5-溴-2-氰基-3-硝基吡啶
[CAS 573675-25-9]

基本信息

• 产品分类: 医药中间体 >> 杂环化合物中间体 >> 吡啶类化合物 >> 氰基吡啶
• 产品名称: 5-溴-2-氰基-3-硝基吡啶
• 英文名: 5-Bromo-3-nitropyridine-2-carbonitrile
• 别名: 5-Bromo-2-cyano-3-nitropyridine
• 分子式: C₆H₂BrN₃O₂
• 分子量: 228.00
• CAS 登录号: 573675-25-9
• EC 号码: 629-442-8
• 分子行输入简码SMILES: C1=C(C=NC(=C1[N+](=O)[O-])C#N)Br

物理化学性质

• 密度: 1.9±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 熔点: 101 - 106 °C (实验值)
• 沸点: 348.9±42.0 °C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 164.8±27.9 °C (计算值)^*
• 折射率: 1.646 (计算值)^*

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS05;GHS06;GHS07 危险
• 危害标签: H301-H312-H315-H318-H332-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P270-P271-P280-P301+P316-P302+P352-P304+P340-P305+P354+P338-P317-P319-P321-P330-P332+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
急性毒性	Acute Tox.	3	H301
严重眼损伤	Eye Dam.	1	H318
急性毒性	Acute Tox.	4	H332
急性毒性	Acute Tox.	4	H312
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
急性毒性	Acute Tox.	3	H311
急性毒性	Acute Tox.	3	H331

chemBlink 化学品故事

5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈（CAS 573675-25-9）是一种多取代吡啶类有机合成中间体，分子式为 C₆H₂BrN₃O₂，分子量为 228.00。它的六元芳香环中含有一个氮原子，同时还带有溴、硝基和腈基三个取代基。虽然整个分子只有六个碳原子，却在一个很小的结构中集中安排了几个可以进行不同化学转化的位置。

吡啶与苯相似，都是六元芳香环，但是其中一个碳被氮取代以后，整个环的电子分布发生了明显变化。这个分子还同时带有强吸电子的硝基和腈基，因此芳香环具有比较明显的缺电子性质。

这种电子环境不仅影响分子的物理性质，也决定各个取代基在后续反应中能够扮演什么角色。

公开的合成方法可以从 2,5-二溴-3-硝基吡啶开始。这个原料的吡啶环上带有两个溴原子。使用氰化亚铜，在 90 °C 反应，可以选择性地把其中一个溴转变成腈基，而另一个溴继续保留在芳香环上。

一个公开实验使用 25 克 2,5-二溴-3-硝基吡啶作为原料，经过反应和柱层析纯化以后，得到 17.5 克 5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈，报道收率为 68%。

这一步已经展示了有机合成中很重要的选择性概念。起始物含有两个碳溴键，但化学家并不是把两个溴全部替换掉，而是在一个指定位置引入腈基，同时把另一个溴保留下来，供后面的反应继续使用。

更加有意思的反应出现在另一项公开专利中。

研究人员把 5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈溶解在四氢呋喃中，在室温加入四丁基氟化铵。看到一个含溴芳香化合物与氟化物反应，很容易首先猜测氟会把溴替换掉。

实际发生的事情却不是这样。

被氟取代的是 3 位的硝基，而 5 位的溴仍然保留。

反应得到的是 5-溴-3-氟吡啶-2-甲腈。

这是一个很有意思的亲核芳香取代实例。在这个高度缺电子的含氮芳香环中，硝基能够作为离去基被氟取代。对于很多读者来说，硝基更熟悉的用途是吸电子，或者经过还原变成氨基，因此“整个硝基被氟替换”并不是最容易想到的反应。

这个例子说明，一个官能团究竟怎样反应，不能只根据它的名称判断，还必须考虑它周围的整个电子环境。在普通芳香体系中看起来很稳定的基团，放到一个含有环氮、腈基以及其他吸电子结构的芳香环上以后，可能表现出完全不同的反应方式。

更巧妙的是，在硝基被氟取代的过程中，溴没有消失。

这就为下一步反应留下了第二个可以继续改造的位置。

公开专利随后让所得的 5-溴-3-氟吡啶-2-甲腈与 2-羟基苯硼酸反应，并使用钯催化剂和碳酸钠。在这一步中，原来带溴的位置发生偶联，碳溴键被新的碳碳键取代，使吡啶环与另一个芳香环连接起来。

于是，同一个小分子连续完成了两种性质完全不同的结构编辑。

第一步可以简单表示为：

NO₂ → F

第二步则可以表示为：

C-Br → C-C

而原来的吡啶环和腈基骨架在这些变化中继续保留下来。

这种不同反应位置能够分别控制的特点，对于药物化学和复杂有机合成非常有价值。研究人员经常需要制备一系列结构相似的化合物，每次只改变其中一个位置，再比较这些变化带来的性质差异。

如果一个共同中间体上的不同位置可以通过不同反应分别改造，就不需要为每一种目标化合物重新设计完整的合成路线。先制备一个具有多个反应接口的中间体，再选择需要修改的位置，可以大大增加合成路线的灵活性。

腈基本身也具有重要的结构特点。-C≡N 体积很小，却具有较强极性和明显的吸电子作用。腈基经常出现在药物化学研究的分子中，也可以作为进一步官能团转化的起点。不过，具体作用必须根据整个目标分子的结构判断，不能因为含有腈基就推断某种特定药理性质。

硝基在其他路线中同样还有更多选择。除了这里所展示的特殊离去反应以外，芳香硝基通常还可以还原成氨基。得到的氨基又能够继续进行酰胺化、重氮化、成环等多种反应。

保留下来的芳香溴也不仅仅能够进行一种偶联。含溴杂芳香化合物广泛用于钯催化的碳碳键以及碳杂原子键形成反应。因此，具体怎样利用这个溴，取决于最终需要构建什么结构。

这也解释了为什么一些看起来没有著名最终用途的杂环中间体仍然具有很高的合成价值。它们的重要性不一定来自自身具有某种生物活性，而是来自选择性。

化学家预先把几个性质不同的官能团放在确定位置，然后在后面的合成过程中决定先改变哪一个、保留哪一个，再利用哪一个继续建立新的化学键。

因此，5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈可以被看成一个具有多个可编程位置的小型合成平台。

公开化学反应已经展示了这种特点：先选择性引入腈基；再让硝基被氟取代，同时保留溴；随后又利用这个溴形成新的碳碳键。

这个分子说明，有机化学中的“复杂”并不只是指一个分子含有很多原子。另一个重要尺度，是一个分子的不同位置能否被分别控制。

当一个很小的分子能够让化学家在不同时间选择不同的反应位置时，它就不再只是一个简单中间体，而成为构建更多复杂结构的有用起点。

References

1. PubChem. 5-Bromo-3-nitropyridine-2-carbonitrile, CID 2769698. CAS 573675-25-9.

2. EP 1757594 A1. 由 2,5-二溴-3-硝基吡啶和氰化亚铜制备 5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈。

3. EP 2471792 B1. 5-溴-3-硝基吡啶-2-甲腈经四丁基氟化铵转变为 5-溴-3-氟吡啶-2-甲腈，并进一步进行钯催化偶联。

4. TCI Chemicals. 5-Bromo-2-cyano-3-nitropyridine, CAS 573675-25-9.

5. Sigma-Aldrich. 5-Bromo-3-nitropyridine-2-carbonitrile, CAS 573675-25-9.