lineales.
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