1,1'-karbonyylidi-imidatsoli CAS 530-62-1

1,1'-karbonyylidi-imidatsoli, alias N.N'- karbonyylidi-imidatsoli, 1,1'- karbonyylidi-imidatsoli ja karbonyylidi-imidatsoli, molekyylikaava C7H6N4O, CAS 530-62-1, molekyylipaino 162,15, valkoinen kide, liukenematon veteen ja eetteriin, liukenee alkoholiin. Karbonyylidi-imidatsoli on eräänlainen yhdiste, jolla on voimakas reaktiivisuus. Se voi reagoida^-COOH,^-NH2,^-OH ja muut funktionaaliset ryhmät syntetisoivat monia ketoneja, estereitä, ureoita ja muita yhdisteitä, joita on vaikea saada yleisillä menetelmillä. Esimerkiksi reaktio amiinin kanssa voi syntetisoida imidatsolitorjunta-aineita samalla kun vältetään erittäin myrkyllisen fosgeenin käyttö, jota ei ole helppo varastoida ja kuljettaa. Käytetään pääasiassa orgaaniseen synteesiin, torjunta-aineisiin ja farmaseuttisiin välituotteisiin.

Erittäin aktiivisena karbonylointireagenssina,1,1'-karbonyylidi-imidatsoli(CDI) on osoittanut laajaa käyttöarvoa orgaanisessa synteesissä, biokemiassa, materiaalitieteessä ja lääketieteessä ainutlaatuisen kemiallisen rakenteensa ja reaktioominaisuuksiensa ansiosta.

1. Ydinreaktiomekanismi ja kemialliset ominaisuudet

 

CDI-molekyyli koostuu kahdesta imidatsolirenkaasta, joita yhdistää karbonyyliryhmä. Sen karbonyyliryhmä aktivoituu imidatsolirenkaan vahvan elektronin-poistovaikutuksen vaikutuksesta, jolloin muodostuu erittäin reaktiivinen hiilipositiivinen keskus. Tämä rakenne mahdollistaa sen, että se reagoi selektiivisesti aktiivista vetyä sisältävien funktionaalisten ryhmien kanssa (kuten -COOH, -NH2, -OH), jolloin muodostuu välituotteita, kuten asyyli-imidatsolia, karbamoyyli-imidatsolia tai esteri-imidatsolia. Nämä välituotteet voivat edelleen reagoida nukleofiilien (kuten amiinien, alkoholien, tiolien) kanssa muodostaen kohdetuotteita, kuten amideja, estereitä, ureoita ja karbamaatteja. Sen reaktioominaisuudet sisältävät:

 

 

Korkea selektiivisyys: Primaarisen amiinin/sekundäärisen amiinin rinnakkaiselojärjestelmässä primaariset amiinit aktivoituvat ensisijaisesti huoneenlämpötilassa, ja kahden funktionaalisen ryhmän aktivointi voidaan saavuttaa olosuhteiden säätelyllä.

Lievät reaktio-olosuhteet: vahvaa happoa, vahvaa emästä tai korkeaa lämpötilaa ei tarvita, ja reaktio voidaan suorittaa loppuun huoneenlämpötilassa 60 asteeseen.
Keskitasoinen stabiilisuus: muodostunut asyyli-imidatsolivälituote voi olla stabiilisti läsnä orgaanisissa liuottimissa useita tunteja, mikä on kätevää vaiheittaisessa--vaiheessa.
-Myrkytön vaihtoehto: se voi korvata erittäin myrkyllisen fosgeenin (COCl₂) isosyanaattien ja ureayhdisteiden synteesissä.

2. Avainrooli peptidi- ja proteiinisynteesissä

 

1. Tehokas -kytkentäaine peptidisidoksen muodostukseen
CDI on ydinreagenssi kiinteäfaasipeptidisynteesissä (SPPS) ja nestefaasipeptidisynteesissä, ja sen vaikutusmekanismiin kuuluu:
Karboksyylihapon suora aktivointi: reagoi aminohappojen karboksyyliryhmän kanssa muodostaen asyyli-imidatsolia, joka sitten kondensoituu toisen aminohapon aminoryhmän kanssa muodostaen peptidisidoksen. Esimerkiksi antimikrobisen peptidin LL-37 synteesissä CDI-kytkentämenetelmä voi lisätä saantoa 15-20 % verrattuna perinteiseen DCC/HOBt-menetelmään, samalla kun se vähentää rasemisoitumisen sivureaktiota.
Alueellinen selektiivinen suojaus: reaktio-olosuhteita säätämällä voidaan saavuttaa N-- tai C--pään valikoiva suojaus. Esimerkiksi syntetisoitaessa syklisiä peptidejä CDI voi ensisijaisesti aktivoida sivuketjun karboksyyliryhmät välttääkseen pääketjun peptidisidosten ennenaikaisen muodostumisen.

 

Peptidimodifiointi ja haarautuminen: CDI:n aktivoimia karboksyyliryhmiä käyttämällä voidaan ottaa käyttöön fluoresoivia leimoja, polyetyleeniglykolia (PEG) tai dendrimeerimodifikaatiota. Esimerkiksi fluoreseiini-isotiosyanaatti (FITC) kytketään insuliinin lysiinisivuketjuun CDI:n kautta lääkkeen seurannan visualisoinnin saavuttamiseksi.

2. Proteiinien ristiin-sidos ja immobilisointi
CDI-välitteiset ristiin-sidosreaktiot voivat muodostaa nolla-pituisia amidisidoksia tai yksittäisiä-hiilen välisiä karbamaattisidoksia proteiinimolekyylien välille:
Entsyymi immobilisaatio: Glukoosioksidaasi (GOx) immobilisoituu amino-modifioitujen magneettisten nanopartikkelien pinnalle aktivoimalla karboksyyliryhmät CDI:n kautta. Immobilisoidun entsyymin aktiivisuuden palautumisaste on 92 % ja sitä voidaan käyttää uudelleen yli 10 kertaa.
Vasta-aine{0}}antigeenikompleksien valmistaminen: Immunoadsorboivien materiaalien synteesissä CDI voi liittää proteiini A:n hydroksyloituihin kantajiin (kuten agaroosigeeliin) muodostaen korkean-affiniteetin adsorptiokerroksen IgG:n spesifistä puhdistamista varten plasmassa.

3. Monikäyttöiset sovellukset orgaanisessa synteesissä

 

1. Ketoni-, esteri- ja ureayhdisteiden synteesi
Ketonien synteesi: CDI reagoi organometallisten reagenssien (kuten Grignard-reagenssien) kanssa rakentaakseen tehokkaasti ketonirunkoja. Esimerkiksi asetofenonin synteesissä CDI-menetelmä lisää saantoa 12 % verrattuna perinteiseen asyylikloridireittiin ja välttää kloorivedyn muodostumisen.
Esterin synteesi: CDI aktivoi karboksyylihappoja ja kondensoi ne alkoholien kanssa estereiksi. Tällä menetelmällä on merkittäviä etuja kiraalisten esterien synteesissä. Esimerkiksi valmistettaessa antiviraalisen lääkkeen oseltamiviirin avainvälituotteita CDI-menetelmällä voidaan kontrolloida enantiomeeriylimäärää (ee) yli 99 %:iin.
Ureayhdisteet: CDI reagoi amiinien kanssa muodostaen karbamoyyli-imidatsolivälituotteita, jotka edelleen kondensoidaan toisen amiinin kanssa muodostaen ureaa. Tämä reitti lyhentää reaktiovaiheita 2 vaiheella verrattuna fosgeenimenetelmään syntetisoitaessa herbisidiä fluroksipyyriä ja lisää atomien käyttöä 30 %.

 

2. Ei---isosyanaattien fosgeenisynteesi
CDI reagoi amiinien kanssa muodostaen isosyanaatteja välttäen erittäin myrkyllisen fosgeenin käyttöä. Esimerkiksi polyuretaaniraaka-aineena tolueenidi-isosyanaattia (TDI) syntetisoitaessa CDI-menetelmä voi lyhentää reaktioaikaa 8 tunnista 2 tuntiin ja tuotteen puhtaus saavuttaa 99,5 %.

3. Heterosyklisten yhdisteiden rakentaminen
CDI:tä voidaan käyttää karbonyylin luovuttajana osallistumaan heterosykliseen synteesiin:

Imidatsolopyridiinit: CDI:n ja 2-aminopyridiinin syklisointireaktion avulla imidatso[1,2-a]pyridiinirunko, jolla on antituumoriaktiivisuutta, voidaan rakentaa tehokkaasti.
-laktaamiantibioottivälituotteet: CDI reagoi penisilliini V:n kaliumsuolan kanssa syntetisoimaan 7-aminokefalosporaanihappoa (7-ACA), joka on kefalosporiiniantibioottien keskeinen välituote. Saanto on kasvanut 18 % perinteisiin kemiallisiin menetelmiin verrattuna.

4. Materiaalitieteen pinnanmuokkaustekniikka

 

1. Polymeerifunktionalisointi
1,1'-karbonyylidi-imidatsolivoi viedä funktionaalisia molekyylejä polymeeripintoihin kovalenttisten sidosten kautta:

Biologisen yhteensopivuuden muokkaus: Polymaitohapon -ko-glykolihapon (PLGA) pinnalla CDI voi liittää polyetyleeniglykolin (PEG) tai RGD-peptidin, mikä vähentää merkittävästi materiaalin immunogeenisuutta ja edistää solujen adheesiota.

Johtava polymeerimuunnos: Polypyrrolin (PPy) pinnalla CDI voi immobilisoida glukoosioksidaasin rakentaakseen erittäin herkän glukoosianturin, jonka havaitsemisraja on niinkin alhainen kuin 0,1 μM.

 

2. Nanomateriaalien pintatekniikka
CDI voi saavuttaa nanohiukkasten tarkan funktionalisoinnin:

Kvanttipistemuunnos: CDI:tä käytetään kytkemään karboksyloituja CdSe-kvanttipisteitä aminovasta-aineisiin fluoresoivien immunokoettimien rakentamiseksi kasvainmarkkerin CA125 havaitsemiseksi, jonka herkkyys on 0,1 ng/ml.

Magneettisten nanopartikkelien toiminnallisuus: Fe3O4:n pinnalla CDI voi liittää foolihappomolekyylejä saavuttaakseen tuumorisolujen spesifisen tunnistamisen kohdennetuilla lääkkeenantojärjestelmillä.

5. Farmaseuttiset välituotteet ja lääkesynteesi

 

1. Antibioottisten välituotteiden synteesi
CDI on korvaamaton -laktaamiantibioottien synteesissä:

Kefalosporiini C:n sivuketjun modifikaatio: CDI aktivoi kefalosporiini C:n karboksyyliryhmän ja voi lisätä aminotiatsolisivuketjuja kolmannen -sukupolven kefalosporiinin ydinrakenteen rakentamiseksi.
Penisilliini V:n kaliumsuolan muuntaminen: CDI voi muuttaa penisilliini V:n kaliumsuolan 6-aminopenisillaanihapoksi (6-APA) 95 %:n saannolla ja välttää erittäin myrkyllisen kloroformiaatin käytön.

 

2. Viruslääkkeiden tärkeimmät välituotteet
Syntetisoiessaan anti-HIV-lääkettä efavirentsia CDI voi rakentaa tehokkaasti urearyhmän ydinrakenteeseensa lyhentäen synteesivaiheita kolmella askeleella perinteiseen tapaan verrattuna ja kokonaissaanto kasvaa 45 %:sta 68 %:iin.

3. Tuumorilääkkeen modifikaatio-
CDI:tä voidaan käyttää paklitakselilääkkeiden PEGylaatiomodifiointiin, kuten mPEG-2000:n kytkemiseen paklitakselin 2'-hydroksyyliryhmään CDI:n kautta, mikä pidentää merkittävästi lääkkeen puoliintumisaikaa (2,8 tunnista 24 tuntiin) ja vähentää immunogeenisuutta.

Synteesi1,1'-karbonyylidi-imidatsoli:

Imidatsoli saatetaan reagoimaan bentseeniin liuotetun fosgeenin kanssa, reaktantissa oleva imidatsolihydrokloridi suodatetaan ja suodos väkevöidään, jolloin saadaan 1,1'--karbonyylidi-imidatsolia saannolla 91 %.

Kaadetaan 200 ml vedetöntä bentseeniä 500 ml:n kartiomaiseen suppiloon ja punnitaan tulpalla. Irrota lasitulppa ja asenna suppiloon kaasun tuloputki hiekkasydänsuodattimella. Huoneenlämpötilan ja kuivausputken suojan alla syötetään noin 20 g fosgeenia noin 1 tunnissa (bentseeniliuoksen tilavuus kasvaa noin 12-16 ml). Kytke suppilo tulppaan ja punnitse se välittömästi. Fosgeenin todellinen paino on 16,55 g (0,167 moolia). Siksi tarvittava määrä imidatsolia lasketaan fosgeenin ja imidatsolin moolisuhteen 1:4 mukaan. Asenna sitten suppilo kolmikaulaiseen pulloon, joka sisältää 45,60 g (0,669 mol) imidatsolia ja 500 ml vedetöntä tetrahydrofuraania. Pudota fosgeenin bentseeniliuosta jäähdyttäen ja sähkömagneettisesti sekoittaen 15-30 minuutin kuluessa. Jatka sekoittamista 15 minuuttia ja anna seistä huoneenlämmössä 1 tunti. Poista imidatsolihydrokloridi kuivassa ilmassa hiekkasydänsuppilolla. Suodos väkevöitiin kuiviin 40 - 50 asteen ja alennetussa paineessa, jolloin saatiin 24,5 g (91 %) värittömiä kiteitä.

Olla varovainen! Fosgeeni on myrkyllistä, ja tämä toimenpide tulisi suorittaa vetokaapissa.

1. Kysymys: Mitkä ovat CDI:n tärkeimmät edut kytkentäreagenssina verrattuna perinteiseen DCC:hen tai EDC:hen?
CDI:n suurin etu on siinä tosiasiassa, että sen sivureaktiot ovat vain imidatsolia ja hiilidioksidia, jotka molemmat ovat haihtuvia tai helposti poistettavia matalamyrkyllisiä aineita. Näin vältytään ongelmalta, että DCC:n kaltaiset reagenssit voivat tuottaa vaikeasti-{3}}poistettavia sivutuotteita (kuten DCU-tuotteita). Tämä tekee myöhemmästä puhdistuksesta yksinkertaisempaa ja tuotteen puhtauden korkeamman, erityisen sopivan epäpuhtauksille herkkien peptidien tai lääkkeiden synteesiin.

2. K: Mitä muita tärkeitä erikoissovelluksia CDI:llä on sen lisäksi, että sitä käytetään amidien synteesissä?
Vastaus: Keskeinen sovellus on aktiivisten esterien tehokas ja hellävarainen valmistus. CDI reagoi ensin karboksyylihappojen kanssa muodostaen erittäin aktiivisia asyyli-imidatsolivälituotteita, jotka voivat reagoida N-hydroksisukkinimidin (NHS) ja muiden kanssa muodostaen stabiileja aktiivisia NHS-estereitä. Näitä aktiivisia estereitä käytetään laajalti biologisessa konjugoinnissa ja proteiinien muuntamisessa, koska ne ovat stabiileja vesifaasissa.

3. K: Mitä keskeisiä turvatoimia tulee noudattaa käytettäessä ja varastoitaessa CDI:tä?
Vastaus: CDI on erittäin herkkä kosteudelle. Kun se joutuu kosketuksiin veden kanssa, se hydrolysoituu nopeasti ja vapauttaa hiilidioksidia, mikä voi aiheuttaa paineen nousua suljetussa astiassa. Siksi sitä on käytettävä ja varastoitava vedettömässä inertissä ilmakehässä, kuten typessä tai argonissa. Samaan aikaan CDI itsessään on erittäin ärsyttävää ja voi syövyttää silmiä, ihoa ja hengitysteitä. Käytön aikana on käytettävä asianmukaisia ​​suojavarusteita (suojalaseja, käsineitä, liesituuletteja).

Suositut Tagit: 1,1'-karbonyylidi-imidatsoli cas 530-62-1, toimittajat, valmistajat, tehdas, tukkumyynti, osta, hinta, irtotavarana, myytävänä