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

1,1'-Carbonyldiimidazole, alias N.N'- karbonil diimidazole, 1,1'- karbonil diimidazole dan karbonil diimidazole, formula molekul C7H6N4O, CAS 530-62-1, berat molekul 162.15, kristal putih, tidak larut dalam air, larut dalam alkohol dan eter. Karbonil diimidazole adalah sejenis sebatian dengan kereaktifan yang kuat. Ia boleh bertindak balas dengan^-COOH,^-NH2,^-OH dan kumpulan berfungsi lain untuk mensintesis banyak keton, ester, urea dan sebatian lain yang sukar diperoleh dengan kaedah biasa. Sebagai contoh, tindak balas dengan amina boleh mensintesis racun perosak imidazol, sambil mengelakkan penggunaan fosgen yang sangat toksik yang tidak mudah disimpan dan diangkut. Terutamanya digunakan untuk sintesis organik, racun perosak dan perantaraan farmaseutikal.

Sebagai reagen karbonilasi yang sangat aktif,1,1'-Carbonyldiimidazole(CDI) telah menunjukkan nilai aplikasi yang luas dalam sintesis organik, biokimia, sains bahan dan perubatan kerana struktur kimianya yang unik dan ciri tindak balas.

1. Mekanisme tindak balas teras dan sifat kimia

 

Molekul CDI terdiri daripada dua cincin imidazol yang dirapatkan oleh kumpulan karbonil. Kumpulan karbonilnya diaktifkan oleh -kesan penarikan elektron kuat cincin imidazol untuk membentuk pusat karbon positif yang sangat reaktif. Struktur ini membolehkannya bertindak balas secara selektif dengan kumpulan berfungsi yang mengandungi hidrogen aktif (seperti -COOH, -NH₂, -OH) untuk menghasilkan perantaraan seperti asil imidazole, karbamoyl imidazole atau ester imidazole. Perantaraan ini boleh bertindak balas selanjutnya dengan nukleofil (seperti amina, alkohol, tiol) untuk membentuk produk sasaran seperti amida, ester, urea dan karbamat. Ciri-ciri tindak balasnya termasuk:

 

 

Selektiviti tinggi: Dalam sistem kewujudan bersama amina primer/sekunder, amina primer lebih disukai diaktifkan pada suhu bilik, dan pengaktifan kumpulan berfungsi dwi boleh dicapai melalui peraturan keadaan.

Keadaan tindak balas ringan: tiada asid kuat, bes kuat atau suhu tinggi diperlukan, dan tindak balas boleh diselesaikan pada suhu bilik hingga 60 darjah .
Kestabilan perantaraan: perantaraan asil imidazol yang dijana boleh wujud secara stabil dalam pelarut organik selama beberapa jam, yang sesuai untuk operasi-demi{1}}langkah.
Alternatif bukan{0}}toksik: ia boleh menggantikan fosgen sangat toksik (COCl₂) untuk sintesis isosianat dan sebatian urea.

2. Peranan utama dalam sintesis peptida dan protein

 

1. Ejen gandingan berkecekapan tinggi- tinggi untuk pembentukan ikatan peptida
CDI ialah reagen teras dalam sintesis peptida fasa pepejal (SPPS) dan sintesis peptida fasa cecair, dan mekanisme tindakannya termasuk:
Pengaktifan langsung asid karboksilik: bertindak balas dengan kumpulan karboksil asid amino untuk menghasilkan asil imidazole, yang kemudiannya terkondensasi dengan kumpulan amino asid amino lain untuk membentuk ikatan peptida. Sebagai contoh, dalam sintesis peptida antimikrob LL-37, kaedah gandingan CDI boleh meningkatkan hasil sebanyak 15% -20% berbanding dengan kaedah DCC/HOBt tradisional, sambil mengurangkan tindak balas sampingan perlumbaan.
Perlindungan terpilih serantau: dengan melaraskan keadaan tindak balas, perlindungan terpilih bagi terminal-atau C-boleh dicapai. Sebagai contoh, apabila mensintesis peptida kitaran, CDI boleh mengaktifkan kumpulan karboksil rantai sisi untuk mengelakkan pembentukan pramatang ikatan peptida rantai utama.

 

Pengubahsuaian dan percabangan peptida: Menggunakan kumpulan karboksil yang diaktifkan oleh CDI, label pendarfluor, polietilena glikol (PEG) atau pengubahsuaian dendrimer boleh diperkenalkan. Sebagai contoh, fluorescein isothiocyanate (FITC) digandingkan dengan rantai sisi lisin insulin melalui CDI untuk mencapai visualisasi pengesanan dadah.

2. Penyambungan silang protein-dan imobilisasi
CDI-tindak balas pemautan silang-boleh membentuk sifar-ikatan amida panjang atau-ikatan karbamat jarak karbon tunggal antara molekul protein:
Imobilisasi enzim: Glukosa oksidase (GOx) tidak bergerak pada permukaan amino-nanozarah magnet yang diubah suai dengan mengaktifkan kumpulan karboksil melalui CDI. Kadar pemulihan aktiviti enzim tidak bergerak mencapai 92%, dan ia boleh digunakan semula lebih daripada 10 kali.
Penyediaan kompleks antigen-antibodi: Dalam sintesis bahan immunoadsorben, CDI boleh menggabungkan protein A kepada pembawa terhidroksilasi (seperti gel agarose) untuk membentuk-lapisan penjerapan pertalian tinggi untuk penulenan khusus IgG dalam plasma.

3. Aplikasi Pelbagai Fungsi dalam Sintesis Organik

 

1. Sintesis Sebatian Keton, Ester dan Urea
Sintesis Keton: CDI bertindak balas dengan reagen organologam (seperti reagen Grignard) untuk membina rangka keton dengan cekap. Sebagai contoh, dalam sintesis acetophenone, kaedah CDI meningkatkan hasil sebanyak 12% berbanding dengan laluan asil klorida tradisional dan mengelakkan penjanaan hidrogen klorida.
Sintesis Ester: CDI mengaktifkan asid karboksilik dan memekatkannya dengan alkohol untuk membentuk ester. Kaedah ini mempunyai kelebihan yang ketara dalam sintesis ester kiral. Sebagai contoh, dalam penyediaan perantaraan utama ubat antivirus oseltamivir, kaedah CDI boleh mengawal lebihan enansiomerik (ee) kepada lebih daripada 99%.
Sebatian Urea: CDI bertindak balas dengan amina untuk membentuk perantaraan karbamoil imidazole, yang selanjutnya dipekatkan dengan amina lain untuk membentuk urea. Laluan ini memendekkan langkah tindak balas sebanyak 2 langkah berbanding kaedah phosgene apabila mensintesis herbisida fluroxypyr, dan meningkatkan penggunaan atom sebanyak 30%.

 

2. Bukan{1}}fosgen Sintesis Isosianat
CDI bertindak balas dengan amina untuk membentuk isosianat, mengelakkan penggunaan fosgen yang sangat toksik. Sebagai contoh, apabila mensintesis bahan mentah poliuretana toluena diisosianat (TDI), kaedah CDI boleh memendekkan masa tindak balas daripada 8 jam kepada 2 jam, dan ketulenan produk mencapai 99.5%.

3. Pembinaan sebatian heterosiklik
CDI boleh digunakan sebagai penderma karbonil untuk mengambil bahagian dalam sintesis heterosiklik:

Imidazolopyridines: Melalui tindak balas kitaran CDI dan 2-aminopyridine, rangka imidazo[1,2-a]piridin dengan aktiviti antitumor boleh dibina dengan cekap.
-perantaraan antibiotik laktam: CDI bertindak balas dengan garam kalium penisilin V untuk mensintesis asid 7-aminocephalosporanic (7-ACA), perantaraan utama antibiotik cephalosporin, dengan hasil meningkat sebanyak 18% berbanding kaedah kimia tradisional.

4. Teknologi pengubahsuaian permukaan dalam sains bahan

 

1. Kefungsian polimer
1,1'-Carbonyldiimidazoleboleh memperkenalkan molekul berfungsi ke dalam permukaan polimer melalui ikatan kovalen:

Pengubahsuaian biokompatibiliti: Pada permukaan asid polilaktik-co-asid glikolik (PLGA), CDI boleh menggandingkan polietilena glikol (PEG) atau peptida RGD, dengan ketara mengurangkan imunogenisitas bahan dan menggalakkan lekatan sel.

Pengubahsuaian polimer konduktif: Pada permukaan polipirol (PPy), CDI boleh melumpuhkan glukosa oksidase untuk membina sensor glukosa yang sangat sensitif dengan had pengesanan serendah 0.1μM.

 

2. Kejuruteraan permukaan bahan nano
CDI boleh mencapai kefungsian jitu nanozarah:

Pengubahsuaian titik kuantum: CDI digunakan untuk menggandingkan titik kuantum CdSe berkarboksilasi dengan antibodi amino untuk membina immunoprobes pendarfluor untuk pengesanan penanda tumor CA125 dengan sensitiviti 0.1ng/mL.

Pemfungsian zarah nano magnetik: Pada permukaan Fe₃O₄, CDI boleh menggandingkan molekul asid folik untuk mencapai pengiktirafan khusus sel tumor oleh sistem penghantaran ubat yang disasarkan.

5. Perantaraan farmaseutikal dan sintesis ubat

 

1. Sintesis perantaraan antibiotik
CDI tidak boleh ditukar ganti dalam sintesis -antibiotik laktam:

Pengubahsuaian rantai sisi Cephalosporin C: CDI mengaktifkan kumpulan karboksil cephalosporin C, dan boleh memperkenalkan rantai sisi aminothiazole untuk membina struktur teras cephalosporin generasi-ketiga.
Penukaran garam kalium Penisilin V: CDI boleh menukar garam kalium penisilin V kepada asid 6-aminopenicillanic (6-APA) dengan hasil 95%, dan mengelakkan penggunaan kloroformat yang sangat toksik.

 

2. Perantaraan utama ubat antivirus
Apabila mensintesis efavirenz anti-ubat HIV, CDI boleh membina kumpulan urea dalam struktur terasnya dengan cekap, memendekkan langkah sintesis sebanyak 3 langkah berbanding dengan laluan tradisional, dan jumlah hasil meningkat daripada 45% kepada 68%.

3. Pengubahsuaian ubat anti-tumor
CDI boleh digunakan untuk pengubahsuaian PEGylation ubat paclitaxel, seperti gandingan mPEG-2000 kepada 2'-kumpulan hidroksil paclitaxel melalui CDI, memanjangkan separuh hayat ubat dengan ketara (dari 2.8 jam kepada 24 jam) dan mengurangkan imunogenisiti.

Sintesis daripada1,1'-Carbonyldiimidazole:

Imidazol bertindak balas dengan fosgen yang dilarutkan dalam benzena, imidazol hidroklorida dalam bahan tindak balas ditapis, dan turasan ditumpukan untuk mendapatkan 1,1'- karbonildiimidazole dengan hasil 91%.

Tuangkan 200 ml benzena kontang ke dalam corong kon 500 ml dan timbang dengan penyumbat. Tanggalkan palam kaca dan pasangkan paip masuk gas dengan penapis teras pasir pada corong. Di bawah perlindungan suhu bilik dan tiub pengeringan, kira-kira 20g fosgen diperkenalkan dalam kira-kira 1j (isipadu larutan benzena meningkat kira-kira 12-16ml). Palamkan corong dan timbangkannya dengan segera. Berat sebenar fosgen ialah 16.55 g (0.167 mol). Oleh itu, jumlah imidazole yang diperlukan dikira mengikut nisbah molar fosgen kepada imidazole 1:4. Kemudian, pasang corong pada kelalang tiga leher yang mengandungi 45.60g (0.669mol) imidazole dan 500ml tetrahydrofuran kontang. Di bawah penyejukan dan kacau elektromagnet, jatuhkan larutan benzena fosgen dalam masa 15-30 minit. Teruskan mengadun selama 15 minit, dan biarkan berdiri pada suhu bilik selama 1 jam. Dalam suasana kering, keluarkan imidazole hydrochloride dengan corong teras pasir. Turasan telah tertumpu kepada kekeringan di bawah 40~50 darjah dan mengurangkan tekanan untuk mendapatkan 24.5g (91%) kristal tidak berwarna.

Hati-hati! Fosgen adalah toksik, dan operasi ini perlu dijalankan dalam hud wasap.

1. Soalan: Sebagai reagen gandingan, apakah kelebihan utama CDI berbanding DCC atau EDC tradisional?
Kelebihan terbesar CDI terletak pada hakikat bahawa tindak balasnya oleh-produk hanyalah imidazol dan karbon dioksida, kedua-duanya adalah bahan toksik-rendah yang mudah meruap atau mudah ditanggalkan, sekali gus mengelakkan masalah reagen seperti DCC mungkin menjana sukar-untuk-dialih keluar-produk (seperti DCU). Ini menjadikan penulenan seterusnya lebih mudah dan ketulenan produk lebih tinggi, terutamanya sesuai untuk sintesis peptida atau ubat yang sensitif kepada kekotoran.

2. S: Selain digunakan dalam sintesis amida, apakah aplikasi khas penting lain yang ada pada CDI?
Jawapan: Aplikasi utama ialah penyediaan ester aktif yang cekap dan lembut. CDI mula-mula bertindak balas dengan asid karboksilik untuk membentuk perantaraan acylimidazole yang sangat aktif, yang boleh bertindak balas dengan N-hydroxysuccinimide (NHS) dan lain-lain untuk menjana ester aktif NHS yang stabil. Ester aktif ini digunakan secara meluas dalam konjugasi biologi dan pengubahsuaian protein kerana kestabilan yang baik dalam fasa akueus.

3. S: Apakah langkah keselamatan utama yang perlu diambil semasa menggunakan dan menyimpan CDI?
Jawapan: CDI sangat sensitif terhadap kelembapan. Apabila ia bersentuhan dengan air, ia akan menghidrolisis dengan cepat dan membebaskan karbon dioksida, yang boleh menyebabkan peningkatan tekanan di dalam bekas tertutup. Oleh itu, ia mesti dikendalikan dan disimpan dalam suasana lengai kontang seperti nitrogen atau argon. Sementara itu, CDI sendiri sangat menjengkelkan dan boleh menghakis mata, kulit dan saluran pernafasan. Peralatan pelindung yang sesuai (gogal, sarung tangan, tudung wasap) mesti dipakai semasa operasi.

Cool tags: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1, pembekal, pengilang, kilang, borong, beli, harga, pukal, untuk dijual