1,1'-karbonil-diimidazol CAS 530-62-1

1,1'-karbonil-diimidazol, más néven N.N'- karbonil-diimidazol, 1,1'- karbonil-diimidazol és karbonil-diimidazol, molekulaképlete C7H6N4O, CAS 530-62-1, molekulatömege 162,15, fehér kristály, vízben és éterben oldhatatlan, alkoholban oldódik. A karbonil-diimidazol erős reakcióképességű vegyület. -vel tud reagálni^-COOH,^-NH2,^-OH és más funkciós csoportok sok keton, észter, karbamid és egyéb olyan vegyület szintetizálására, amelyeket általános módszerekkel nehéz előállítani. Például az aminnal végzett reakció imidazol peszticideket szintetizálhat, miközben elkerülhető a rendkívül mérgező foszgén használata, amelyet nem könnyű tárolni és szállítani. Főleg szerves szintézishez, peszticidekhez és gyógyszerészeti intermedierekhez használják.

Nagyon aktív karbonilező reagensként1,1'-karbonil-diimidazol(CDI) egyedülálló kémiai szerkezetének és reakciójellemzőinek köszönhetően széles körű alkalmazási értéket mutatott a szerves szintézisben, a biokémiában, az anyagtudományban és az orvostudományban.

1. A magreakció mechanizmusa és kémiai tulajdonságai

 

A CDI molekula két imidazolgyűrűből áll, amelyeket karbonilcsoport hidal át. Karbonilcsoportját az imidazolgyűrű erős elektron-visszavonó hatása aktiválja, és egy erősen reaktív szén-pozitív centrumot képez. Ez a szerkezet lehetővé teszi, hogy szelektíven reagáljon aktív hidrogént tartalmazó funkciós csoportokkal (például -COOH, -NH2, -OH), és közbenső termékeket, például acil-imidazolt, karbamoil-imidazolt vagy észter-imidazolt hozzon létre. Ezek az intermedierek tovább reagálhatnak nukleofilekkel (például aminokkal, alkoholokkal, tiolokkal), így céltermékeket, például amidokokat, észtereket, karbamidokat és karbamátokat képeznek. A reakció jellemzői a következők:

 

 

Magas szelektivitás: A primer amin/szekunder amin együttélési rendszerben a primer aminok előnyösen szobahőmérsékleten aktiválódnak, a kettős funkciós csoport aktiválása pedig állapotszabályozással érhető el.

Enyhe reakciókörülmények: nincs szükség erős savra, erős bázisra vagy magas hőmérsékletre, és a reakció szobahőmérsékleten 60 °C-ig befejezhető.
Köztes stabilitás: a keletkezett acil-imidazol intermedier több órán keresztül stabilan jelen lehet szerves oldószerekben, ami kényelmes a lépésről lépésre történő műveletekhez.
Nem{0}}toxikus alternatíva: helyettesítheti az erősen mérgező foszgént (COCl₂) az izocianátok és karbamidvegyületek szintézisében.

2. Kulcsszerep a peptid- és fehérjeszintézisben

 

1. Nagy-hatékonyságú kapcsolószer peptidkötés kialakításához
A CDI a szilárd fázisú peptidszintézis (SPPS) és a folyadékfázisú peptidszintézis magreagense, és hatásmechanizmusa a következőket tartalmazza:
A karbonsav közvetlen aktiválása: reakcióba lép az aminosavak karboxilcsoportjával, így acil-imidazol keletkezik, amely ezután egy másik aminosav aminocsoportjával kondenzálódik, és peptidkötést hoz létre. Például az LL-37 antimikrobiális peptid szintézisében a CDI kapcsolási módszer 15-20%-kal növelheti a hozamot a hagyományos DCC/HOBt módszerhez képest, miközben csökkenti a racemizációs mellékreakciót.
Regionális szelektív védelem: a reakciókörülmények beállításával az N-terminális vagy C-terminális szelektív védelme érhető el. Például ciklikus peptidek szintetizálása során a CDI előnyösen aktiválhatja az oldallánc karboxilcsoportjait, hogy elkerülje a főlánc peptidkötéseinek idő előtti kialakulását.

 

Peptidmódosítás és elágazás: A CDI-vel aktivált karboxilcsoportok felhasználásával fluoreszcens jelölések, polietilénglikol (PEG) vagy dendrimer módosítás vezethető be. Például a fluoreszcein-izotiocianát (FITC) CDI-n keresztül kapcsolódik az inzulin lizin oldalláncához, hogy elérje a gyógyszerkövetés megjelenítését.

2. Fehérje keresztkötés-és immobilizálása
A CDI-közvetített kereszt-reakciók nulla-hosszú amidkötéseket vagy egyszeres-széntávolságú karbamátkötéseket hozhatnak létre a fehérjemolekulák között:
Enzim-immobilizálás: A glükóz-oxidázt (GOx) az amino-módosított mágneses nanorészecskék felületén rögzítik a karboxilcsoportok CDI-n keresztüli aktiválásával. Az immobilizált enzim aktivitás-visszanyerési aránya eléri a 92%-ot, és több mint 10-szer újra felhasználható.
Antitest--antigénkomplexek előállítása: Az immunadszorbens anyagok szintézise során a CDI képes a protein A-t hidroxilált hordozókhoz (például agarózgélhez) kapcsolni, hogy nagy-affinitású adszorpciós réteget képezzen az IgG specifikus tisztításához a plazmában.

3. Többfunkciós alkalmazások a szerves szintézisben

 

1. Ketonok, észter- és karbamidvegyületek szintézise
Ketonok szintézise: A CDI reakcióba lép fémorganikus reagensekkel (például Grignard-reagensekkel), hogy hatékonyan hozzon létre ketonvázakat. Például az acetofenon szintézisénél a CDI-módszer 12%-kal növeli a hozamot a hagyományos acil-kloridos úthoz képest, és elkerüli a hidrogén-klorid képződését.
Az észter szintézise: A CDI aktiválja a karbonsavakat és alkoholokkal kondenzálja őket észterekké. Ez a módszer jelentős előnyökkel rendelkezik a királis észterek szintézisében. Például az oszeltamivir vírusellenes gyógyszer kulcsfontosságú köztitermékeinek előállítása során a CDI-módszer az enantiomer felesleget (ee) több mint 99%-ra tudja szabályozni.
Karbamidvegyületek: A CDI aminokkal reagálva karbamoil-imidazol intermediereket képez, amelyeket tovább kondenzálnak egy másik aminnal karbamid képződéséhez. Ez az út 2 lépéssel lerövidíti a reakciólépéseket a fluroxipir herbicid szintézisénél a foszgén módszerhez képest, és 30%-kal növeli az atomhasznosítást.

 

2. Nem-foszgén izocianátok szintézise
A CDI reakcióba lép az aminokkal, izocianátokat képezve, elkerülve a rendkívül mérgező foszgén használatát. Például poliuretán nyersanyag toluol-diizocianát (TDI) szintetizálásakor a CDI módszerrel a reakcióidő 8 óráról 2 órára lerövidülhet, és a termék tisztasága eléri a 99,5%-ot.

3. Heterociklusos vegyületek megalkotása
A CDI karbonil-donorként használható a heterociklusos szintézisben való részvételhez:

Imidazolopiridinek: A CDI és a 2-aminopiridin ciklizációs reakciójával hatékonyan állítható elő daganatellenes aktivitású imidazo[1,2-a]piridin váz.
-laktám antibiotikum köztitermékek: A CDI reakcióba lép a penicillin V káliumsójával, és szintetizálja a 7-aminocefalosporánsavat (7-ACA), amely a cefalosporin antibiotikumok kulcsfontosságú köztiterméke, a hozam 18%-kal nőtt a hagyományos kémiai módszerekkel összehasonlítva.

4. Felületmódosítási technológia az anyagtudományban

 

1. Polimer funkcionalizálás
1,1'-karbonil-diimidazolkovalens kötéseken keresztül funkcionális molekulákat juttathat a polimer felületébe:

Biokompatibilitás módosítása: A politejsav-ko{1}}glikolsav (PLGA) felületén a CDI képes összekapcsolni a polietilénglikolt (PEG) vagy az RGD peptidet, jelentősen csökkentve az anyag immunogenitását és elősegítve a sejtadhéziót.

Vezetőképes polimer módosítás: A polipirrol (PPy) felületén a CDI immobilizálhatja a glükóz-oxidázt, így rendkívül érzékeny glükózérzékelőt hoz létre, amelynek kimutatási határa már 0,1 μM.

 

2. Nanoanyag felületi tervezés
A CDI a nanorészecskék precíz funkcionalizálását tudja elérni:

Kvantumpont módosítás: A CDI-t a karboxilezett CdSe kvantumpontok aminoantitestekkel való összekapcsolására használják, hogy fluoreszcens immunpróbákat készítsenek a CA125 tumormarker kimutatására 0,1 ng/ml érzékenységgel.

Mágneses nanorészecskék funkcionalizálása: A Fe₃O4 felületén a CDI képes folsavmolekulákat kapcsolni, hogy célzott gyógyszerbejuttató rendszerekkel elérje a tumorsejtek specifikus felismerését.

5. Gyógyszerészeti intermedierek és gyógyszerszintézis

 

1. Antibiotikum intermedierek szintézise
A CDI pótolhatatlan a -laktám antibiotikumok szintézisében:

A cefalosporin C oldalláncának módosítása: A CDI aktiválja a cefalosporin C karboxilcsoportját, és aminotiazol oldalláncokat vezethet be a harmadik -generációs cefalosporinok magszerkezetének kialakításához.
Penicillin V káliumsó átalakítása: A CDI 95%-os hozammal képes a penicillin V káliumsót 6-aminopenicillánsavvá (6-APA) alakítani, és elkerüli a rendkívül mérgező kloroformiát használatát.

 

2. A vírusellenes gyógyszerek legfontosabb köztes termékei
Az anti-HIV-gyógyszer, az efavirenz szintetizálásakor a CDI hatékonyan képes felépíteni a karbamidcsoportot a magszerkezetében, így a szintézis lépései 3 lépéssel lerövidülnek a hagyományos módszerhez képest, és a teljes kitermelés 45%-ról 68%-ra nő.

3. Daganatellenes gyógyszer módosítása
A CDI használható paklitaxel gyógyszerek PEGilezési módosítására, például az mPEG-2000 és a paklitaxel 2'-hidroxilcsoportjához való kapcsolására CDI-n keresztül, ami jelentősen meghosszabbítja a gyógyszer felezési idejét (2,8 óráról 24 órára), és csökkenti az immunogenitást.

szintézise1,1'-karbonil-diimidazol:

Az imidazolt benzolban oldott foszgénnel reagáltatjuk, a reagensben lévő imidazol-hidrokloridot szűrjük, és a szűrletet bepároljuk, így 91%-os hozammal 1,1'--karbonil-diimidazolt kapunk.

Öntsön 200 ml vízmentes benzolt egy 500 ml-es kúpos tölcsérbe, és mérje le dugóval. Távolítsa el az üvegdugót, és szereljen be egy homokos magszűrővel ellátott gázbevezető csövet a tölcsérre. Szobahőmérséklet és szárítócső védelme mellett kb. 1 óra alatt kb. 20g foszgént vezetnek be (a benzolos oldat térfogata kb. 12-16ml-rel nő). Dugja be a tölcsért, és azonnal mérje meg. A foszgén tényleges tömege 16,55 g (0,167 mol). Ezért az imidazol szükséges mennyiségét a foszgén és az imidazol 1:4 mólaránya alapján számítjuk ki. Ezután helyezze a tölcsért egy háromnyakú lombikba, amely 45,60 g (0,669 mol) imidazolt és 500 ml vízmentes tetrahidrofuránt tartalmaz. Hűtés és elektromágneses keverés mellett 15-30 percen belül csepegtesse le a foszgén benzolos oldatát. Folytassa a keverést 15 percig, majd hagyja állni szobahőmérsékleten 1 órán át. Száraz atmoszférában távolítsa el az imidazol-hidrokloridot homokmagos tölcsérrel. A szűrletet 40-50 °C hőmérsékleten és csökkentett nyomáson szárazra pároljuk, így 24,5 g (91%) színtelen kristályt kapunk.

Legyen óvatos! A foszgén mérgező, és ezt a műveletet a füstelszívóban kell elvégezni.

1. Kérdés: Kapcsoló reagensként mik a CDI fő előnyei a hagyományos DCC-vel vagy EDC-vel szemben?
A CDI legnagyobb előnye abban rejlik, hogy melléktermékei csak az imidazol és a szén-dioxid reakcióba lépnek, mindkettő illékony vagy könnyen eltávolítható, alacsony toxicitású anyag, így elkerülhető az a probléma, hogy az olyan reagensek, mint a DCC, nehezen -eltávolítható{3}}melléktermékeket (DCU) generálhatnak. Ez egyszerűbbé teszi az utólagos tisztítást és nagyobb terméktisztaságot, különösen alkalmas a szennyeződésekre érzékeny peptidek vagy gyógyszerek szintézisére.

2. K: Az amidok szintézisében való felhasználása mellett milyen fontos speciális alkalmazásai vannak még a CDI-nek?
Válasz: A legfontosabb alkalmazási terület az aktív észterek hatékony és kíméletes előállítása. A CDI először a karbonsavakkal lép reakcióba, és nagyon aktív acilimidazol intermediereket képez, amelyek reakcióba léphetnek N-hidroxi-szukcinimiddel (NHS) és másokkal, stabil NHS-aktív észtereket hozva létre. Ezeket az aktív észtereket széles körben alkalmazzák biológiai konjugációban és fehérjemódosításban, mivel jó a stabilitásuk a vizes fázisban.

3. K: Milyen kulcsfontosságú biztonsági óvintézkedéseket kell tenni a CDI használata és tárolása során?
Válasz: A CDI rendkívül érzékeny a nedvességre. Amikor vízzel érintkezik, gyorsan hidrolizál, és szén-dioxidot szabadít fel, ami nyomásnövekedést okozhat a lezárt tartályban. Ezért vízmentes inert atmoszférában, például nitrogénben vagy argonban kell üzemeltetni és tárolni. Eközben maga a CDI erősen irritáló, és korrodálhatja a szemet, a bőrt és a légutakat. Működés közben megfelelő védőfelszerelést (szemüveget, kesztyűt, páraelszívót) kell viselni.

Népszerű tags: 1,1'-karbonil-diimidazol cas 530-62-1, beszállítók, gyártók, gyár, nagykereskedelem, vétel, ár, ömlesztve, eladó