4-甲氧羰基立方烷羧酸
[CAS 24539-28-4]

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-甲氧羰基立方烷羧酸
• 英文名: 4-Methoxycarbonylcubanecarboxylic acid
• 分子式: C₁₁H₁₀O₄
• 分子量: 206.19
• CAS 登录号: 24539-28-4
• EC 号码: 691-562-1
• 分子行输入简码SMILES: COC(=O)C12C3C4C1C5C2C3C45C(=O)O

物理化学性质

• 密度: 2.0±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 沸点: 341.5±42.0 °C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 141.4±21.4 °C (计算值)^*
• 折射率: 1.822 (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: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+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
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
眼刺激	Eye Irrit.	2A	H319

chemBlink 化学品故事

4-(甲氧羰基)立方烷-1-羧酸将一种近乎几何图形的形状带入了实用有机化学。其中心笼状骨架的八个碳原子占据立方体的顶点，并沿棱相连。两个相对的笼顶点连接含羰基取代基，一个是游离羧酸，另一个是甲酯。因此，该分子将刚性的三维骨架与两个相关但化学性质可区别的连接点结合起来。它是官能团化的砌块，而不仅是母体烃立方烷。

这种区别解释了其用途的重要部分。在所选条件能够兼容的前提下，可以活化游离羧酸用于偶联，同时保留甲酯供后续转化。两个基团不必同时修饰，使研究者能够先将笼状结构的一端连接到其他分子，再保留另一端继续延伸。这也说明，必须将这种单酸单酯与立方烷-1,4-二羧酸及其二甲酯区分：相似名称背后，反应顺序的控制方式并不相同。

笼状骨架本身也引出了与熟悉结构的比较。苯是平面芳香体系，立方烷则是饱和碳笼。立方烷相对位置的取代基，可为苯环两端的取代基提供另一种空间排列，由此推动了将立方烷用作苯生物电子等排体的研究。所谓生物电子等排体，是考虑在特定分子环境中保持某些有用性质的替代结构。这是需要验证的设计假设，并不保证两个片段具有相同电子性质或生物效应。

Chalmers 等人在 2016 年的研究为这一较广泛的思路提供了实验证据。他们制备并评价了若干生物活性分子的立方烷类似物，结果随被改造分子而异。对于这种单酸单酯试剂，其相关性在于：官能团化碳笼使研究者能够构建和比较新的结构。但不能将完整类似物的生物学结果赋予尚未进一步修饰的砌块，也不能认为某个系列中有希望的骨架替换一定适用于其他系列。

游离羧酸还提供了一条不那么直观的转化途径。Sigma-Aldrich 将该具体化合物列为在光照下利用 N-碘代酰胺进行碘代脱羧反应的底物。在这类转化中，羧基通过失去二氧化碳，为形成碳碘连接提供途径。2011 年的方法学论文报道了将羧酸转化为有机碘化物的较普遍无金属方法。对于这款立方烷试剂，这是将羧酸作为可转化连接点、而非仅作为永久连接基团的具体实例。

这种分子的持续吸引力，在于将形状与官能团区别处理结合起来。仅有立方体图形，并不能说明怎样组装出有用目标；同时带有一个游离羧酸和一个受保护羧酸的立方体，则提供了有序前进的方式，使两端承担不同任务。无论目标是新中间体还是供生物学评价的类似物，最终产物仍需表征和实验检验。该试剂的作用，是使独特碳骨架能够用于这些实验，而不是保证所有含立方烷的化合物都具有某种性能。

即使是两个羰基，也承担不同的直接任务：一个连接酸性羟基，另一个连接甲氧基。准确识别这一细节，才能将引人注目的碳笼图形转化为可执行的反应设计，并避免误用二羧酸或二酯。

参考文献：
1. Sigma-Aldrich. 4-Methoxycarbonylcubanecarboxylic acid, 901001; identity and iododecarboxylation application. https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/901001
2. Kulbitski K et al. Metal-Free Efficient, General and Facile Iododecarboxylation Method with Biodegradable Co-Products. Adv Synth Catal. 2011;353:1438-1442. DOI: 10.1002/adsc.201100145. https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adsc.201100145
3. Chalmers BA et al. Validating Eaton's Hypothesis: Cubane as a Benzene Bioisostere. Angew Chem Int Ed. 2016;55:3580-3585. DOI: 10.1002/anie.201510675. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26846616/

阅读更多故事