(Z)-3-氨基巴豆酸甲酯
[CAS 21731-17-9]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物 >> 羧酸酯及其衍生物
• 产品名称: (Z)-3-氨基巴豆酸甲酯
• 英文名: Methyl (Z)-3-aminocrotonate
• 别名: Methyl (2Z)-3-amino-2-butenoate
• 分子式: C₅H₉NO₂
• 分子量: 115.13
• CAS 登录号: 21731-17-9
• EC 号码: 244-549-6
• 分子行输入简码SMILES: C/C(=C/C(=O)OC)/N

物理化学性质

• 溶解度: 溶解 (56 g/L) (25 °C), 计算值^*
• 密度: 1.031±0.06 g/cm³ (20 °C 760 Torr), 计算值^*
• 熔点: 81 - 84 °C (实验值)
• 沸点: 194.1±13.0 °C 760 mmHg (计算值)^*, 229.7 °C (实验值)
• 闪点: 65.3±17.4 °C (计算值)^*, 91 °C (实验值)
• 折射率: 1.457 (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: H302-H317-H318-H319-H330
• 防护标签: P260-P261-P264-P264+P265-P270-P271-P272-P280-P284-P301+P317-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P305+P354+P338-P316-P317-P320-P321-P330-P333+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

chemBlink 化学品故事

Methyl (Z)-3-aminocrotonate（(Z)-3-氨基巴豆酸甲酯，CAS 21731-17-9）是一种主要作为有机合成和药物化学中间体使用的 enamine ester，也可以命名为 methyl (Z)-3-aminobut-2-enoate，分子式为 C₅H₉NO₂，分子量为 115.13。这个分子在一条很短的四碳链中同时包含氨基、碳碳双键和羧酸甲酯，因此兼具 enamine 和 α,β-unsaturated ester 的结构特点，特别适合用作构建含氮杂环的前体。

名称中的 Z 描述的是碳碳双键周围的几何构型。按照 Cahn-Ingold-Prelog 规则，Methyl (Z)-3-aminocrotonate 双键两侧优先级较高的取代基位于同一侧。这个立体化学细节并不是简单的命名问题，因为 enamine 可以存在不同的几何异构体，而不同构型可能影响分子的构象、氢键以及实际反应行为。

这个化合物最有价值的特点之一，是在同一个很小的分子中同时具有亲核性和亲电性。Amino-substituted alkene 属于 enamine，氮原子与相邻双键共轭，使双键上的某些碳具有较高电子密度；另一方面，ester carbonyl 又形成电子吸引区域。这种内部电子分布差异，使分子很适合进行 condensation 和 cyclization reactions。

Enaminones 以及相关的 β-amino unsaturated carbonyl compounds 长期以来都是 heterocycle synthesis 中非常重要的中间体。它们预先把碳、氮和 carbonyl functionality 安排在适合环化的位置，因此能够与 amidine、guanidine、hydrazine、urea 以及其他双官能团含氮试剂反应，构建 pyrimidine、pyrazole 以及其他 nitrogen heterocycles。Methyl (Z)-3-aminocrotonate 正属于这一类用途广泛的杂环前体。

一个经典应用是 substituted pyrimidines 的合成。Pyrimidine 是含两个氮原子的六元芳香杂环，广泛存在于核酸碱基、药物、农药以及其他生物活性分子中。在典型 cyclocondensation 中，enamine ester 提供部分碳骨架，而另一种富含氮的试剂提供其他氮原子。随着新化学键形成和小分子脱除，原来的开链结构最终转变成芳香杂环。

这种方法的一个重要优势是，最终杂环上的部分取代模式可以提前“写入”起始原料。Methyl (Z)-3-aminocrotonate 本身带有的 methyl group 可以成为最终 heterocycle 上的取代基，而 ester-derived carbonyl 则参与构建环结构。通过改变另一种含氮反应物，化学家就可以从同一个 enamine ester 出发，合成一系列不同取代的杂环。

因此，这个分子也出现在 pharmaceutical synthesis 中，但主要身份是 upstream intermediate，而不是 active drug。公开的专利和 medicinal-chemistry literature 使用 methyl 3-aminocrotonate 构建 substituted pyrimidines 和其他 heteroaromatic systems，随后再把这些中间体继续转化成更加复杂的 biologically active molecules。这里必须明确：最终生物活性属于后续形成的杂环或药物候选分子，而不是因为 CAS 21731-17-9 参与了合成就把活性归给这个原料。

它的反应性也很好地说明了 enamines 为什么如此重要。普通 carbonyl compound 主要在 carbonyl carbon 上表现亲电反应，而转变成 enamine 以后，电子密度重新分布，使相邻碳原子具有明显的亲核性。这样，化学家就可以把 enamine 当作可控制的 carbon nucleophile 来形成新的碳碳键。Methyl (Z)-3-aminocrotonate 又把这种 enamine character 与 ester group 结合在一起，因此特别适合继续进行环化。

Amino group 本身还可以参与 hydrogen bonding 和 tautomeric equilibria。这个分子的真实电子结构可以用多个 resonance 和 tautomeric forms 来描述，其中 nitrogen 与相邻 double bond 共享电子密度。这也说明，简单的二维结构式有时候不能完全表现 enamine chemistry 的灵活性。

Methyl 3-aminocrotonate 可以从 methyl acetoacetate 出发，通过与 ammonia 或 ammonia equivalents 反应制备。Methyl acetoacetate 属于 β-keto ester，把其中 keto functionality 转换成 amino-substituted alkene，就得到相应的 enamine ester。这是一个很典型的例子：通过把 carbonyl chemistry 转换成 nitrogen-containing intermediate，可以彻底改变分子的后续反应方式。

这个分子也体现了 molecular economy。整个结构只有五个碳原子，却已经预先包含后续反应所需要的碳骨架、nitrogen atom、alkene geometry 和 ester functionality。化学家不需要一个原子一个原子地从头构建杂环，而可以从一个已经预先安排好的小分子开始，其中几个未来会进入环结构的原子和取代基已经处于合适位置。

因此，Methyl (Z)-3-aminocrotonate 最适合被理解为一种 heterocycle-building reagent。它的价值并不来自自身某个著名最终用途，而在于这个小分子把大量“合成信息”压缩进简单结构之中。Amino group、double bond、ester 和 methyl substituent 共同构成一个分子起点，可以经过 condensation 和 cyclization 变成远比原料复杂的 nitrogen heterocycles。

现代 medicinal chemistry 高度依赖这类中间体。最终药物中的 pyrimidine 或其他 nitrogen heterocycle 看起来可能非常复杂，但它们的环结构常常可以追溯到一个出人意料地简单的 open-chain precursor。Methyl (Z)-3-aminocrotonate 就是一个很好的例子：一个很小的开链分子，通过折叠、缩合和重新组织，最终可以成为生物活性分子中刚性的杂环骨架。

References

1. PubChem. Methyl 3-aminocrotonate. CAS 21731-17-9. Chemical identity and molecular information.

2. Joule, J. A.; Mills, K. (2010). Heterocyclic Chemistry, 5th ed. Wiley.

3. Katritzky, A. R.; Ramsden, C. A.; Joule, J. A.; Zhdankin, V. V. (2010). Handbook of Heterocyclic Chemistry, 3rd ed. Elsevier.

4. Comprehensive Organic Synthesis literature describing methyl 3-aminocrotonate as a precursor for substituted pyrimidines and related nitrogen heterocycles.

5. Commercial and patent synthesis records for CAS 21731-17-9 describing pharmaceutical-intermediate applications.

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