4-硝基-2-三氟甲基苯甲酸
[CAS 320-37-6]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物
• 产品名称: 4-硝基-2-三氟甲基苯甲酸
• 英文名: 4-Nitro-2-(trifluoromethyl)benzoic acid
• 别名: 4-Nitro-α,α,α-trifluoro-o-toluic acid
• 分子式: C₈H₄F₃NO₄
• 分子量: 235.12
• CAS 登录号: 320-37-6
• EC 号码: 627-696-4
• 分子行输入简码SMILES: C1=CC(=C(C=C1[N+](=O)[O-])C(F)(F)F)C(=O)O

物理化学性质

• 密度: 1.6$+/-$0.1 g/cm³ 计算值^*
• 熔点: 138 - 132 $degree$C (实验值)
• 沸点: 321.4$+/-$42.0 $degree$C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 148.2$+/-$27.9 $degree$C (计算值)^*
• 折射率: 1.519 (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: GHS07 警告
• 危害标签: H302-H315-H317-H319
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P270-P272-P280-P301+P317-P302+P352-P305+P351+P338-P321-P330-P332+P317-P333+P317-P337+P317-P362+P364-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
皮肤致敏	Skin Sens.	1	H317
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335

发现和应用

4-硝基-2-(三氟甲基)苯甲酸是一种芳香族羧酸，其苯甲酸母核上带有两个强吸电子取代基：硝基和三氟甲基。这种组合使其成为一种高度活化的亲电芳香体系，也是有机合成化学中的有用中间体，特别是在制备更复杂的氟化和硝基取代化合物时。

该化合物的母体结构是苯甲酸，即苯环上连有一个羧基。羧基通过诱导效应和共振效应表现出强吸电子性，使得芳环相对于未取代的苯而言，其亲电取代反应活性降低。在该化合物中，这种钝化作用因额外吸电子基团的存在而进一步增强。

苯环的4位上连有一个硝基（–NO₂）。硝基是芳香化学中最强的吸电子取代基之一，这归因于其强大的诱导效应以及通过共振从环上吸电子的能力。它显著降低了邻位和对位的电子密度，并强烈钝化了芳香体系，使其难以进行亲电芳香取代反应；同时，它在取代反应中引导进入的亲电试剂指向间位。

2位上连有一个三氟甲基（–CF₃）。由于氟原子具有高电负性，CF₃基团通过诱导效应表现出强吸电子性。与硝基不同，它不参与共振，但其诱导效应显著且贯穿整个芳香体系。CF₃基团既能增加亲脂性，又能降低环上的电子密度。

硝基、三氟甲基和羧基的共同存在使得该分子整体上高度缺电子。因此，该芳香环对亲电取代反应表现出强烈的钝化作用，但在适当条件下可能更容易发生亲核芳香取代反应，特别是在其衍生物中引入了额外的活化基团或离去基团的情况下。

从结构角度看，羧基能够形成氢键，并根据pH值与去质子化的羧酸根形式处于平衡状态。该官能团还为衍生化反应（包括酯化、酰胺化和酰氯的制备）提供了反应位点，使该化合物成为一种多功能的合成中间体。

硝基在化学上也具有多种反应特性。在催化氢化或化学还原条件下，该化合物可被还原为苯胺基团，从而制备氨基取代的衍生物。这种转化广泛应用于多步合成路线中，其中硝基作为氨基官能团的受保护前体。

三氟甲基在大多数条件下化学性质稳定，常被引入分子中以调节药代动力学及理化性质。由于其强电负性和亲脂性，该基团能提高代谢稳定性，在某些情况下增强膜渗透性，并影响生物活性分子中的结合相互作用。

由于含有多个强极性官能团，4-硝基-2-(三氟甲基)苯甲酸被视为一种极性芳香族化合物；它在非极性溶剂中溶解度有限，但在极性有机溶剂中具有良好的溶解度。其羧酸官能团可形成盐，从而在碱性条件下显著提高水溶性。

在合成化学中，此类化合物常作为医药、农药及功能材料生产过程中的中间体。硝基为进一步的功能化修饰提供了位点，而三氟甲基则用于调节目标分子的电子效应和亲脂性。

总体而言，4-硝基-2-(三氟甲基)苯甲酸是一种高度缺电子的芳香族羧酸，带有两个强吸电子取代基。其重要性在于作为功能化芳香族中间体的反应活性，以及​​在有机合成中构建含氟及含氮衍生物的实用价值。

参考文献

2019. Crystallographic and spectroscopic character-ization of 4-nitro-2-(tri-fluoro-meth-yl)benzoic acid and 4-nitro-3-(tri-fluoro-meth-yl)benzoic acid. Acta crystallographica. Section E, Crystallographic communications.
DOI: 10.1107/s2056989019003979

2017. Crystal structure of a multi-domain human smoothened receptor in complex with a super stabilizing ligand. Nature Communications.
DOI: 10.1038/ncomms15383