环丁基甲醛（Cyclobutanecarboxaldehyde），又称环丁甲醛，是一种重要的四元环有机化合物，CAS号为2987-17-9，分子式C₅H₈O，分子量84.12。该化合物在医药、农药及精细化工领域具有广泛应用价值，既是合成阿片类镇痛药纳布啡的关键中间体，也是构建含环丁基结构的生物活性分子的重要前体。
结构性质
环丁基甲醛分子结构为环丁烷环上连接一个醛基，形成独特的四元环-醛基共轭体系。四元环的高环张力使其比五元环或六元环更易发生开环反应，为有机合成提供独特选择性。醛基的还原性和亲电性使其可参与多种有机反应。环丁基骨架的刚性结构使其在空间位阻控制和立体选择性合成中具有优势。[1]
环丁基甲醛的化学特性主要体现在四个方面[2]。
醛基反应活性：环丁基甲醛可与格氏试剂、氢氰酸、羟胺等多种试剂发生反应，生成相应的加成产物或缩合物。
环氧化倾向：四元环的高张力使其在酸性或碱性条件下易发生环氧化反应，形成环丁基环氧乙烷。
还原稳定性：环丁基甲醛在惰性气氛下相对稳定，但在空气中可被氧化为环丁基甲酸。
手性特性：虽然环丁基甲醛本身不含手性中心，但其合成或反应产物可能引入手性，为不对称合成提供可能。
应用价值
1. 医药化学领域
环丁基甲醛是合成阿片类镇痛药纳布啡（Nalbuphine）的关键中间体。纳布啡是一种κ受体激动/μ受体拮抗型镇痛药，具有镇痛效果强但呼吸抑制作用轻的特点，适用于术后镇痛、癌症疼痛管理等场合[3]。
2. 有机合成领域
环丁基甲醛可用于制备DL-环丁基甘氨酸，这是一种重要的氨基酸衍生物，广泛应用于医药、农药和生物化学研究领域。
Perkin反应中环丁基甲醛与芳香醛缩合生成α,β-不饱和环丁基酮类化合物，Aldol缩合中环丁基甲醛与酮类化合物反应生成β-羟基环丁基醛，还原反应中作为醛基前体，环丁基甲醛可被还原为环丁基甲醇或环丁基甲胺，环氧化反应中在酸性或碱性条件下，环丁基甲醛可被氧化为环丁基环氧乙烷[4]。
参考文献
[1]尚煜栋,姜伟,高美丽,游越,章亚东.环己烯催化氢甲酰化制备环己基甲醛[J].应用化工,2018,47(10):2178-2183.
[2]高丰琴,何汉江,郭强,王小明,张明雨.反-4-(反-4-正丙基环己基)-环己基甲醛的合成新方法[J].精细石油化工,2013,30(2):30-33.
[3]孔祥文,王玲艳,李光辉.芳杂环亚胺类化合物的研究进展[J].化学研究与应用,2024,36(3):465-473.
[4]汪波,孙培永,张胜红,姚志龙.丁酮和甲醛羟醛缩合与催化加氢制备甲基异丙基酮的研究[J].现代化工,2023,43(5):121-126.