立方烷是一種有機化合物,為人工合成的烷烴,又稱為五環辛烷,分子式為C8H8。從甲醇中結晶并在大氣壓下于室溫以上升華可得菱形晶體。對熱不穩定,200℃可分解。結構特點為八個碳原子對稱地排列在立方體的八個角上。互以單鍵相連,是一種籠形結構,張力很高的五縮環體系。八個碳原子對稱的排列在立方體的八個角上。此烷烴屬于柏拉圖烴的一種。C原子以sp3雜化軌道成鍵,分子為非極性分子。在催化劑作用下,容易發生異構化。可以溴代環戊烯酮的二聚體經一系列復雜反應,最后從甲醇溶液中結晶析出;也可通過光化學反應合成;還可由環丁二烯與2,5-二溴對苯醌進行[2+4]環加成,產物接著在光作用下發生[2+2]環加成,繼之用氫氧化鉀處理得到立方烷-1,3-二羧酸,該二元酸按游離基方法脫羧即得立方烷。用于化學研究工作 。
立方烷于1964年由芝加哥大學的Dr. Philip Eaton與Thomas W. Cole首先合成。在他們合成出立方烷之前,人們曾一度認為其不可合成,因為碳碳鍵的鍵角均為90度,張力過大而不穩定。不過當此物質被合成出以后,人們發現它在動力學上很穩定。立方烷生成熱、密度等均很大,因而備受矚目。
立方烷是一種人工合成的特殊骨架,在近幾年作為苯環的生物電子等排體引起了藥物化學領域的關注。
與苯環相比,立方烷骨架有著更高的生物穩定性,是一種優良的疏水標簽片段,無內在毒性。
與同為苯環電子等排體的BCP相比,立方烷在空間上與苯環更為匹配(圖式一),但由于合成難度等原因,立方烷在新藥研發中應用暫時比BCP少。
立方烷骨架對光、空氣和濕度比較穩定,這些性質使得立方烷在合成過程中穩定性良好。
Tsanaktsidis等在Eaton、Cole和Chapman的工作基礎上,8步反應完成了1,4-立方烷二甲酸二甲酯(BD447832)的合成,該化合物是立方烷合成化學的關鍵砌塊。
鑒于立方烷合成砌塊的構建基礎,因此在新藥設計開發中,立方烷出現的頻率越來越高,新藥研發機構已經將其應用到了一些活性分子中(圖式二)。
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