5-Pyrazolecarbonsäure(Pyrazol-3-Carboxylsäure), Chemische Formel C4H3N3O2, CAS 1621-91-6, weißes kristallines Festpulver. Es ist eine typische Pyrazolverbindung, eine heterocyclische Verbindung mit umfangreicher biologischer Aktivität; Aufgrund der Eigenschaften des Pyrazolrings können die Substituenten am Ring geändert werden, was zu zahlreichen Derivaten führt. Daher kann Pyrazol 3-Carboxyl-ACD für die Synthese von Thiophen und anderen Verbindungen weiter verwendet werden. Bei Raumtemperatur und Druck relativ stabil, aber Zersetzungsreaktionen können unter Bedingungen hoher Temperatur, starker ACD oder Alkali auftreten. Es ist ein wichtiges Intermediat von Feinchemikalien wie Pharmazeutika, Pestiziden und Farbstoffen mit Anwendungswert in mehreren Bereichen wie Medizin, Landwirtschaft, Materialwissenschaft und Umwelt. Mit der Vertiefung der Forschung darüber wird angenommen, dass Pyrazol-3-Carboxyl-ACD und seine Derivate in mehr Feldern eine wichtigere Rolle spielen werden.
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Chemische Formel |
C4H4N2O2 |
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Genaue Masse |
112 |
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Molekulargewicht |
112 |
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m/z |
112 (100.0%), 113 (4.3%) |
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Elementaranalyse |
C, 42.86; H, 3.60; N, 24.99; O, 28.55 |
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5-PyrazolecarbonsäureAuch als 5-Pyrazolin-Carboxyl-ACD als multifunktionale organische Verbindung ist in mehrere strategische Felder wie Medizin, Landwirtschaft und Materialwissenschaft eindrungen, ist eine organische Verbindung, die Pyrazolinringe und Carboxylgruppen enthält. Aufgrund seiner einzigartigen strukturellen Eigenschaften und chemischen Eigenschaften verfügt es in vielen Bereichen.
Medizinisches Feld: Drogenentdeckung und Therapie Innovation
1.1 Entwicklung von Anti-Tumor-Medikamenten
Das Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Skelett hat einzigartige Vorteile bei der Gestaltung von Antitumor-Arzneimitteln. Als Kernfragment von Cdk4/6 -Inhibitoren stört es die katalytische Kinaseaktivität durch Chelatierung von Magnesiumionen. Das von Pfizer entwickelte Palbiclib (Pabosili) enthält eine Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Struktur, die mit Letrozol kombiniert werden kann, um die progressionsfreie Überlebensdauer von ER+/HER2-Brustkrebspatienten auf 24,8 Monate zu verlängern. Die neuesten Untersuchungen zeigen, dass die Einführung von Fluoratomen in die C4-Position des Pyrazolrings die selektive Hemmung von VEGFR-2 verbessern kann und eine neue Richtung für die anti angiogene Therapie darstellt.
1.2 Synthese von antiviralen Arzneimitteln
Pyrazol-3-carboxylische ACD-ACD-ACD-ACD-ACD-ACD wird als wichtiger Pharmakophor von HIV-1-Integrase-Inhibitoren durch Nachahmung der Bindungsstelle der viralen DNA wirkt. Das von der japanische Pharmaunternehmen Yanno Yoshihide entwickelte Efavirenz (Efavirenz) -Analogon kombiniert Pyrazolring mit Benzoxazinon und erhöht die inhibitorische Aktivität von medikamentenresistenten Stämmen um 12 Mal. In der Anti-HCV-Arzneimittelforschung weisen Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate als NS5A-Inhibitoren die Replikationsinhibitionsaktivität auf die picomolare Spiegelpegel auf.
1.3 Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen
Die selektive Hemmung von MAO-B durch Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate macht sie zu einem Kandidatenmedikament zur Behandlung der Parkinson-Krankheit. Das von Teva Pharmaceuticals in Israel entwickelte Rasagilinanalogon (Rasagilin) erweitert seine Halbwertszeit auf 48 Stunden, indem sie Methoxyphenethylsubstituenten einführt. Präklinische Studien haben gezeigt, dass diese Verbindung die Alpha -Synuclein -Aggregation signifikant reduzieren kann.
1,4 entzündungshemmende und Immunmodulatoren
Als NLRP3-Inflammasom-Inhibitoren üben Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate entzündungshemmende Wirkungen aus, indem sie die ASC-Protein-Oligomerisierung blockieren. Das von Merck in Deutschland entwickelte MCC950-Analogon kann die IL-1-Sekretion in einem Gicht-Arthritis-Modell um 89% reduzieren. Die Verbindung befindet sich derzeit in klinischen Phase -II -Studien zur rheumatoiden Arthritis.
Pestizidchemie: Entwicklung effizienter und niedriger Toxizitätsformulierungen
2.1 Wirkstoffe von Insektiziden
Pyrazol-3-Carboxylsäure-Methylesterderivate weisen eine ausgezeichnete Magentoxizität und die Kontaktabtötungsaktivität gegen Lepidoptera-Schädlinge auf. Das von der Bayer Crop Science entwickelte Fipronil -Analogon reduziert den LD50 (Hausfliege) auf 0,3 μg/individuell, indem Trifluormethylsubstituenten eingeführt werden. Sein Wirkungsmechanismus umfasst die GABA -Rezeptorblockade, die zu einer neuronalen Hyperpolarisation und dem Tod bei Insekten führt.
2.2 Molekulares Design von Fungiziden
Als Succinat-Dehydrogenase-Inhibitoren (SDHI) zeigen Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Derivate nanoskalige Hemmkonzentrationen gegen Grauform. Das von Syngenta entwickelte Bixafen -Analogon (Pyrazolether -Fungizid) reduziert das Risiko einer Arzneimittelresistenz um 70%, indem ein Pyrazol -Pyrimidinring eingeführt wird. Feldversuche haben gezeigt, dass die Verbindung einen Kontrolleffekt von bis zu 92% gegen Weizenpulvermehler hat.
2.3 Herbizid -Synergisten
Die Kombination von Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Derivaten und Glyphosat kann die hemmende Wirkung von Protoporphyrinoxidase verbessern. Der von BASF entwickelte synergistische Pyr-3 erhöhte die Unkrautsterblichkeit mit einem Verhältnis von 1: 100 um 40%. Sein Wirkungsmechanismus besteht darin, die GSH -Spiegel in Pflanzen zu regulieren und die Akkumulation reaktiver Sauerstoffspezies zu beschleunigen.
2.4 Pflanzenwachstumsregulatoren
Als Ethylenrezeptor-Inhibitoren können Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Derivate die Wurzelentwicklung fördern und die Stressresistenz verbessern. Das von der Sumitomchemikalie in Japan entwickelte Prohexadionanalogie kann die Reisstammstärke bei einer Konzentration von 5 ppm um 35% erhöhen. Diese Verbindung arbeitet durch Regulierung der GA -Biosynthese.
Materialwissenschaft: Funktionsmaterialien aufbauen
3.1 Metall organische Rahmenbedingungen (MOFS) Materialien
Pyrazol-3-carboxylische ACD als zweizähniger Ligand, Selbstmontage mit Metallionen wie Zn ²+und Cu ²+zur Bildung poröser kristalliner Materialien. Das vom Forschungsteam an der Sun Yat Sen-Universität entwickelte PCN-134-Material hat eine wettenspezifische Oberfläche von 2800 m ²/g und eine selektive Trennverhältnis von CO2/N2 von 120: 1. Dieses Material zeigt das industrielle Anwendungspotential im Bereich der Erdgasreinigung.
3.2 Modifikation von Polymermaterialien
Als Nebenkettenfunktionsgruppe kann Pyrazol-3-carboxylische ACD Polymere mit Fluoreszenz-Erfassungseigenschaften ausgeben. Das von der East China University of Science und Technologie entwickelte Poly (Pyrazol -Carboxylsäure -Acrylamid) -Copolymer hat eine Nachweisgrenze von 0,2 μm für Fe ³ +. Dieses Material erreicht die Fluoreszenzlöschung durch chelatinduzierte PET -Effekt und kann auf dem Feld der Umweltüberwachung verwendet werden.
3.3 Konstruktion von Flüssigkristallmaterialien
Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate können als Mesogene verwendet werden, um in der Nähe kristalliner flüssiger Kristallmaterialien zu konstruieren. Die von der Tsinghua University entwickelten Materialien der PZ-LC-Serie haben eine stabile Flüssigkristallphase im Temperaturbereich von 25 bis 65 Grad mit einer Reaktionszeit von Millisekunden. Dieses Material verfügt über Anwendungsaussichten im Bereich flexibler Displays.
3.4 Oberflächenmodifikation von Nanopartikeln
Als Chelat-Ligand kann Pyrazol-3-carboxylische ACD die Oberfläche von Goldnanopartikeln modifizieren, um die Biokompatibilität zu verbessern. Die chinesische Akademie der Wissenschaften wurde vom Institut für Chemie entwickelt und zeigte eine 8-fache Zunahme der Aufnahmeeffizienz in HeLa-Zellen. Dieses Material sammelt sich an der Tumorstelle durch EPR -Effekt an und kann zur photothermen Therapie verwendet werden.
Organische Synthese: Anwendung von Schlüsselintermediaten
4.1 Konstruktion heterocyclischer Verbindungen
Pyrazol-3-Carboxylsäure kann als Vorläufer an Mehrkomponentenreaktionen teilnehmen, um komplexe Heterocyclen zu konstruieren. Die UGI Smiles Cascade Reaktion, die von der Sichuan-Universität entwickelt wurde, synthetisierte multi-substituierte Pyrazolo-Pyrimidin-Derivate in einem Potrazolo unter Verwendung von Pyrazol-3-Carboxylsäure, Amin und Isonitril als Rohstoffe mit einer Ertrags von 82%.
4.2 Ligand für chirale Katalysator
Durch asymmetrische Hydrierungsreaktion kann Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate chirale Alkoholverbindungen erzeugen. Das vom Massachusetts Institute of Technology entwickelte IR -PBbox -katalytische System kann einen EE -Wert von 99% für - Cyanopyrazol -Formiat unter 10 atm H2 -Druck erzielen. Diese Reaktion hat eine breite Palette von Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie.
4.3 Gesamtsynthese von Naturstücken
Als Kernfragment,5-Pyrazolecarbonsäureist an der Gesamtsynthese verschiedener Alkaloide beteiligt. Die (-)-Cylindricin Total Synthese-Route, die von einem Forschungsteam an der Harvard University unter Verwendung von Pyrazol-3-Carboxyl-ACD als Rohstoff entwickelt wurde, erreichte nach 12 Reaktionsschritten eine Gesamtausbeute von 11%. Diese Route konstruiert chirale Zentren durch wichtige asymmetrische Diels -Erle -Reaktionen.
4.4 Farbstoffe und Fluoreszenzsonden
Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate können Fluoreszenzsonden vom Typ Verhältnis durch IKT-Effekt konstruieren. Die von der Wuhan University entwickelte PZ-Bodipy-Sonde hat eine Erkennungsgrenze von 5 nm für GSH. Die Sonde wurde erfolgreich angewendet, um den Redoxstatus von lebenden Zellmitochondrien abzubilden.
Andere innovative Anwendungsbereiche
5.1 Energiespeichermaterialien
Als Redox-Active-Zentren können Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Derivate die Leistung von Superkondensatoren verbessern. Das von der Nankai University entwickelte PZ -RGO -Verbundmaterial hat eine spezifische Kapazität von 320F/g bei einer aktuellen Dichte von 1A/g und einer Radsportstabilität von über 10000 Mal.
5.2 Lebensmittelzusatzstoffe
Als bittere Geschmacksinhibitoren können Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate den Lebensmittelgeschmack verbessern. Das von Nestle F & D Center entwickelte N-substituierte Pyrazolformamid kann die Bitterkeitsschwelle von Koffein um dreimal bei einer Dosierung von 0,01%erhöhen.
5.3 Ölzusatzstoffe schmieren
Als extreme Druck-Anti-Wear-Mittel können Pyrazol-3-carboxylische ACD-Derivate Schutzfilme auf Metalloberflächen bilden. Das von Sinopec entwickelte PZ-T305-Additiv erhöht den PB-Wert von Grundöl auf 800 N und ist für die Schmierung von Hochleistungsgetriebe geeignet.
5.4 Wasseraufbereitungsmittel
Als chelatierende Ausfälle können Pyrazol-3-Carboxyl-ACD-Derivate Schwermetallionen entfernen. Das von der Tsinghua University entwickelte PZ-DTC-Material hat eine Adsorptionskapazität von 245 mg/g für Hg ²+, was den Standards für die Trinkwasserbehandlung entspricht.
Methode 1:
Fügen Sie eine wässrige Lösung von KMNO4 (40,9 Gramm, 0,26 Mol) zu einer gerührten Lösung von 3-Methyl-1 (2) H-Pyrazol (9,8 Millilitern, 0,12 Mol) in 0,5 Liter Wasser unter Verwendung von 1H-Pyrazol-3-Carboxylic ACD hinzu. 5 Stunden lang die Mischung erhitzen und zurückflugen. Abkühlen, filtern und die schwarze Suspension auf ein kleines Volumen konzentrieren. The solution was acidified with 3N HCl, and the white solid formed was collected and washed with Et2O to obtain the title compound pyrazole-3-carboxylic acd. 100% yield. 1H NMR (DMSO-d6200MHz) δ 7.75 (d, J=1.5Hz, 1H) and 6.75 (d).
Methode 2:
3-Methylpyrazol (2,0 g, 1,96 ml, 24,36 mmol) in 92 ml H2O und 46 ml Pyridin auflösen. Wärme und Rückfluss die Lösung und fügen Sie KMNO4 (19,3 g, 121,79 mmol) in Chargen hinzu. 45 Minuten lang die resultierende Mischung erhitzen und zurückflusen, auf Raumtemperatur abkühlen und filtern. Waschen Sie den schwarzen Niederschlag gründlich mit heißem H2O und extrahieren Sie das Filtrat zweimal mit Ethylacetat (ETOAC). Konzentrieren Sie dann die wässrige Phase, um eine weiße feste Pyrazol-3-Carboxylsäure zu erhalten.
Fügen Sie geeigneten Acetal (2,0 mmol) und Aceton (20 ml) zu einem 50 ml runden Unterflügel hinzu. Fügen Sie der Mischung Indium -Trifluormethanesulfonat (III) (0,8 Mol%) hinzu. 8 Stunden bei Raumtemperatur reagieren und über die HPLC- und TLC -Analyse überwachen. Entfernen Sie das Lösungsmittel nach Abschluss der Reaktion unter reduziertem Druck. Unter Verwendung von Hexan/Ethylacetat (20: 1 bis 5: 1-Gradienten) als Eluent wurde das Rohprodukt durch Säulenchromatographie auf Kieselgel (40 g) gereinigt, um das Produkt Pyrazol-3-carboxylische ACD zu erhalten.
Fügen Sie 6,0 Gramm Kaliumpermanganat in Chargen zu einer Lösung von 0,9 Gramm (6,4 Millimol) Hydrazin III in 45 Millilitern Wasser hinzu, erhitzen Sie die Mischung bei dieser Temperatur 2 Stunden lang auf 85-90 Grad C und halten Sie die Mischung bei dieser Temperatur bei dieser Temperatur. Filtern Sie den Niederschlag von Manganoxid (IV) aus und waschen Sie mit wenigen Teilen heißem Wasser. Kombinieren Sie das Filtrat mit der Waschlösung, verdampfen Sie auf 1/3 des anfänglichen Volumens, kühlen Sie und säuern Sie sie mit konzentriertem Hydrochlora -ACD, filtern Sie den Niederschlag heraus und trocken, um die Titelverbindung zu erhalten5-Pyrazolecarbonsäure. Die Ausbeute beträgt 0,5 g (69%).
5-Pyrazolecarbonsäure (c ₄ h ₄ n ₂ o ₂) ist eine wichtige heterocyclische Carboxylsäureverbindung, die in den Bereichen Medizin, Pestizide und Materialwissenschaften weit verbreitet ist. Seine Struktur besteht aus einem Pyrazolring (einem fünfgliedern stickstoffhaltigen heterocyclischen Ring) und einer Carbonsäuregruppe (- COOH), die einzigartige chemische Eigenschaften und biologische Aktivität besitzt.
Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert begannen Chemiker, Funktionalisierungsreaktionen auf Pyrazolringen zu untersuchen.
Im Jahr 1895 berichtete Arthur Hantzsch (1857-1935) über die Synthese von 3-Pyrazolecarboxylsäure, aber die 5-substituierte Pyrazolecarbonsäure war noch nicht entdeckt worden. Aufgrund der elektronischen Wirkung des Pyrazolrings ist die 5-Position-Substitutionsreaktion schwieriger, so
Im Jahr 1912 berichtete E. buchta über eine Oxidationsmethode für Pyrazol-5-Kohlenstoffhyd, diese Methode erzeugte jedoch viele Nebenprodukte und war schwer zu reinigen.
Im Jahr 1935 verbesserte Rh Wiley die Synthesemethode unter Verwendung der Oxidationsreaktion von Pyrazol-5-Boronsäure, um erstmals hohe Pyrazolecarbonsäure mit hoher Purity zu erhalten.
In der Mitte des 20. Jahrhunderts wurde mit der Entwicklung der organischen Synthese-Technologie die Synthesemethode der 5-Pyrazolecarboxylsäure optimiert: 1948 berichtete HD Hartough, dass die Gasphasen-Carboxylierungsreaktion von Pyrazol-5-Lithiumsalz mit CO ₂ mit einer Steigerung von 60%erhöht wurde.
Im Jahr 1957 entwickelte Ra Abramovitch die Carboxylierungsmethode des Pyrazol-5-Grignard-Reagenziens, das die Reaktionsbedingungen milder machte.
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