4-羟基-5-甲氧基嘧啶—— 多功能嘧啶类中间体的技术与应用解析

4 - 羟基 - 5 - 甲氧基嘧啶（CAS 号：695-87-4）—— 多功能嘧啶类中间体的技术与应用解析

一、基础信息与理化特性

1. 核心化学参数

• 中文名称：4 - 羟基 - 5 - 甲氧基嘧啶

• 英文名称：4-Hydroxy-5-methoxypyrimidine

• CAS 号：695-87-4

• 分子式：\(C_5H_6N_2O_2\)

• 分子量：126.11

• 外观：白色至类白色结晶粉末，无臭，吸湿性低

2. 物理化学性质

• 熔点：195-197℃（分解）

• 沸点：352℃（常压）

• 密度：1.34 g/cm³

• 溶解性：微溶于冷水（25℃时溶解度约 0.8g/100mL），易溶于甲醇、乙醇、DMF、 DMSO 等极性溶剂，不溶于乙醚。

• 化学特性：

• 酸碱性：4 位羟基显弱酸性（pKa≈9.5），可与碱成盐（如钠盐）；5 位甲氧基稳定，不易水解。

• 反应活性：4 位羟基易发生酯化、烷基化反应，环上氮原子可作为亲核位点参与缩合反应。

• 稳定性：常温下稳定，高温（＞200℃）或强碱性条件下易分解，需避光防潮储存。

二、上下游产业链分析

1. 上游原料与合成工艺

• 核心原料：

• 5 - 甲氧基嘧啶 - 4 - 酮（CAS: 23297-69-0）

• 氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）

• 主流合成路线：水解法： 5 - 甲氧基嘧啶 - 4 - 酮在碱性条件下（如 NaOH 水溶液），于 80-90℃水解 4-6 小时，经酸化、过滤、重结晶得到纯度≥99% 的精品，收率 80-85%。反应方程式：\(C_5H_6N_2O_2 + H_2O \xrightarrow[加热]{OH^-} C_5H_6N_2O_2 + H_2O\)（注：实际反应为酮式转羟基式）

2. 下游产品与衍生物

• 医药中间体：

• 合成抗疟药（如咯萘啶中间体）、抗病毒药（如丙肝药物索磷布韦前体）、抗癌药（如胸苷酸合成酶抑制剂中间体）；

• 制备新型糖尿病药物（如 GLP-1 受体激动剂中间体）。

• 农药中间体：

• 合成嘧啶类除草剂（如嘧草醚关键中间体）、杀菌剂（如甲氧基嘧啶类抗真菌剂前体）；

• 开发昆虫生长调节剂（如保幼激素类似物中间体）。

• 材料与精细化工：

• 作为配体制备金属有机催化剂（如 Cu / 嘧啶配合物）；

• 合成光电材料（如有机电致发光器件的发光层材料）。

三、核心应用领域解析

1. 医药研发与创新药物

• 抗疟药物关键中间体： 4 - 羟基 - 5 - 甲氧基嘧啶与卤代芳烃缩合生成咯萘啶中间体，通过抑制疟原虫 DNA 聚合酶，对氯喹耐药性疟疾有效率达 92%，是我国自主研发的抗疟特效药关键原料。

• 抗病毒药物前体： 与核糖核苷反应制备核苷类似物（如索磷布韦中间体），作为丙肝病毒（HCV）NS5B 聚合酶抑制剂，临床联合用药治愈率超过 98%，代表了抗 HCV 药物的重大突破。

• 抗癌药物合成： 作为嘧啶环骨架，参与合成 5 - 氟尿嘧啶衍生物，通过干扰肿瘤细胞 DNA 合成，与顺铂等联用治疗胃癌、乳腺癌，是临床化疗的基础药物中间体。

2. 农药创制与绿色植保

• 高效除草剂中间体： 与 2,4 - 二氯苯氧乙酸乙酯反应生成嘧草醚（Pyrazosulfuron-ethyl）关键中间体，选择性防除水稻田稗草、鸭舌草等杂草，用量仅 10-15g / 公顷，对后茬作物安全，符合绿色农药发展方向。

• 新型杀菌剂开发： 引入甲氧基基团合成嘧啶甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，对小麦锈病、黄瓜白粉病防效达 85% 以上，兼具内吸传导性和持久保护作用，减少农药喷施频率。

3. 材料科学与催化领域

• 金属有机催化剂配体： 与 Cu²⁺配位形成 Cu - 嘧啶配合物，用于催化 C-N 偶联反应（如 Buchwald-Hartwig 反应），催化效率比传统配体提升 40%，广泛应用于医药中间体和精细化学品合成。

• 有机光电材料： 作为发光层材料组分，与芴类化合物共聚制备蓝色荧光聚合物，用于 OLED 显示器件，外量子效率（EQE）可达 18%，提升显示屏幕色彩纯度和寿命。

四、技术优势与市场动态

• 技术壁垒： 水解反应需精确控制 pH 值（8.5-9.5）和温度，采用连续流微反应技术可将反应时间缩短至 3 小时，杂质含量降至 0.05% 以下，收率提升至 88%。

• 产能分布： 全球年产能约 80 吨，中国占比 75%，主要生产企业包括浙江永太科技、江苏联化科技等，部分企业采用绿色溶剂（如乙醇 - 水体系）替代传统有机溶剂，符合环保政策。

• 市场需求： 受抗疟药、丙肝药物及新型农药需求驱动，2024 年市场需求同比增长 17%，预计 2025 年市场规模突破 3500 万元，医药领域占比达 75%。

五、安全与储存建议

• 危险性： 粉尘对眼睛和呼吸道有刺激性，大鼠经口 LD50＞2000mg/kg，属低毒类；操作时需佩戴防尘口罩及手套，避免吸入或接触皮肤。

• 储存条件： 密封储存于阴凉干燥处（≤25℃），使用防潮包装（如铝箔袋或纸板桶内衬塑料袋），远离强氧化剂及强酸，储存期可达 2 年以上。

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