1,1'-Carbonyldiimidazol CAS 530-62-1

1,1'-Carbonyldiimidazol, alias N.N'--carbonyldiimidazol, 1,1'--carbonyldiimidazol og carbonyldiimidazol, molekylformel C7H6N4O, CAS 530-62-1, molekylvægt 162,15, hvidt krystal, uopløseligt i vand og ether, uopløseligt i alkohol. Carbonyldiimidazol er en slags forbindelse med stærk reaktivitet. Den kan reagere med^-COOH,^-NH2,^-OH og andre funktionelle grupper til at syntetisere mange ketoner, estere, urinstoffer og andre forbindelser, der er vanskelige at opnå ved almindelige metoder. For eksempel kan reaktionen med amin syntetisere imidazol-pesticider, samtidig med at man undgår brugen af ​​meget giftigt fosgen, som ikke er let at opbevare og transportere. Anvendes hovedsageligt til organisk syntese, pesticider og farmaceutiske mellemprodukter.

Som et meget aktivt carbonyleringsreagens,1,1'-Carbonyldiimidazol(CDI) har vist bred anvendelsesværdi inden for organisk syntese, biokemi, materialevidenskab og medicin på grund af dets unikke kemiske struktur og reaktionskarakteristika.

1. Kernereaktionsmekanisme og kemiske egenskaber

 

CDI-molekylet består af to imidazolringe, der er brokoblet af en carbonylgruppe. Dens carbonylgruppe aktiveres af imidazolringens stærke elektron-tiltrækkende effekt for at danne et stærkt reaktivt kulstofpositivt center. Denne struktur sætter den i stand til at reagere selektivt med funktionelle grupper indeholdende aktivt hydrogen (såsom -COOH, -NH2, -OH) for at danne mellemprodukter såsom acylimidazol, carbamoylimidazol eller esterimidazol. Disse mellemprodukter kan yderligere reagere med nukleofiler (såsom aminer, alkoholer, thioler) for at danne målprodukter såsom amider, estere, urinstoffer og carbamater. Dens reaktionskarakteristika omfatter:

 

 

Høj selektivitet: I det primære amin/sekundære amin-sameksistens-system aktiveres primære aminer fortrinsvis ved stuetemperatur, og dobbeltfunktionel gruppeaktivering kan opnås gennem tilstandsregulering.

Milde reaktionsbetingelser: ingen stærk syre, stærk base eller høj temperatur er påkrævet, og reaktionen kan fuldføres ved stuetemperatur til 60 grader.
Mellemstabilitet: Det dannede acylimidazol-mellemprodukt kan være stabilt til stede i organiske opløsningsmidler i adskillige timer, hvilket er praktisk for trin-for-trin.
Ikke-toksisk alternativ: Det kan erstatte meget giftigt fosgen (COCl₂) til syntese af isocyanater og urinstofforbindelser.

2. Nøglerolle i peptid- og proteinsyntese

 

1. Høj-koblingsmiddel til dannelse af peptidbindinger
CDI er et kernereagens i fastfase peptidsyntese (SPPS) og flydende fase peptidsyntese, og dets virkningsmekanisme omfatter:
Direkte aktivering af carboxylsyre: reagerer med carboxylgruppen af ​​aminosyrer for at generere acyl imidazol, som derefter kondenserer med aminogruppen i en anden aminosyre for at danne en peptidbinding. For eksempel, i syntesen af ​​antimikrobielt peptid LL-37, kan CDI-koblingsmetoden øge udbyttet med 15%-20% sammenlignet med den traditionelle DCC/HOBt-metode, samtidig med at racemiseringssidereaktionen reduceres.
Regional selektiv beskyttelse: Ved at justere reaktionsbetingelserne kan selektiv beskyttelse af N-terminalen eller C-terminalen opnås. For eksempel, når der syntetiseres cykliske peptider, kan CDI fortrinsvis aktivere sidekædens carboxylgrupper for at undgå for tidlig dannelse af hovedkædens peptidbindinger.

 

Peptidmodifikation og forgrening: Ved at bruge carboxylgrupperne aktiveret af CDI kan fluorescerende mærker, polyethylenglycol (PEG) eller dendrimermodifikation indføres. For eksempel kobles fluorescein-isothiocyanat (FITC) til lysinsidekæden af ​​insulin gennem CDI for at opnå lægemiddelsporingsvisualisering.

2. Proteinkryds-binding og immobilisering
CDI-medierede tværbindingsreaktioner-kan danne amidbindinger med nul-længde eller enkelt-carbonadskilte carbamatbindinger mellem proteinmolekyler:
Enzymimmobilisering: Glucoseoxidase (GOx) immobiliseres på overfladen af ​​amino-modificerede magnetiske nanopartikler ved at aktivere carboxylgrupperne gennem CDI. Aktivitetsgenvindingshastigheden for det immobiliserede enzym når 92%, og det kan genbruges mere end 10 gange.
Fremstilling af antistof-antigenkomplekser: I syntesen af ​​immunoadsorberende materialer kan CDI koble protein A til hydroxylerede bærere (såsom agarosegel) for at danne et adsorptionslag med høj-affinitet til den specifikke oprensning af IgG i plasma.

3. Multifunktionelle applikationer i organisk syntese

 

1. Syntese af ketoner, estere og urinstofforbindelser
Syntese af ketoner: CDI reagerer med organometalliske reagenser (såsom Grignard-reagenser) for effektivt at konstruere ketonskeletter. Ved syntesen af ​​acetophenon øger CDI-metoden f.eks. udbyttet med 12% sammenlignet med den traditionelle acylchloridvej og undgår dannelsen af ​​hydrogenchlorid.
Syntese af ester: CDI aktiverer carboxylsyrer og kondenserer dem med alkoholer for at danne estere. Denne metode har betydelige fordele ved syntesen af ​​chirale estere. For eksempel ved fremstilling af nøglemellemprodukter af det antivirale lægemiddel oseltamivir kan CDI-metoden kontrollere det enantiomere overskud (ee) til mere end 99 %.
Urinstofforbindelser: CDI reagerer med aminer for at danne carbamoylimidazol-mellemprodukter, som yderligere kondenseres med en anden amin for at danne urinstof. Denne rute forkorter reaktionstrinnene med 2 trin sammenlignet med phosgenmetoden ved syntetisering af herbicidet fluroxypyr og øger atomudnyttelsen med 30 %.

 

2. Ikke-phosgensyntese af isocyanater
CDI reagerer med aminer og danner isocyanater, hvilket undgår brugen af ​​meget giftigt fosgen. For eksempel, når man syntetiserer polyurethan-råmateriale toluendiisocyanat (TDI), kan CDI-metoden forkorte reaktionstiden fra 8 timer til 2 timer, og produktets renhed når 99,5%.

3. Konstruktion af heterocykliske forbindelser
CDI kan bruges som carbonyldonor til at deltage i heterocyklisk syntese:

Imidazolopyridiner: Gennem ringslutningsreaktionen af ​​CDI og 2-aminopyridin kan imidazo[1,2-a]pyridinskelettet med antitumoraktivitet konstrueres effektivt.
-lactam-antibiotika-mellemprodukter: CDI reagerer med penicillin V-kaliumsalt for at syntetisere 7-aminocephalosporansyre (7-ACA), et nøglemellemprodukt af cephalosporin-antibiotika, med et udbytte øget med 18 % sammenlignet med traditionelle kemiske metoder.

4. Overflademodifikationsteknologi i materialevidenskab

 

1. Polymer funktionalisering
1,1'-Carbonyldiimidazolkan indføre funktionelle molekyler i polymeroverflader gennem kovalente bindinger:

Biokompatibilitetsmodifikation: På overfladen af ​​polymælkesyre-co-glycolsyre (PLGA) kan CDI koble polyethylenglycol (PEG) eller RGD-peptid, hvilket signifikant reducerer materialets immunogenicitet og fremmer celleadhæsion.

Konduktiv polymermodifikation: På overfladen af ​​polypyrrol (PPy) kan CDI immobilisere glucoseoxidase for at konstruere en meget følsom glucosesensor med en detektionsgrænse så lav som 0,1μM.

 

2. Nanomateriale overfladeteknik
CDI kan opnå præcis funktionalisering af nanopartikler:

Kvanteprikmodifikation: CDI bruges til at koble carboxylerede CdSe-kvanteprikker med aminoantistoffer for at konstruere fluorescerende immunoprober til påvisning af tumormarkør CA125 med en følsomhed på 0,1 ng/ml.

Funktionalisering af magnetiske nanopartikler: På overfladen af ​​Fe₃O4 kan CDI koble folinsyremolekyler for at opnå specifik genkendelse af tumorceller af målrettede lægemiddelleveringssystemer.

5. Farmaceutiske mellemprodukter og lægemiddelsyntese

 

1. Syntese af antibiotiske mellemprodukter
CDI er uerstattelig i syntesen af ​​-lactamantibiotika:

Cephalosporin C-sidekædemodifikation: CDI aktiverer carboxylgruppen i cephalosporin C og kan introducere aminothiazolsidekæder for at konstruere kernestrukturen af ​​tredje-generationscephalosporin.
Penicillin V kaliumsalt omdannelse: CDI kan omdanne penicillin V kaliumsalt til 6-aminopenicillansyre (6-APA) med et udbytte på 95%, og undgår brugen af ​​meget giftigt chlorformiat.

 

2. Nøglemellemprodukter af antivirale lægemidler
Når man syntetiserer anti-HIV-lægemidlet efavirenz, kan CDI effektivt konstruere urinstofgruppen i dens kernestruktur, hvilket forkorter syntesetrinnene med 3 trin sammenlignet med den traditionelle vej, og det samlede udbytte øges fra 45 % til 68 %.

3. Modifikation af lægemiddel mod-tumor
CDI kan bruges til PEGyleringsmodifikation af paclitaxel-lægemidler, såsom kobling af mPEG-2000 til 2'--hydroxylgruppen af ​​paclitaxel gennem CDI, hvilket signifikant forlænger lægemidlets halveringstid (fra 2,8 timer til 24 timer) og reducerer immunogenicitet.

Syntese af1,1'-Carbonyldiimidazol:

Imidazolen omsættes med phosgen opløst i benzen, imidazolhydrochloridet i reaktanten filtreres, og filtratet koncentreres til opnåelse af 1,1'--carbonyldiimidazol med et udbytte på 91%.

Hæld 200 ml vandfri benzen i en 500 ml konisk tragt og vej den med en prop. Fjern glasproppen og installer et gasindtagsrør med et sandkernefilter på tragten. Under beskyttelse af stuetemperatur og tørrerør indføres ca. 20 g phosgen på ca. 1 time (volumen af ​​benzenopløsning øges med ca. 12-16 ml). Tilslut tragten og vej den med det samme. Den faktiske vægt af phosgen er 16,55 g (0,167 mol). Derfor beregnes den nødvendige mængde imidazol i henhold til molforholdet mellem phosgen og imidazol på 1:4. Installer derefter tragten på en trehalset kolbe indeholdende 45,60 g (0,669 mol) imidazol og 500 ml vandfri tetrahydrofuran. Under afkøling og elektromagnetisk omrøring, drop benzenopløsningen af ​​phosgen inden for 15-30 minutter. Fortsæt med at blande i 15 minutter, og lad stå ved stuetemperatur i 1 time. I en tør atmosfære fjernes imidazolhydrochlorid med en sandkernetragt. Filtratet blev koncentreret til tørhed under 40-50 grader og reduceret tryk for at opnå 24,5 g (91%) farveløs krystal.

Vær forsigtig! Fosgen er giftigt, og denne operation skal udføres i stinkskabet.

1. Spørgsmål: Som et koblingsreagens, hvad er de vigtigste fordele ved CDI sammenlignet med den traditionelle DCC eller EDC?
Den største fordel ved CDI ligger i det faktum, at dets reaktionsbiprodukter- kun er imidazol og kuldioxid, som begge er flygtige eller let fjernelige stoffer med lav-toksicitet, og dermed undgås det problem, at reagenser som DCC kan generere vanskelige-at-fjerne med-produkter (såsom DCU). Dette gør den efterfølgende oprensning enklere og produktets renhed højere, især velegnet til syntese af peptider eller lægemidler, der er følsomme over for urenheder.

2. Spørgsmål: Udover at blive brugt til syntese af amider, hvilke andre vigtige specielle anvendelser har CDI?
Svar: En nøgleapplikation er den effektive og skånsomme fremstilling af aktive estere. CDI reagerer først med carboxylsyrer for at danne højaktive acylimidazol-mellemprodukter, som kan reagere med N-hydroxysuccinimid (NHS) og andre for at generere stabile NHS aktive estere. Disse aktive estere anvendes i vid udstrækning til biologisk konjugation og proteinmodifikation på grund af deres gode stabilitet i den vandige fase.

3. Sp.: Hvilke vigtige sikkerhedsforanstaltninger skal tages ved brug og opbevaring af CDI?
Svar: CDI er ekstremt følsom over for fugt. Når det kommer i kontakt med vand, vil det hurtigt hydrolysere og frigive kuldioxid, hvilket kan forårsage en stigning i trykket inde i en forseglet beholder. Derfor skal den betjenes og opbevares i en vandfri inert atmosfære såsom nitrogen eller argon. I mellemtiden er CDI i sig selv meget irriterende og kan ætse øjne, hud og luftveje. Der skal bæres passende beskyttelsesudstyr (briller, handsker, stinkskabe) under drift.

Populære tags: 1,1'-carbonyldiimidazol cas 530-62-1, leverandører, producenter, fabrik, engros, køb, pris, bulk, til salg