5 - 氟 - 3 - 氰基吡啶（CAS 號：696-42-4）—— 含氟吡啶類中間體的技術解析與產(chǎn)業(yè)應用

一、基礎信息與理化特性

1. 核心化學參數(shù)

• 中文名稱：5 - 氟 - 3 - 氰基吡啶

• 英文名稱：5-Fluoro-3-cyanopyridine

• CAS 號：696-42-4

• 分子式：\(C_6H_3FN_2\)

• 分子量：122.09

• 外觀：白色至類白色結晶粉末，無臭，對空氣穩(wěn)定

2. 物理化學性質

• 熔點：82-84℃

• 沸點：265-267℃（常壓）

• 密度：1.32 g/cm3

• 溶解性：易溶于甲醇、乙醇、乙腈等極性溶劑，微溶于水（25℃時溶解度約 0.3g/100mL），不溶于正己烷。

• 化學特性：

• 氰基（-CN）可水解生成 5 - 氟煙酸（CAS: 393-52-2），或還原為 5 - 氟煙酰胺（CAS: 2927-71-1）；

• 吡啶環(huán)上的氟原子受氰基吸電子效應影響，易發(fā)生親核取代反應（如與胺類、醇類試劑反應）；

• 反應活性：

• 穩(wěn)定性：常溫下穩(wěn)定，避免與強酸堿、強氧化劑接觸，光照下無顯著分解。

二、上下游產(chǎn)業(yè)鏈分析

1. 上游原料與合成工藝

• 核心原料：

• 3 - 氰基吡啶（CAS: 100-54-9）

• 氟化試劑（如二乙氨基三氟化硫，DAST；或無水氟化氫 HF）

• 主流合成路線：親電氟化法： 以 3 - 氰基吡啶為原料，在無水氟化氫或 DAST 作用下，于 0-20℃進行選擇性氟化反應，經(jīng)柱層析或重結晶（乙醇 / 水體系）得到純度≥99% 的精品，收率 65-70%。反應方程式：\(C_6H_4N_2 + F^+ \rightarrow C_6H_3FN_2 + H^+\)

2. 下游產(chǎn)品與衍生物

• 醫(yī)藥中間體：

• 合成抗真菌藥物（如伏立康唑中間體）、抗病毒藥物（如 HIV 整合酶抑制劑前體）；

• 制備新型抗腫瘤藥物（如 PI3K/mTOR 雙抑制劑中間體）。

• 農(nóng)藥中間體：

• 合成含氟吡啶類除草劑（如氟啶草酮中間體）、殺蟲劑（如氟蟲腈類似物前體）；

• 開發(fā)昆蟲拒食劑（如蚜蟲信息素類似物中間體）。

• 材料科學：

• 作為配體制備金屬有機框架（MOFs）材料；

• 合成有機光電材料（如 OLED 空穴傳輸層材料）。

三、核心應用領域解析

1. 醫(yī)藥研發(fā)與創(chuàng)新藥物

• 抗真菌藥物關鍵中間體： 5 - 氟 - 3 - 氰基吡啶經(jīng)水解生成 5 - 氟煙酸，進一步與 2,4 - 二氟苯胺縮合，制得伏立康唑（Voriconazole）關鍵中間體，用于治療侵襲性曲霉病，臨床有效率達 85% 以上。

• 抗病毒藥物前體： 與核苷類似物反應制備 HIV 整合酶抑制劑（如多替拉韋中間體），通過阻斷病毒 DNA 整合到宿主基因組，實現(xiàn)高效抗 HIV 病毒活性，是 “雞尾酒療法” 的重要組分。

• 抗癌藥物合成： 作為吡啶環(huán)骨架，參與合成 PI3K/mTOR 雙抑制劑（如依維莫司衍生物），通過抑制腫瘤細胞信號通路，抑制血管生成和細胞增殖，適用于腎癌、乳腺癌等治療。

2. 農(nóng)藥創(chuàng)制與綠色植保

• 高效除草劑中間體： 與三嗪類化合物縮合生成氟啶草酮（Fluridone）中間體，通過抑制類胡蘿卜素合成，防除棉花、大豆田一年生闊葉雜草，持效期長達 8-12 周，對環(huán)境友好。

• 新型殺蟲劑開發(fā)： 引入氟原子和氰基合成氟蟲腈類似物，對蚜蟲、薊馬等刺吸式害蟲觸殺活性顯著，作用機制為抑制 γ- 氨基丁酸受體，用量僅為傳統(tǒng)殺蟲劑的 1/3。

3. 材料科學與催化領域

• 金屬有機框架（MOFs）配體： 5 - 氟 - 3 - 氰基吡啶的氮原子與金屬離子（如 Zn2?、Cu2?）配位，構建高選擇性氣體吸附材料，用于 CO?捕獲和分離，吸附容量可達 1.2mmol/g（25℃, 1bar）。

• 有機光電材料： 與咔唑類化合物共聚制備空穴傳輸層材料，用于鈣鈦礦太陽能電池，使器件光電轉換效率（PCE）提升至 22%，穩(wěn)定性延長至 1000 小時以上。

四、技術優(yōu)勢與市場動態(tài)

• 技術壁壘： 親電氟化反應需嚴格控制氟化試劑用量和溫度，避免多氟代副產(chǎn)物生成，采用微波輔助合成技術可將反應時間縮短至 2 小時，收率提升至 75%。

• 產(chǎn)能分布： 全球年產(chǎn)能約 50 噸，中國占比 60%，主要生產(chǎn)企業(yè)包括江蘇揚農(nóng)化工、浙江聯(lián)化科技等，工藝以 DAST 氟化法為主，部分企業(yè)探索綠色氟化工藝（如電化學氟化）。

• 市場需求： 受抗真菌藥、新型農(nóng)藥及 MOFs 材料需求驅動，2024 年市場需求同比增長 19%，預計 2025 年市場規(guī)模突破 2500 萬元，醫(yī)藥領域占比達 60%。

五、安全與儲存建議

• 危險性： 粉塵對眼睛和呼吸道有刺激性，大鼠經(jīng)口 LD50＞2000mg/kg，屬低毒類；操作時需佩戴 N95 口罩及丁腈手套，避免吸入或接觸皮膚。

• 儲存條件： 密封儲存于陰涼干燥處（≤25℃），使用防潮包裝（如鋁箔袋或內襯塑料袋的紙板桶），遠離強氧化劑及酸性物質，儲存期可達 2 年。

六、SEO 優(yōu)化策略

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• 長尾關鍵詞：5 - 氟 - 3 - 氰基吡啶合成工藝、抗真菌藥中間體、MOFs 配體原料

• 中英文組合：5-Fluoro-3-cyanopyridine, CAS 696-42-4, Pyridine intermediate