1,1'-karbonildiimidazols CAS 530-62-1

1,1'-karbonildiimidazols, alias N.N'- karbonildiimidazols, 1,1'- karbonildiimidazols un karbonildiimidazols, molekulārā formula C7H6N4O, CAS 530-62-1, molekulmasa 162,15, balts kristāls, nešķīst ūdenī un ēterī, šķīst spirtā. Karbonildiimidazols ir sava veida savienojums ar spēcīgu reaktivitāti. Tas var reaģēt ar^-COOH,^-NH2,^-OH un citas funkcionālās grupas, lai sintezētu daudzus ketonus, esterus, urīnvielas un citus savienojumus, kurus ir grūti iegūt ar parastajām metodēm. Piemēram, reakcija ar amīnu var sintezēt imidazola pesticīdus, vienlaikus izvairoties no ļoti toksiska fosgēna izmantošanas, ko nav viegli uzglabāt un transportēt. Galvenokārt izmanto organiskai sintēzei, pesticīdiem un farmaceitiskajiem starpproduktiem.

Kā ļoti aktīvs karbonilēšanas reaģents,1,1'-karbonildiimidazols(CDI) ir parādījis plašu pielietojuma vērtību organiskajā sintēzē, bioķīmijā, materiālu zinātnē un medicīnā, pateicoties tās unikālajai ķīmiskajai struktūrai un reakcijas īpašībām.

1. Kodolreakcijas mehānisms un ķīmiskās īpašības

 

CDI molekula sastāv no diviem imidazola gredzeniem, kas savienoti ar karbonilgrupu. Tā karbonilgrupu aktivizē imidazola gredzena spēcīgais elektronu-izvilkšanas efekts, veidojot ļoti reaktīvu oglekļa pozitīvo centru. Šī struktūra ļauj tai selektīvi reaģēt ar funkcionālajām grupām, kas satur aktīvo ūdeņradi (piemēram, -COOH, -NH₂, -OH), lai radītu starpproduktus, piemēram, acilimidazolu, karbamoilimidazolu vai esterimidazolu. Šie starpprodukti var tālāk reaģēt ar nukleofīliem (piemēram, amīniem, spirtiem, tioliem), veidojot mērķa produktus, piemēram, amīdus, esterus, urīnvielas un karbamātus. Tās reakcijas īpašības ietver:

 

 

Augsta selektivitāte: primārā amīna / sekundārā amīna līdzāspastāvēšanas sistēmā primārie amīni tiek aktivizēti istabas temperatūrā, un divu funkcionālo grupu aktivāciju var panākt, regulējot stāvokli.

Viegli reakcijas apstākļi: nav nepieciešama spēcīga skābe, spēcīga bāze vai augsta temperatūra, un reakciju var pabeigt istabas temperatūrā līdz 60 grādiem.
Vidēja stabilitāte: ģenerētais acilimidazola starpprodukts var stabili atrasties organiskajos šķīdinātājos vairākas stundas, kas ir ērti darbībai pakāpeniski{0}}pa-.
Netoksiska alternatīva: tā var aizstāt ļoti toksisku fosgēnu (COCl₂) izocianātu un urīnvielas savienojumu sintēzē.

2. Galvenā loma peptīdu un proteīnu sintēzē

 

1. Augstas -efektivitātes savienošanas līdzeklis peptīdu saišu veidošanai
CDI ir pamatreaģents cietās fāzes peptīdu sintēzē (SPPS) un šķidrās fāzes peptīdu sintēzē, un tā darbības mehānisms ietver:
Tieša karbonskābes aktivizēšana: reaģē ar aminoskābju karboksilgrupu, veidojot acilimidazolu, kas pēc tam kondensējas ar citas aminoskābes aminogrupu, veidojot peptīdu saiti. Piemēram, antimikrobiālā peptīda LL-37 sintēzē CDI savienošanas metode var palielināt iznākumu par 15–20%, salīdzinot ar tradicionālo DCC/HOBt metodi, vienlaikus samazinot racemizācijas blakusreakciju.
Reģionālā selektīvā aizsardzība: pielāgojot reakcijas apstākļus, var panākt N-gala vai C-gala selektīvo aizsardzību. Piemēram, sintezējot cikliskos peptīdus, CDI var aktivizēt sānu ķēdes karboksilgrupas, lai izvairītos no priekšlaicīgas galvenās ķēdes peptīdu saišu veidošanās.

 

Peptīdu modifikācija un atzarošana: izmantojot CDI aktivizētās karboksilgrupas, var ieviest fluorescējošas etiķetes, polietilēnglikola (PEG) vai dendrimera modifikāciju. Piemēram, fluoresceīna izotiocianāts (FITC) ir savienots ar insulīna lizīna sānu ķēdi caur CDI, lai panāktu zāļu izsekošanas vizualizāciju.

2. Olbaltumvielu šķērssaistīšana-un imobilizācija
CDI-mediētas šķērssaistīšanas reakcijas{1}}var veidot nulles-garuma amīda saites vai atsevišķas-oglekļa atstarpi izvietotas karbamāta saites starp olbaltumvielu molekulām:
Enzīmu imobilizācija: glikozes oksidāze (GOx) tiek imobilizēta uz amino-modificētu magnētisko nanodaļiņu virsmas, aktivizējot karboksilgrupas, izmantojot CDI. Imobilizētā enzīma aktivitātes atjaunošanās ātrums sasniedz 92%, un to var atkārtoti izmantot vairāk nekā 10 reizes.
Antivielu -antigēnu kompleksu sagatavošana: imūnadsorbējošu materiālu sintēzē CDI var savienot proteīnu A ar hidroksilētiem nesējiem (piemēram, agarozes želeju), veidojot augstas -afinitātes adsorbcijas slāni specifiskai IgG attīrīšanai plazmā.

3. Daudzfunkcionāli pielietojumi organiskajā sintēzē

 

1. Ketonu, esteru un urīnvielas savienojumu sintēze
Ketonu sintēze: CDI reaģē ar organometāliskajiem reaģentiem (piemēram, Grignard reaģentiem), lai efektīvi izveidotu ketonu skeletus. Piemēram, acetofenona sintēzē CDI metode palielina iznākumu par 12%, salīdzinot ar tradicionālo acilhlorīda ceļu, un novērš ūdeņraža hlorīda veidošanos.
Estera sintēze: CDI aktivizē karbonskābes un kondensē tās ar spirtiem, veidojot esterus. Šai metodei ir būtiskas priekšrocības hirālo esteru sintēzē. Piemēram, sagatavojot pretvīrusu zāļu oseltamivira galvenos starpproduktus, CDI metode var kontrolēt enantiomēru pārpalikumu (ee) līdz vairāk nekā 99%.
Urīnvielas savienojumi: CDI reaģē ar amīniem, veidojot karbamoilimidazola starpproduktus, kurus tālāk kondensē ar citu amīnu, veidojot urīnvielu. Šis ceļš saīsina reakcijas posmus par 2 soļiem, salīdzinot ar fosgēna metodi, sintezējot herbicīdu fluroksipiru, un palielina atomu izmantošanu par 30%.

 

2. Izocianātu bez-fosgēna sintēze
CDI reaģē ar amīniem, veidojot izocianātus, izvairoties no ļoti toksiska fosgēna izmantošanas. Piemēram, sintezējot poliuretāna izejvielu toluoldiizocianātu (TDI), CDI metode var saīsināt reakcijas laiku no 8 stundām līdz 2 stundām, un produkta tīrība sasniedz 99,5%.

3. Heterociklisko savienojumu konstruēšana
CDI var izmantot kā karbonila donoru, lai piedalītos heterocikliskajā sintēzē:

Imidazolopiridīni: CDI un 2-aminopiridīna ciklizācijas reakcijas rezultātā var efektīvi izveidot imidazo[1,2-a]piridīna skeletu ar pretaudzēju aktivitāti.
-laktāma antibiotiku starpprodukti: CDI reaģē ar penicilīna V kālija sāli, lai sintezētu 7-aminocefalosporānskābi (7-ACA), kas ir galvenais cefalosporīnu antibiotiku starpprodukts, un iznākums ir palielināts par 18%, salīdzinot ar tradicionālajām ķīmiskajām metodēm.

4. Virsmas modifikācijas tehnoloģija materiālzinātnē

 

1. Polimēru funkcionalizācija
1,1'-karbonildiimidazolsvar ievadīt funkcionālas molekulas polimēru virsmās, izmantojot kovalentās saites:

Bioloģiskās saderības modifikācija: uz polipienskābes-ko-glikolskābes (PLGA) virsmas CDI var savienot polietilēnglikolu (PEG) vai RGD peptīdu, ievērojami samazinot materiāla imunogenitāti un veicinot šūnu adhēziju.

Vadoša polimēra modifikācija: uz polipirola (PPy) virsmas CDI var imobilizēt glikozes oksidāzi, lai izveidotu ļoti jutīgu glikozes sensoru ar noteikšanas robežu līdz 0,1 μM.

 

2. Nanomateriālu virsmas inženierija
CDI var sasniegt precīzu nanodaļiņu funkcionalizāciju:

Kvantu punktu modifikācija: CDI izmanto, lai savienotu karboksilētus CdSe kvantu punktus ar amino antivielām, lai izveidotu fluorescējošas imūnzondes audzēja marķiera CA125 noteikšanai ar jutību 0,1 ng/ml.

Magnētisko nanodaļiņu funkcionalizācija: uz Fe₃O₄ virsmas CDI var savienot folijskābes molekulas, lai panāktu audzēja šūnu specifisku atpazīšanu ar mērķtiecīgām zāļu ievadīšanas sistēmām.

5. Farmaceitiskie starpprodukti un zāļu sintēze

 

1. Antibiotiku starpproduktu sintēze
CDI ir neaizstājams -laktāma antibiotiku sintēzē:

Cefalosporīna C sānu ķēdes modifikācija: CDI aktivizē cefalosporīna C karboksilgrupu un var ieviest aminotiazola sānu ķēdes, lai izveidotu trešās -paaudzes cefalosporīna pamatstruktūru.
Penicilīna V kālija sāls konversija: CDI var pārvērst penicilīna V kālija sāli par 6-aminopenicilānskābi (6-APA) ar 95% iznākumu un ļauj izvairīties no ļoti toksiska hlorformāta izmantošanas.

 

2. Pretvīrusu zāļu galvenie starpprodukti
Sintezējot pret-HIV medikamentu efavirenzu, CDI var efektīvi izveidot urīnvielas grupu tās pamatstruktūrā, saīsinot sintēzes posmus par 3 soļiem, salīdzinot ar tradicionālo ceļu, un kopējā iznākuma palielināšanās no 45% līdz 68%.

3. Pretvēža zāļu modifikācija
CDI var izmantot paklitaksela zāļu PEGilēšanas modifikācijai, piemēram, mPEG-2000 savienošanai ar paklitaksela 2'-hidroksilgrupu, izmantojot CDI, ievērojami pagarinot zāļu pussabrukšanas periodu (no 2,8 stundām līdz 24 stundām) un samazinot imunogenitāti.

Sintēze no1,1'-karbonildiimidazols:

Imidazolu reaģē ar benzolā izšķīdinātu fosgēnu, imidazola hidrohlorīdu reaģentā filtrē un filtrātu koncentrē, iegūstot 1,1'- karbonildiimidazolu ar iznākumu 91%.

500 ml koniskā piltuvē ielej 200 ml bezūdens benzola un nosver ar aizbāzni. Noņemiet stikla aizbāzni un uz piltuves uzstādiet gāzes ieplūdes cauruli ar smilšu serdes filtru. Istabas temperatūras un žāvēšanas caurules aizsardzībā apmēram 1 h laikā tiek ievadīts apmēram 20 g fosgēna (benzola šķīduma tilpums palielinās par aptuveni 12-16 ml). Pievienojiet piltuvi un nekavējoties nosveriet to. Faktiskais fosgēna svars ir 16,55 g (0,167 moli). Tāpēc nepieciešamo imidazola daudzumu aprēķina pēc fosgēna un imidazola molārās attiecības 1:4. Pēc tam uzstādiet piltuvi uz trīskaklu kolbas, kurā ir 45,60 g (0,669 mol) imidazola un 500 ml bezūdens tetrahidrofurāna. Atdzesējot un elektromagnētiski maisot, 15-30 minūšu laikā piliniet fosgēna benzola šķīdumu. Turpiniet maisīt 15 minūtes un ļaujiet nostāvēties istabas temperatūrā 1 stundu. Sausā atmosfērā noņemiet imidazola hidrohlorīdu ar smilšu serdes piltuvi. Filtrāts tika koncentrēts līdz sausumam zem 40-50 grādiem un pazemināta spiediena, lai iegūtu 24,5 g (91%) bezkrāsainu kristālu.

Esiet uzmanīgi! Fosgēns ir toksisks, un šī darbība jāveic velkmes pārsegā.

1. Jautājums. Kādas ir CDI kā savienojuma reaģenta priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālo DCC vai EDC?
CDI lielākā priekšrocība ir tā, ka tās reakcijas rezultātā rodas tikai imidazols un oglekļa dioksīds, kas abas ir gaistošas ​​vai viegli noņemamas zemas toksicitātes vielas, tādējādi izvairoties no problēmas, ka tādi reaģenti kā DCC var radīt grūti -noņemamus{3}, piemēram, DCU (piemēram, DCU). Tas padara turpmāko attīrīšanu vienkāršāku un produkta tīrību augstāku, īpaši piemērotu peptīdu vai pret piemaisījumiem jutīgu zāļu sintēzei.

2. J: Kādas citas svarīgas īpašas pielietošanas iespējas ir CDI, izņemot amīdu sintēzi?
Atbilde: Galvenais pielietojums ir efektīva un maiga aktīvo esteru sagatavošana. CDI vispirms reaģē ar karbonskābēm, veidojot ļoti aktīvus acilimidazola starpproduktus, kas var reaģēt ar N-hidroksisukcinimīdu (NHS) un citiem, lai radītu stabilus NHS aktīvos esterus. Šie aktīvie esteri tiek plaši izmantoti bioloģiskajā konjugācijā un olbaltumvielu modifikācijā, jo tiem ir laba stabilitāte ūdens fāzē.

3. J: Kādi galvenie drošības pasākumi jāievēro, lietojot un uzglabājot CDI?
Atbilde: CDI ir ārkārtīgi jutīgs pret mitrumu. Kad tas nonāk saskarē ar ūdeni, tas ātri hidrolizējas un izdala oglekļa dioksīdu, kas var izraisīt spiediena palielināšanos noslēgtā traukā. Tāpēc tas ir jādarbina un jāuzglabā bezūdens inertā atmosfērā, piemēram, slāpeklī vai argonā. Tikmēr pats CDI ir ļoti kairinošs un var izraisīt acu, ādas un elpošanas ceļu koroziju. Darbības laikā jāvalkā atbilstoši aizsarglīdzekļi (aizsargbrilles, cimdi, dūmu pārsegi).

Populāri tagi: 1,1'-karbonildiimidazols cas 530-62-1, piegādātāji, ražotāji, rūpnīca, vairumtirdzniecība, pirkt, cena, lielapjoma, pārdošana