1,1'-Carbonyldiimidazole CAS 530-62-1

1,1'-Карбонілдіімідазол, псевдонім N.N'- карбонілдиімідазол, 1,1'- карбонілдіімідазол і карбонілдіімідазол, молекулярна формула C7H6N4O, CAS 530-62-1, молекулярна маса 162,15, білий кристал, нерозчинний у воді, розчинний у спирті та ефірі. Карбонілдиімідазол є різновидом сполуки з сильною реакційною здатністю. Він може реагувати з^-COOH,^-NH2,^-ОН та інші функціональні групи для синтезу багатьох кетонів, складних ефірів, сечовини та інших сполук, які важко отримати звичайними методами. Наприклад, реакція з аміном може синтезувати імідазольні пестициди, уникаючи використання високотоксичного фосгену, який нелегко зберігати та транспортувати. В основному використовується для органічного синтезу, пестицидів і фармацевтичних проміжних продуктів.

Як високоактивний реагент карбонілування,1,1'-Карбонілдіімідазол(CDI) продемонстрував широку цінність застосування в органічному синтезі, біохімії, матеріалознавстві та медицині завдяки своїй унікальній хімічній структурі та характеристикам реакції.

1. Механізм реакції ядра та хімічні властивості

 

Молекула CDI складається з двох імідазольних кілець, сполучених карбонільною групою. Його карбонільна група активується сильним електроно{1}}ефектом імідазольного кільця з утворенням високореакційноздатного вуглецевого позитивного центру. Ця структура дозволяє йому вибірково реагувати з функціональними групами, що містять активний водень (такими як -COOH, -NH₂, -OH) з утворенням проміжних сполук, таких як ацилімідазол, карбамоїлімідазол або складний ефір імідазолу. Ці проміжні продукти можуть далі реагувати з нуклеофілами (такими як аміни, спирти, тіоли) з утворенням цільових продуктів, таких як аміди, естери, сечовини та карбамати. Характеристики його реакції включають:

 

 

Висока селективність: у системі співіснування первинного аміну/вторинного аміну первинні аміни переважно активуються при кімнатній температурі, а активація подвійної функціональної групи може бути досягнута шляхом регулювання стану.

М'які умови реакції: не потрібна сильна кислота, сильна основа або висока температура, реакція може бути завершена при кімнатній температурі до 60 градусів.
Проміжна стабільність: утворена проміжна сполука ацилімідазолу може бути стабільно присутня в органічних розчинниках протягом кількох годин, що зручно для покрокової--операції.
Не{0}}токсична альтернатива: вона може замінити високотоксичний фосген (COCl₂) для синтезу ізоціанатів і сполук сечовини.

2. Ключова роль у синтезі пептидів і білків

 

1. Високо{1}}ефективний сполучний агент для утворення пептидного зв’язку
CDI є основним реагентом у твердофазному пептидному синтезі (SPPS) і рідкофазному пептидному синтезі, і його механізм дії включає:
Пряма активація карбонової кислоти: реагує з карбоксильною групою амінокислот з утворенням ацилімідазолу, який потім конденсується з аміногрупою іншої амінокислоти з утворенням пептидного зв’язку. Наприклад, при синтезі антимікробного пептиду LL-37 метод сполучення CDI може збільшити вихід на 15%-20% порівняно з традиційним методом DCC/HOBt, одночасно зменшуючи побічну реакцію рацемізації.
Регіональний селективний захист: регулюючи умови реакції, можна досягти селективного захисту N--кінця або C--кінця. Наприклад, при синтезі циклічних пептидів CDI може переважно активувати карбоксильні групи бічного ланцюга, щоб уникнути передчасного утворення пептидних зв’язків головного ланцюга.

 

Пептидна модифікація та розгалуження: за допомогою карбоксильних груп, активованих CDI, можна ввести флуоресцентні мітки, поліетиленгліколь (PEG) або модифікувати дендример. Наприклад, флуоресцеїн ізотіоціанат (FITC) з’єднується з бічним ланцюгом лізину інсуліну через CDI для досягнення візуалізації відстеження препарату.

2. Перехресне-зшивання та іммобілізація білків
CDI-опосередковані-реакції перехресного зв’язування можуть утворювати амідні зв’язки нульової-довжини або карбаматні зв’язки з одним-вуглецем між білковими молекулами:
Іммобілізація ферменту. Глюкозооксидаза (GOx) іммобілізується на поверхні аміно-модифікованих магнітних наночастинок шляхом активації карбоксильних груп через CDI. Швидкість відновлення активності іммобілізованого ферменту досягає 92%, і його можна повторно використовувати більше 10 разів.
Підготовка комплексів антитіла-антигену: під час синтезу імуноадсорбентних матеріалів CDI може зв’язувати протеїн А з гідроксильованими носіями (такими як агарозний гель), щоб утворити високо{1}}афінний адсорбційний шар для специфічного очищення IgG у плазмі.

3. Багатофункціональні застосування в органічному синтезі

 

1. Синтез кетонів, складних ефірів і сполук сечовини
Синтез кетонів: CDI реагує з металоорганічними реагентами (такими як реактиви Гріньяра), щоб ефективно побудувати скелети кетону. Наприклад, при синтезі ацетофенону метод CDI збільшує вихід на 12% порівняно з традиційним ацилхлоридним шляхом і дозволяє уникнути утворення хлористого водню.
Синтез складного ефіру: CDI активує карбонові кислоти та конденсує їх зі спиртами з утворенням складних ефірів. Цей метод має значні переваги при синтезі хіральних ефірів. Наприклад, при виготовленні ключових проміжних продуктів противірусного препарату озельтамівіру метод CDI може контролювати енантіомерний надлишок (ee) до понад 99%.
Сполуки сечовини: CDI реагує з амінами з утворенням проміжних сполук карбамоїлімідазолу, які далі конденсуються з іншим аміном з утворенням сечовини. Цей шлях скорочує стадії реакції на 2 стадії порівняно з фосгеновим методом при синтезі гербіциду флуроксипіру та підвищує атомну утилізацію на 30%.

 

2. Не-фосгеновий синтез ізоціанатів
CDI реагує з амінами з утворенням ізоціанатів, уникаючи використання високотоксичного фосгену. Наприклад, при синтезі поліуретанової сировини толуолдіізоціанат (TDI) методом CDI можна скоротити час реакції з 8 годин до 2 годин, а чистота продукту досягає 99,5%.

3. Будова гетероциклічних сполук
CDI може бути використаний як донор карбоніла для участі в гетероциклічному синтезі:

Імідазолопіридини: за допомогою реакції циклізації CDI та 2-амінопіридину можна ефективно сконструювати імідазо[1,2-a]піридиновий скелет з протипухлинною активністю.
-проміжні сполуки лактамного антибіотика: CDI реагує з калієвою сіллю пеніциліну V для синтезу 7-аміноцефалоспоранової кислоти (7-ACA), основного проміжного продукту цефалоспоринових антибіотиків, із збільшенням виходу на 18% порівняно з традиційними хімічними методами.

4. Технологія модифікації поверхні в матеріалознавстві

 

1. Полімерна функціональність
1,1'-Карбонілдіімідазолможе вводити функціональні молекули в полімерні поверхні через ковалентні зв'язки:

Модифікація біосумісності: на поверхні полімолочної кислоти-со-гліколевої кислоти (PLGA) CDI може зв’язувати поліетиленгліколь (PEG) або пептид RGD, значно знижуючи імуногенність матеріалу та сприяючи адгезії клітин.

Модифікація провідного полімеру: на поверхні поліпіролу (PPy) CDI може іммобілізувати глюкозооксидазу для створення високочутливого сенсора глюкози з межею виявлення лише 0,1 мкМ.

 

2. Інженерія поверхні наноматеріалів
CDI може досягти точної функціональності наночастинок:

Модифікація квантових точок: CDI використовується для поєднання карбоксильованих квантових точок CdSe з аміно-антитілами для побудови флуоресцентних імунозондів для виявлення пухлинного маркера CA125 з чутливістю 0,1 нг/мл.

Функціонізація магнітних наночастинок: на поверхні Fe₃O₄ CDI може поєднувати молекули фолієвої кислоти для досягнення специфічного розпізнавання пухлинних клітин цільовими системами доставки ліків.

5. Фармацевтичні проміжні продукти та синтез лікарських засобів

 

1. Синтез проміжних продуктів антибіотиків
CDI незамінний у синтезі -лактамних антибіотиків:

Модифікація бічного ланцюга цефалоспорину С: CDI активує карбоксильну групу цефалоспорину С і може вводити бічні ланцюги амінотіазолу для побудови основної структури цефалоспорину третього-покоління.
Перетворення калієвої солі пеніциліну V: CDI може перетворювати калієву сіль пеніциліну V у 6-амінопеніциланову кислоту (6-АПК) із виходом 95 % і уникає використання високотоксичного хлорформіату.

 

2. Основні проміжні продукти противірусних препаратів
Під час синтезу препарату проти -ВІЛ ефавіренцу CDI може ефективно створювати групу сечовини у своїй основній структурі, скорочуючи етапи синтезу на 3 етапи порівняно з традиційним шляхом, а загальний вихід збільшується з 45% до 68%.

3. Модифікація проти-пухлинних препаратів
CDI можна використовувати для модифікації пегілювання лікарських засобів паклітакселу, наприклад зв’язування mPEG-2000 з 2'-гідроксильною групою паклітакселу за допомогою CDI, значно подовжуючи період напіврозпаду препарату (з 2,8 годин до 24 годин) і знижуючи імуногенність.

Синтез1,1'-Карбонілдіімідазол:

Імідазол взаємодіє з фосгеном, розчиненим у бензолі, гідрохлорид імідазолу в реагенті відфільтровують, і фільтрат концентрують з отриманням 1,1'- карбонілдіімідазолу з виходом 91%.

У конічну лійку об’ємом 500 мл наливають 200 мл безводного бензолу і зважують пробкою. Зніміть скляну пробку та встановіть на лійку газову впускну трубу з піщаним фільтром. Під захистом кімнатної температури та трубки для сушіння приблизно за 1 годину вводиться близько 20 г фосгену (об’єм розчину бензолу збільшується приблизно на 12-16 мл). Заткніть лійку та негайно зважте її. Дійсна маса фосгену становить 16,55 г (0,167 моля). Тому необхідну кількість імідазолу розраховують за молярним співвідношенням фосгену до імідазолу 1:4. Потім встановіть воронку на тригорлу колбу, що містить 45,60 г (0,669 моль) імідазолу та 500 мл безводного тетрагідрофурану. При охолодженні та електромагнітному перемішуванні додайте бензольний розчин фосгену протягом 15-30 хвилин. Продовжуйте перемішувати протягом 15 хвилин і дайте постояти при кімнатній температурі протягом 1 години. У сухій атмосфері видаліть гідрохлорид імідазолу за допомогою піщаної лійки. Фільтрат концентрували насухо при температурі 40~50 градусів і зниженому тиску з отриманням 24,5 г (91%) безбарвних кристалів.

Будьте обережні! Фосген токсичний, і цю операцію слід проводити у витяжній шафі.

1. Питання: які основні переваги CDI у порівнянні з традиційними DCC або EDC?
Найбільша перевага CDI полягає в тому, що побічними -продуктами реакції є лише імідазол і вуглекислий газ, обидва з яких є леткими або легко вилученими низько-токсичними речовинами, таким чином уникаючи проблеми, пов’язаної з тим, що такі реагенти, як DCC, можуть утворювати побічні-продукти-для-видалення (такі як DCU). Це спрощує подальше очищення та підвищує чистоту продукту, особливо підходить для синтезу пептидів або ліків, чутливих до домішок.

2. З: Окрім використання в синтезі амідів, які ще важливі спеціальні застосування має CDI?
Відповідь: Ключовим застосуванням є ефективне та дбайливе приготування активних ефірів. CDI спочатку реагує з карбоновими кислотами з утворенням високоактивних проміжних сполук ацилімідазолу, які можуть реагувати з N-гідроксисукцинімідом (NHS) та іншими з утворенням стабільних активних ефірів NHS. Ці активні складні ефіри широко використовуються в біологічній кон’югації та модифікації білка через їх добру стабільність у водній фазі.

3. З: Яких ключових заходів безпеки слід вживати під час використання та зберігання CDI?
Відповідь: CDI надзвичайно чутливий до вологи. Коли він контактує з водою, він швидко гідролізується та виділяє вуглекислий газ, що може спричинити підвищення тиску всередині герметичної ємності. Тому він повинен працювати та зберігатися в безводній інертній атмосфері, такій як азот або аргон. Між тим, CDI сам по собі сильно подразнює та може роз’їдати очі, шкіру та дихальні шляхи. Під час роботи необхідно використовувати відповідне захисне спорядження (захисні окуляри, рукавички, витяжні шафи).

Популярні Мітки: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1, постачальники, виробники, завод, оптом, купити, ціна, оптом, продаж