1,1' -Карбонилдиимидазол ( CDI ) — органическое соединение с молекулярной формулой ( C3H3N2 ) 2CO . Это белое кристаллическое вещество . Его часто используют для связывания аминокислот при синтезе пептидов и в качестве реагента в органическом синтезе .
CDI можно получить напрямую путем реакции фосгена с четырьмя эквивалентами имидазола в безводных условиях. [1] Удаление побочного продукта, хлорида имидазолия , и растворителя приводит к получению кристаллического продукта с выходом ~90%. [2]
В этом преобразовании имидазол служит как нуклеофилом, так и основанием. Альтернативный прекурсор 1-(триметилсилил)имидазол требует больше подготовительных усилий с тем преимуществом, что побочный продукт триметилсилилхлорид является летучим.
CDI легко гидролизуется, образуя имидазол:
Чистоту CDI можно определить по количеству CO2 , которое образуется при гидролизе. [3]
CDI в основном используется для преобразования аминов в амиды , карбаматы , мочевины . Он также может быть использован для преобразования спиртов в эфиры . [1]
Образование амида стимулируется CDI. Хотя реакционная способность CDI ниже, чем у хлорангидридов , с ним легче обращаться, и он позволяет избежать использования тионилхлорида при образовании хлорангидрида, что может вызвать побочные реакции. [3] Раннее применение этого типа реакции было отмечено при образовании пептидных связей (с образованием CO 2 в качестве движущей силы). Предложенный механизм реакции между карбоновой кислотой и CDI представлен ниже. [4]
В области синтеза пептидов этот продукт может быть обработан амином, таким как тот, что находится в аминокислоте, чтобы высвободить имидазольную группу и соединить пептиды. Побочные продукты, диоксид углерода и имидазол, относительно безвредны. [5] Рацемизация аминокислот также имеет тенденцию быть минимальной, что отражает мягкие условия реакции.
CDI также может использоваться для этерификации , хотя алкоголиз требует нагревания или присутствия сильных нуклеофилов, таких как этоксид натрия, [1] [3] или других сильных оснований, таких как NaH. Эта реакция обычно имеет хороший выход и широкую область применения, хотя образование эфира из третичных спиртов, когда кислотный реагент имеет относительно кислый α-протон, является проблематичным, поскольку могут происходить конденсации CC , хотя это само по себе может быть желательной реакцией. [1] Подобная реакция с участием тиолов и селенолов может давать соответствующие эфиры. [6] Реакция спирта также может использоваться для образования гликозидных связей. [7]
Аналогично, вместо спирта можно использовать кислоту для образования ангидрида , хотя дициклогексилкарбодиимид является более типичным реагентом. Равновесие можно сместить в пользу ангидрида, используя кислоту в соотношении 2:1, которая образует нерастворимую соль с имидазолом. Типичными кислотами являются трифтор- и трихлоруксусные кислоты . Симметричные ангидриды, таким образом, могут быть образованы путем замены этой трифтор- или трихлорацетильной группы на кислоту, которая использовалась для образования исходного реагента.
Другая родственная реакция — реакция муравьиной кислоты с CDI с образованием формилированного имидазола. Этот реагент является хорошим формилирующим агентом и может регенерировать незамещенный имидазол (с образованием оксида углерода) при нагревании.
Еще одна реакция включает ацилирование трифенилалкелинфосфоранов.
Они могут вступать в реакцию Виттига с образованием α,β-ненасыщенных кетонов или альдегидов.
Реагент может даже вступать в реакцию с перекисью с образованием пероксикарбоновой кислоты , которая может далее реагировать с образованием диацилпероксидов. Имидазольная группа также восстанавливается LiAlH 4 с образованием альдегидов из карбоновой кислоты (а не аминов или спиртов). Реагент также может реагировать с реактивами Гриньяра с образованием кетонов. [1]
Реакция ацилирования CC может происходить с соединением типа малонового эфира , по следующей схеме, полезной для синтеза макролидных антибиотиков. [8]
N-фенилиминопроизводное CDI может быть образовано в реакции, подобной реакции Виттига, с трифенилфосфинфенилимидом . [1]
CDI может действовать как карбонильный эквивалент при образовании тетроновых кислот или пульвинонов из гидроксикетонов и дикетонов в основных условиях. [9]
Спирт, обработанный по крайней мере 3 эквивалентами активированного галогенида (например, аллилбромида или иодметана) и CDI, дает соответствующий галогенид с хорошим выходом. Бромирование и иодирование работают лучше всего, хотя эта реакция не сохраняет стереохимию спирта . В аналогичном контексте CDI часто используется в реакциях дегидратации. [3]
Поскольку CDI является эквивалентом фосгена , его можно использовать в аналогичной реакции, однако с повышенной селективностью: он позволяет синтезировать асимметричные бисалкилкарбонаты [10]
Характеристики безопасности CDI были исследованы в рамках более широкой оценки реагентов, образующих амидные связи. Было показано, что CDI вызывает коррозию кожи и раздражение глаз. [11] Было показано, что сенсибилизирующий потенциал CDI низок по сравнению с другими распространенными агентами, образующими амидные связи (не вызывает сенсибилизации при 1% в тестировании LLNA согласно OECD 429 [12] ). Анализ термической опасности с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) показывает, что CDI представляет минимальные риски взрыва. [13]