1,1'-Καρβονυλδιιμιδαζόλη CAS 530-62-1

1,1'-Καρβονυλοδιιμιδαζόλη, ψευδώνυμο N.N'- καρβονυλοδιιμιδαζόλιο, 1,1'- καρβονυλοδιιμιδαζόλιο και καρβονυλοδιιμιδαζόλιο, μοριακός τύπος C7H6N4O, CAS 530-62-1, μοριακό βάρος 162,15, λευκός κρύσταλλος, αδιάλυτο στο νερό και αδιάλυτο στο νερό. Η καρβονυλοδιιμιδαζόλη είναι ένα είδος ένωσης με ισχυρή αντιδραστικότητα. Μπορεί να αντιδράσει με^-COOH,^-NH2,^-ΟΗ και άλλες λειτουργικές ομάδες για τη σύνθεση πολλών κετόνων, εστέρων, ουριών και άλλων ενώσεων που είναι δύσκολο να ληφθούν με κοινές μεθόδους. Για παράδειγμα, η αντίδραση με αμίνη μπορεί να συνθέσει παρασιτοκτόνα ιμιδαζόλης, αποφεύγοντας παράλληλα τη χρήση πολύ τοξικού φωσγενίου που δεν είναι εύκολο να αποθηκευτεί και να μεταφερθεί. Χρησιμοποιείται κυρίως για οργανική σύνθεση, φυτοφάρμακα και φαρμακευτικά ενδιάμεσα.

Ως αντιδραστήριο καρβονυλίωσης υψηλής ενεργότητας,1,1'-Καρβονυλοδιιμιδαζόλη(CDI) έχει δείξει ευρεία αξία εφαρμογής στην οργανική σύνθεση, τη βιοχημεία, την επιστήμη των υλικών και την ιατρική λόγω της μοναδικής χημικής δομής και των χαρακτηριστικών της αντίδρασης.

1. Μηχανισμός πυρήνα αντίδρασης και χημικές ιδιότητες

 

Το μόριο CDI αποτελείται από δύο δακτυλίους ιμιδαζολίου που γεφυρώνονται από μια ομάδα καρβονυλίου. Η καρβονυλική του ομάδα ενεργοποιείται από το ισχυρό ηλεκτρόνιο-φαινόμενο απόσυρσης του δακτυλίου ιμιδαζόλης για να σχηματίσει ένα εξαιρετικά αντιδραστικό θετικό κέντρο άνθρακα. Αυτή η δομή του επιτρέπει να αντιδρά επιλεκτικά με λειτουργικές ομάδες που περιέχουν ενεργό υδρογόνο (όπως -COOH, -NH2, -ΟΗ) για να δημιουργήσει ενδιάμεσα όπως ακυλ ιμιδαζόλη, καρβαμοϋλ ιμιδαζόλη ή εστέρα ιμιδαζόλη. Αυτά τα ενδιάμεσα μπορούν περαιτέρω να αντιδράσουν με πυρηνόφιλα (όπως αμίνες, αλκοόλες, θειόλες) για να σχηματίσουν προϊόντα-στόχους όπως αμίδια, εστέρες, ουρίες και καρβαμιδικές ενώσεις. Τα χαρακτηριστικά αντίδρασης του περιλαμβάνουν:

 

 

Υψηλή επιλεκτικότητα: Στο σύστημα συνύπαρξης πρωτοταγούς αμίνης/δευτεροταγούς αμίνης, οι πρωτοταγείς αμίνες ενεργοποιούνται κατά προτίμηση σε θερμοκρασία δωματίου και η ενεργοποίηση διπλής λειτουργικής ομάδας μπορεί να επιτευχθεί μέσω ρύθμισης συνθηκών.

Ήπιες συνθήκες αντίδρασης: δεν απαιτείται ισχυρό οξύ, ισχυρή βάση ή υψηλή θερμοκρασία και η αντίδραση μπορεί να ολοκληρωθεί σε θερμοκρασία δωματίου έως 60 βαθμούς.
Ενδιάμεση σταθερότητα: το παραγόμενο ενδιάμεσο ακυλ ιμιδαζόλης μπορεί να υπάρχει σταθερά σε οργανικούς διαλύτες για αρκετές ώρες, κάτι που είναι βολικό για λειτουργία-βήμα προς-βήμα.
Μη τοξική εναλλακτική λύση: μπορεί να αντικαταστήσει το εξαιρετικά τοξικό φωσγένιο (COCl2) για τη σύνθεση ισοκυανικών και ενώσεων ουρίας.

2. Βασικός ρόλος στη σύνθεση πεπτιδίων και πρωτεϊνών

 

1. Υψηλής-αποδοτικότητας παράγοντας σύζευξης για σχηματισμό πεπτιδικού δεσμού
Το CDI είναι ένα αντιδραστήριο πυρήνα στη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS) και σύνθεση πεπτιδίων υγρής φάσης και ο μηχανισμός δράσης του περιλαμβάνει:
Άμεση ενεργοποίηση καρβοξυλικού οξέος: αντιδρά με την καρβοξυλική ομάδα αμινοξέων για να δημιουργήσει ακυλιμιδαζόλη, η οποία στη συνέχεια συμπυκνώνεται με την αμινομάδα ενός άλλου αμινοξέος για να σχηματίσει έναν πεπτιδικό δεσμό. Για παράδειγμα, στη σύνθεση του αντιμικροβιακού πεπτιδίου LL-37, η μέθοδος σύζευξης CDI μπορεί να αυξήσει την απόδοση κατά 15%-20% σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο DCC/HOBt, ενώ μειώνει την παράπλευρη αντίδραση ρακεμοποίησης.
Περιφερειακή επιλεκτική προστασία: με την προσαρμογή των συνθηκών αντίδρασης, μπορεί να επιτευχθεί επιλεκτική προστασία του Ν-άκρου ή του άκρου C-. Για παράδειγμα, κατά τη σύνθεση κυκλικών πεπτιδίων, το CDI μπορεί κατά προτίμηση να ενεργοποιήσει τις καρβοξυλομάδες πλευρικής αλυσίδας για να αποφευχθεί ο πρόωρος σχηματισμός πεπτιδικών δεσμών κύριας αλυσίδας.

 

Τροποποίηση και διακλάδωση πεπτιδίου: Χρησιμοποιώντας τις ομάδες καρβοξυλίου που ενεργοποιούνται από CDI, μπορούν να εισαχθούν φθορίζουσες ετικέτες, πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) ή τροποποίηση δενδριμερούς. Για παράδειγμα, η ισοθειοκυανική φλουορεσκεΐνη (FITC) συζεύγνυται με την πλευρική αλυσίδα της λυσίνης της ινσουλίνης μέσω CDI για να επιτευχθεί οπτικοποίηση παρακολούθησης φαρμάκου.

2. Πρωτεϊνική διασταύρωση-και ακινητοποίηση
Οι αντιδράσεις διασταυρούμενης-διαμεσολάβησης CDI μπορούν να σχηματίσουν αμιδικούς δεσμούς μηδενικού μήκους
Ακινητοποίηση ενζύμου: Η οξειδάση της γλυκόζης (GOx) ακινητοποιείται στην επιφάνεια αμινο-τροποποιημένων μαγνητικών νανοσωματιδίων ενεργοποιώντας τις καρβοξυλομάδες μέσω CDI. Ο ρυθμός ανάκτησης της δραστηριότητας του ακινητοποιημένου ενζύμου φτάνει το 92% και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί περισσότερες από 10 φορές.
Παρασκευή συμπλοκών αντισώματος-: Στη σύνθεση ανοσοπροσροφητικών υλικών, το CDI μπορεί να συζευχθεί με την πρωτεΐνη Α με υδροξυλιωμένους φορείς (όπως πήκτωμα αγαρόζης) για να σχηματίσει ένα στρώμα προσρόφησης υψηλής{{1} συγγένειας για τον ειδικό καθαρισμό της IgG στο πλάσμα.

3. Πολυλειτουργικές Εφαρμογές στην Οργανική Σύνθεση

 

1. Σύνθεση κετονών, εστέρων και ενώσεων ουρίας
Σύνθεση κετονών: Το CDI αντιδρά με οργανομεταλλικά αντιδραστήρια (όπως τα αντιδραστήρια Grignard) για την αποτελεσματική κατασκευή σκελετών κετόνης. Για παράδειγμα, στη σύνθεση της ακετοφαινόνης, η μέθοδος CDI αυξάνει την απόδοση κατά 12% σε σύγκριση με την παραδοσιακή οδό ακυλοχλωριδίου και αποφεύγει την παραγωγή υδροχλωρίου.
Σύνθεση Εστέρα: Το CDI ενεργοποιεί τα καρβοξυλικά οξέα και τα συμπυκνώνει με αλκοόλες για να σχηματίσει εστέρες. Αυτή η μέθοδος έχει σημαντικά πλεονεκτήματα στη σύνθεση χειρόμορφων εστέρων. Για παράδειγμα, κατά την παρασκευή βασικών ενδιάμεσων του αντιιικού φαρμάκου oseltamivir, η μέθοδος CDI μπορεί να ελέγξει την περίσσεια εναντιομερών (ee) σε περισσότερο από 99%.
Ενώσεις ουρίας: Το CDI αντιδρά με αμίνες για να σχηματίσει ενδιάμεσα καρβαμοϋλ ιμιδαζόλης, τα οποία συμπυκνώνονται περαιτέρω με μια άλλη αμίνη για να σχηματίσουν ουρία. Αυτή η οδός συντομεύει τα στάδια της αντίδρασης κατά 2 στάδια σε σύγκριση με τη μέθοδο φωσγενίου κατά τη σύνθεση του ζιζανιοκτόνου fluroxypyr και αυξάνει την ατομική χρήση κατά 30%.

 

2. Μη-σύνθεση ισοκυανικών αλάτων χωρίς φωσγένιο
Το CDI αντιδρά με αμίνες για να σχηματίσει ισοκυανικά, αποφεύγοντας τη χρήση πολύ τοξικού φωσγενίου. Για παράδειγμα, όταν συντίθεται διισοκυανικό τολουόλιο πρώτης ύλης πολυουρεθάνης (TDI), η μέθοδος CDI μπορεί να συντομεύσει το χρόνο αντίδρασης από 8 ώρες σε 2 ώρες και η καθαρότητα του προϊόντος να φτάσει το 99,5%.

3. Κατασκευή ετεροκυκλικών ενώσεων
Το CDI μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δότης καρβονυλίου για να συμμετάσχει στην ετεροκυκλική σύνθεση:

Ιμιδαζολοπυριδίνες: Μέσω της αντίδρασης κυκλοποίησης του CDI και της 2-αμινοπυριδίνης, μπορεί να κατασκευαστεί αποτελεσματικά ο σκελετός ιμιδαζο[1,2-a]πυριδίνης με αντικαρκινική δράση.
-ενδιάμεσα αντιβιοτικά λακτάμης: Το CDI αντιδρά με το άλας καλίου πενικιλλίνης V για να συνθέσει το 7-αμινοκεφαλοσπορανικό οξύ (7-ACA), ένα βασικό ενδιάμεσο των αντιβιοτικών κεφαλοσπορίνης, με απόδοση αυξημένη κατά 18% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές χημικές μεθόδους.

4. Τεχνολογία τροποποίησης επιφάνειας στην επιστήμη των υλικών

 

1. Λειτουργικοποίηση πολυμερούς
1,1'-Καρβονυλοδιιμιδαζόλημπορεί να εισάγει λειτουργικά μόρια σε πολυμερείς επιφάνειες μέσω ομοιοπολικών δεσμών:

Τροποποίηση βιοσυμβατότητας: Στην επιφάνεια του πολυγαλακτικού οξέος-συν-γλυκολικού οξέος (PLGA), το CDI μπορεί να συνδέσει την πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) ή το πεπτίδιο RGD, μειώνοντας σημαντικά την ανοσογονικότητα του υλικού και προάγοντας την κυτταρική προσκόλληση.

Τροποποίηση αγώγιμου πολυμερούς: Στην επιφάνεια της πολυπυρρόλης (PPy), το CDI μπορεί να ακινητοποιήσει την οξειδάση της γλυκόζης για να κατασκευάσει έναν εξαιρετικά ευαίσθητο αισθητήρα γλυκόζης με όριο ανίχνευσης τόσο χαμηλό όσο 0,1μM.

 

2. Μηχανική επιφανειών νανοϋλικών
Το CDI μπορεί να επιτύχει ακριβή λειτουργικότητα των νανοσωματιδίων:

Τροποποίηση κβαντικής κουκκίδας: Το CDI χρησιμοποιείται για τη σύζευξη καρβοξυλιωμένων κβαντικών κουκκίδων CdSe με αμινοαντισώματα για την κατασκευή φθοριζόντων ανοσοανιχνευτών για την ανίχνευση του δείκτη όγκων CA125 με ευαισθησία 0,1 ng/mL.

Λειτουργικοποίηση μαγνητικών νανοσωματιδίων: Στην επιφάνεια του Fe3O4, το CDI μπορεί να συνδέσει μόρια φυλλικού οξέος για να επιτύχει ειδική αναγνώριση των καρκινικών κυττάρων από στοχευμένα συστήματα χορήγησης φαρμάκων.

5. Φαρμακευτικά ενδιάμεσα και σύνθεση φαρμάκων

 

1. Σύνθεση ενδιάμεσων αντιβιοτικών
Το CDI είναι αναντικατάστατο στη σύνθεση αντιβιοτικών -λακτάμης:

Τροποποίηση πλευρικής αλυσίδας κεφαλοσπορίνης C: Το CDI ενεργοποιεί την καρβοξυλική ομάδα της κεφαλοσπορίνης C και μπορεί να εισαγάγει πλευρικές αλυσίδες αμινοθειαζόλης για την κατασκευή της δομής του πυρήνα της κεφαλοσπορίνης τρίτης-γενιάς.
Μετατροπή άλατος καλίου πενικιλλίνης V: Το CDI μπορεί να μετατρέψει το άλας καλίου πενικιλλίνης V σε 6-αμινοπενικιλλανικό οξύ (6-APA) με απόδοση 95% και αποφεύγει τη χρήση εξαιρετικά τοξικού χλωρομυρμηκικού.

 

2. Βασικά ενδιάμεσα των αντιιικών φαρμάκων
Κατά τη σύνθεση του φαρμάκου efavirenz κατά του-HIV, το CDI μπορεί να κατασκευάσει αποτελεσματικά την ομάδα ουρίας στη δομή του πυρήνα της, συντομεύοντας τα στάδια σύνθεσης κατά 3 βήματα σε σύγκριση με την παραδοσιακή οδό και η συνολική απόδοση αυξάνεται από 45% σε 68%.

3. Τροποποίηση φαρμάκου κατά του όγκου
Το CDI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση της PEGylation των φαρμάκων της πακλιταξέλης, όπως η σύζευξη του mPEG-2000 με την 2'-υδροξυλική ομάδα της πακλιταξέλης μέσω CDI, επεκτείνοντας σημαντικά τον χρόνο ημιζωής του φαρμάκου (από 2,8 ώρες σε 24 ώρες) και μειώνοντας την ανοσογονικότητα.

Σύνθεση του1,1'-Καρβονυλοδιιμιδαζόλη:

Το ιμιδαζόλιο αντιδρά με φωσγένιο διαλυμένο σε βενζόλιο, το υδροχλωρικό ιμιδαζόλιο στο αντιδρόν διηθείται και το διήθημα συμπυκνώνεται για να ληφθεί 1,1'- καρβονυλοδιιμιδαζόλη με απόδοση 91%.

Ρίξτε 200 ml άνυδρου βενζολίου σε κωνικό χωνί 500 ml και ζυγίστε το με πώμα. Αφαιρέστε το γυάλινο πώμα και τοποθετήστε έναν σωλήνα εισόδου αερίου με φίλτρο πυρήνα άμμου στη χοάνη. Κάτω από την προστασία της θερμοκρασίας δωματίου και του σωλήνα ξήρανσης, περίπου 20 g φωσγένιου εισάγονται σε περίπου 1 ώρα (ο όγκος του διαλύματος βενζολίου αυξάνεται κατά περίπου 12-16 ml). Συνδέστε το χωνί και ζυγίστε το αμέσως. Το πραγματικό βάρος του φωσγενίου είναι 16,55 g (0,167 mole). Επομένως, η απαιτούμενη ποσότητα ιμιδαζόλης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μοριακή αναλογία φωσγενίου προς ιμιδαζόλη 1:4. Στη συνέχεια, τοποθετήστε το χωνί σε τρίλαιμη φιάλη που περιέχει 45,60 g (0,669 mol) ιμιδαζόλης και 500 ml άνυδρου τετραϋδροφουρανίου. Υπό ψύξη και ηλεκτρομαγνητική ανάδευση, ρίξτε το διάλυμα βενζολίου του φωσγενίου εντός 15-30 λεπτών. Συνεχίζουμε το ανακάτεμα για 15 λεπτά και αφήνουμε σε θερμοκρασία δωματίου για 1 ώρα. Σε ξηρή ατμόσφαιρα, αφαιρέστε την υδροχλωρική ιμιδαζόλη με χοάνη πυρήνα άμμου. Το διήθημα συμπυκνώθηκε μέχρι ξηρού κάτω από 40-50 βαθμούς και μειώθηκε η πίεση για να ληφθούν 24,5 g (91%) άχρωμου κρυστάλλου.

Προσοχή! Το φωσγένιο είναι τοξικό και αυτή η λειτουργία πρέπει να εκτελείται στον απαγωγέα καπνού.

1. Ερώτηση: Ως αντιδραστήριο σύζευξης, ποια είναι τα κύρια πλεονεκτήματα του CDI σε σύγκριση με το παραδοσιακό DCC ή EDC;
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του CDI έγκειται στο γεγονός ότι η αντίδρασή του από-προϊόντα είναι μόνο ιμιδαζόλη και διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία είναι πτητικές ή εύκολα αφαιρούμενες ουσίες χαμηλής-τοξικότητας, αποφεύγοντας έτσι το πρόβλημα ότι αντιδραστήρια όπως το DCC ενδέχεται να δημιουργήσουν δύσκολα-{{3}απομακρυνόμενα προϊόντα από{4}. Αυτό καθιστά τον επακόλουθο καθαρισμό απλούστερο και την καθαρότητα του προϊόντος υψηλότερη, ιδιαίτερα κατάλληλο για τη σύνθεση πεπτιδίων ή φαρμάκων που είναι ευαίσθητα στις ακαθαρσίες.

2. Ε: Εκτός από τη χρήση στη σύνθεση αμιδίων, ποιες άλλες σημαντικές ειδικές εφαρμογές έχει το CDI;
Απάντηση: Βασική εφαρμογή είναι η αποτελεσματική και ήπια παρασκευή ενεργών εστέρων. Το CDI αντιδρά πρώτα με καρβοξυλικά οξέα για να σχηματίσει ενδιάμεσα ακυλιμιδαζόλης υψηλής ενεργότητας, τα οποία μπορούν να αντιδράσουν με το Ν-υδροξυηλεκτριμίδιο (NHS) και άλλα για να δημιουργήσουν σταθερούς ενεργούς εστέρες του NHS. Αυτοί οι ενεργοί εστέρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιολογική σύζευξη και την τροποποίηση πρωτεΐνης λόγω της καλής σταθερότητάς τους στην υδατική φάση.

3. Ε: Ποιες βασικές προφυλάξεις ασφαλείας πρέπει να λαμβάνονται κατά τη χρήση και την αποθήκευση CDI;
Απάντηση: Το CDI είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στην υγρασία. Όταν έρθει σε επαφή με το νερό, θα υδρολυθεί γρήγορα και θα απελευθερώσει διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο μπορεί να προκαλέσει αύξηση της πίεσης μέσα σε ένα σφραγισμένο δοχείο. Επομένως, πρέπει να λειτουργεί και να αποθηκεύεται σε άνυδρη αδρανή ατμόσφαιρα όπως άζωτο ή αργό. Εν τω μεταξύ, το ίδιο το CDI είναι πολύ ερεθιστικό και μπορεί να διαβρώσει τα μάτια, το δέρμα και την αναπνευστική οδό. Κατά τη λειτουργία πρέπει να φοράτε κατάλληλο προστατευτικό εξοπλισμό (γυαλιά, γάντια, απορροφητήρες καπνού).

Δημοφιλείς Ετικέτες: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1, προμηθευτές, κατασκευαστές, εργοστάσιο, χονδρική, αγορά, τιμή, χύμα, προς πώληση