[科普中国]-方酸

又称方形酸、方克酸、3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮。熔点>300℃(293℃分解)。用作合成有机光导体、液晶显示材料、激光书写记录材料及静电照相光受体材料的中间体。

基本信息英文名称：squaric acid；3,4-dihydroxy-3-cyclobutene-1,2-dione

英文同义词：Squaric；2-dione;NSC 624671；SQUARC ACID；SQUARIC ACID；QUADRATIC ACID；TIMTEC-BB SBB007891；DIKETOCYCLOBUTENEDIOL；SQUARICACIDDIBUTYLESTERS；

分子式：C4H2O4

分子量：114.06

中文同义词：方酸；方形酸；方型酸；四方酸；3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮；3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮/方酸；;3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮(99%)；3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮, 98+%；1

编号系统CAS号：2892-51-5

MDL号：MFCD00001334

EINECS号：220-761-4

RTECS号：GU1800000

BRN号：774275

PubChem号：248475671

物性数据性状：白色到米黄色结晶性粉末

相对密度（20℃，4℃）：1.82

熔点（ºC）：293

气相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-1345.4

气相标准声称热(焓)( kJ·mol-1) ：-514.5

闪点（ºC）：190

晶相相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-1261.7

晶相标准声称热(焓)( kJ·mol-1)：-598.2

溶解性：可溶于水1

化学性质白色到米黄色粒状晶体，具强酸性，其pKl=1.5；pK2=3.5。与三氯化铁水溶液产生深紫色。可被溴及高锰酸钾氧化，与苯肼无反应。性质与羧酸相似，可与碱成盐，可生成酯、酰氯、酰胺及混合酸酐。可作为酰化试剂，与富电活化芳环进行酰化反应。与含活泼双键、活泼甲基反应，生成具特殊性能的新化合物。用1,1,2,2-四氟-3,3,4,4-四氯环丁烷或全氯-1,3-丁二烯为原料制取。1

毒理学数据试验方法：皮下

摄入剂量： 368 mg/kg/92W
测试对象：啮齿动物-鼠
毒性类型：瘤
毒性作用： 肿瘤1

生态学数据该物质对环境可能有危害，对水体应给予特别注意。1

分子结构数据1、摩尔折射率：21.48

2、摩尔体积（cm3/mol）：47.2

3、等张比容（90.2K）：185.0

4、表面张力（dyne/cm）：235.7

5、极化率（10-24cm3）：8.511

计算化学数据1.疏水参数计算参考值（XlogP）:-0.7

2.氢键供体数量:2

3.氢键受体数量:4

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:2

6.拓扑分子极性表面积74.6

7.重原子数量:8

8.表面电荷:0

9.复杂度:178

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:11

性质与稳定性遵照规定使用和储存则不会分解。1

贮存方法密闭于阴凉干燥环境中。1

安全信息危险运输编码：UN3261

危险品标志：刺激

安全标识：S26S36

危险标识：R43R36/37/38

危险品标志：Xi

危险类别码：36/37/38-43

安全说明：26-36-37/39

危险品运输编号：3261

WGK Germany：3

RTECS号：GU1800000

Hazard Note：Irritant

HazardClass：8

PackingGroup：II

海关编码：291440901

方酸菁染料方酸菁染料分为对称型方酸菁（部分结构见图1）。

不对称型方酸菁（部分结构见图2）。

Z1=Z2为对称型的方酸菁染料，它的合成是一步反应，通常用正丁醇和甲苯以1：1的体积比例作溶剂，在碱催化下，由一倍当量的方酸和两倍当量的含富电子基团的物质，例如带有活性甲基的吲哚，取代吲哚的杂环季铵盐，酚类，吡硌和芳胺，在共沸回流条件下反应得到。对称型方酸菁的溶解性相对较差。Z1≠Z2是不对称方酸菁染料，不对称方酸菁染料通过方酸与等量的不同富电子基团缩合而成。其主要合成路径有两种，一种是方酸与等量的含氮杂环鎓盐或者芳胺缩合，另一种是，首先由方酸与等摩尔当量的亲核试剂反应形成半方酸中间体，然后与另一等摩尔当量的不同结构的季胺盐反应得到不对称方酸菁染料。摩尔吸收的系数与方酸菁染料结构的共轭程度有关，共轭越大，摩尔吸收系数越小，最大吸收波长红移。2

1方酸菁染料在蛋白质标记成像中的应用

分子成像方法已迅速成为生物学研究、药物开发和临床诊断的有力工具。其中荧光成像方法具有灵敏度、选择性和易用性，并且可以用于可视化目标生物分子。然而，对于在体内的组织或细胞成像，荧光染料的吸收和发射最大值在近红外区域是优选的，因为该波长区域生物分子干扰最小，自发荧光低，并且良好的组织穿透力，对细胞具有低光毒性。2

2方酸菁染料在肿瘤标记诊断和治疗中的应用

在肿瘤病灶的荧光成像的检测中，可以将近红外荧光染料修饰到识别肿瘤细胞的特异性的受体的靶标分子上。当应用于肿瘤的诊断和治疗时，修饰过的近红外探针进入体内会靶向性的选择肿瘤所在的组织或者细胞。常见的靶向分子有抗体，叶酸和一些多肽分子等。凭借它的特异性，大大提高了荧光检测的灵敏度。如果能够在癌症的早期就可以检测出癌细胞，将是非常有利于治疗。然而能够从正常细胞中辨识出癌细胞并有选择地杀死癌细胞，仍然是目前科学技术发展的主要目标。一些方酸菁染料已被证实可以作为PDT（Photodynamic Therapy）的光敏剂。PDT是利用光动力效应进行疾病诊断和治疗的一种新技术。基本原理是在一个敏化剂的激发下产生毒性物质和活性氧的产生。其过程是，在特定波长的激发光的照射下使组织吸收的光敏剂受到激发，而光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，从而破坏细胞的正常功能并引起细胞死亡。

方酸染料作为光敏剂有如下的优点：

①增加吸收的性质；

②改良敏化剂三重激发态的量子产率和单线态氧的产生；

③方酸菁染料可以表现出双光子吸收；

④方酸菁提高细胞药代动力学。

方酸菁染料的光动力窗（600-850nm）具有强的吸收，使这些染料非常适合致敏剂。

方酸在生物上面的应用的主要限制是亲核试剂攻击四圆环会使其方酸的光物理特性损失。在水性环境中方酸染料的聚合也是一个严重的问题。这些问题可以通过使用合适的基于载体的药物递送系统，其不仅提高了敏化剂的生物利用度，也提供了必要的保护。2

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学