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

1,1'-Carbonyldiimidazole, כינוי N.N'- carbonyl diimidazole, 1,1'- carbonyl diimidazole ו-carbonyl diimidazole, נוסחה מולקולרית C7H6N4O, CAS 530-62-1, משקל מולקולרי 162.15, גביש לבן, לא מסיס במים ובאלכוהול. Carbonyl diimidazole הוא סוג של תרכובת עם תגובתיות חזקה. זה יכול להגיב עם^-COOH,^-NH2,^-OH וקבוצות פונקציונליות אחרות לסנתז קטונים רבים, אסטרים, אוריאה ותרכובות אחרות שקשה להשיג בשיטות נפוצות. לדוגמה, התגובה עם אמין יכולה לסנתז חומרי הדברה אימידאזול, תוך הימנעות משימוש בפוסגן רעיל ביותר שאינו קל לאחסון ולהובלה. משמש בעיקר לסינתזה אורגנית, חומרי הדברה ומוצרי ביניים פרמצבטיים.

כמגיב קרבונילציה פעיל מאוד,1,1'-Carbonyldiimidazole(CDI) הראה ערך יישום רחב בסינתזה אורגנית, ביוכימיה, מדעי החומרים ורפואה בשל המבנה הכימי הייחודי שלו ומאפייני התגובה.

1. מנגנון תגובת ליבה ותכונות כימיות

 

מולקולת CDI מורכבת משתי טבעות אימידאזול המגושרות על ידי קבוצת קרבוניל. קבוצת הקרבוניל שלו מופעלת על ידי אפקט נסיגת האלקטרון החזק- של טבעת האימידאזול ליצירת מרכז חיובי פחמן תגובתי מאוד. מבנה זה מאפשר לו להגיב באופן סלקטיבי עם קבוצות פונקציונליות המכילות מימן פעיל (כגון -COOH, -NH₂, -OH) ליצירת תוצרי ביניים כגון אציל אימידאזול, קרבמויל אימידאזול או אסטר אימידאזול. תוצרי ביניים אלה יכולים להגיב עוד יותר עם נוקלאופילים (כגון אמינים, אלכוהולים, תיולים) כדי ליצור מוצרי מטרה כגון אמידים, אסטרים, אוריאה וקרבמטים. מאפייני התגובה שלו כוללים:

 

 

סלקטיביות גבוהה: במערכת הדו-קיום של אמין ראשוני/אמינים משני, אמינים ראשוניים מופעלים באופן מועדף בטמפרטורת החדר, וניתן להשיג הפעלה של קבוצות תפקודיות כפולות באמצעות ויסות מצב.

תנאי תגובה מתונים: אין צורך בחומצה חזקה, בסיס חזק או טמפרטורה גבוהה, וניתן להשלים את התגובה בטמפרטורת החדר עד 60 מעלות.
יציבות ביניים: תוצר הביניים האציל אימידאזול שנוצר יכול להיות נוכח ביציבות בממסים אורגניים למשך מספר שעות, וזה נוח לפעולה שלב-אחר-שלב.
חלופה לא-רעילה: היא יכולה להחליף פוסגן רעיל במיוחד (COCl₂) לסינתזה של איזוציאנאטים ותרכובות אוריאה.

2. תפקיד מפתח בסינתזת פפטידים וחלבונים

 

1. חומר צימוד ביעילות גבוהה- ליצירת קשר פפטיד
CDI הוא מגיב ליבה בסינתזת פפטידים מוצקים (SPPS) וסינתזת פפטידים שלב נוזלי, ומנגנון הפעולה שלו כולל:
הפעלה ישירה של חומצה קרבוקסילית: מגיבה עם קבוצת הקרבוקסיל של חומצות האמינו ליצירת אציל אימידאזול, אשר לאחר מכן מתעבה עם קבוצת האמינו של חומצת אמינו אחרת ליצירת קשר פפטיד. לדוגמה, בסינתזה של פפטיד אנטי-מיקרוביאלי LL-37, שיטת הצימוד CDI יכולה להגדיל את התשואה ב-15%-20% בהשוואה לשיטת DCC/HOBt המסורתית, תוך הפחתת תגובת הצד של הגזזציה.
הגנה סלקטיבית אזורית: על ידי התאמת תנאי התגובה, ניתן להשיג הגנה סלקטיבית של ה-N-terminus או C-terminus. לדוגמה, בעת סינתזה של פפטידים מחזוריים, CDI יכול להפעיל באופן מועדף את קבוצות הקרבוקסיל של שרשרת הצדדית כדי למנוע היווצרות מוקדמת של קשרי פפטידים עיקריים.

 

שינוי והסתעפות של פפטידים: באמצעות קבוצות הקרבוקסיל המופעלות על ידי CDI, ניתן להכניס תוויות פלורסנט, פוליאתילן גליקול (PEG) או שינוי דנדרימר. לדוגמה, fluorescein isothiocyanate (FITC) מחובר לשרשרת הצדדית ליזין של אינסולין באמצעות CDI כדי להשיג הדמיה של מעקב אחר תרופות.

2. קישור צולב של חלבונים- ואימוביליזציה
תגובות קישור צולבות-מתווכות CDI יכולות ליצור קשרי אמידים באורך-אפס או קשרי קרבמט בודדים-ברווחי פחמן בין מולקולות חלבון:
אי מוביליזציה של אנזים: גלוקוז אוקסידאז (GOx) מקובע על פני השטח של ננו-חלקיקים מגנטיים שהשתנו -באמינו על ידי הפעלת קבוצות הקרבוקסיל באמצעות CDI. שיעור התאוששות הפעילות של האנזים המשובש מגיע ל-92%, וניתן לעשות בו שימוש חוזר יותר מ-10 פעמים.
הכנת קומפלקסים של נוגדנים-אנטיגן: בסינתזה של חומרים סופחים חימוניים, CDI יכול לקשר חלבון A לנשאים הידרוקסילתיים (כגון ג'ל אגרוז) ליצירת שכבת ספיחה- גבוהה לטיהור ספציפי של IgG בפלזמה.

3. יישומים רב תכליתיים בסינתזה אורגנית

 

1. סינתזה של תרכובות קטונים, אסטר ואוריאה
סינתזה של קטונים: CDI מגיב עם ריאגנטים אורגנו-מתכתיים (כגון ריאגנטים של Grignard) כדי לבנות ביעילות שלדי קטון. לדוגמה, בסינתזה של אצטופנון, שיטת CDI מגדילה את התשואה ב-12% בהשוואה למסלול האציל כלורי המסורתי ונמנעת יצירת מימן כלורי.
סינתזה של אסטר: CDI מפעיל חומצות קרבוקסיליות ומעבה אותן עם אלכוהול ליצירת אסטרים. לשיטה זו יתרונות משמעותיים בסינתזה של אסטרים כיראליים. לדוגמה, בהכנת תוצרי ביניים מרכזיים של התרופה האנטי-ויראלית oseltamivir, שיטת CDI יכולה לשלוט על העודף האננטיומרי (ee) ליותר מ-99%.
תרכובות אוריאה: CDI מגיב עם אמינים ליצירת תוצרי ביניים קרבמויל אימידאזול, שמתעבים עוד יותר עם אמין אחר ליצירת אוריאה. מסלול זה מקצר את שלבי התגובה ב-2 שלבים בהשוואה לשיטת הפוסגן בעת ​​סינתזה של קוטל העשבים פלורוקסיפיר, ומגביר את הניצול האטומי ב-30%.

 

2. סינתזה לא-פוסגן של איזוציאנאטים
CDI מגיב עם אמינים ליצירת איזוציאנאטים, נמנע משימוש בפוסגן רעיל ביותר. לדוגמה, בעת סינתזה של חומר גלם פוליאוריטן טולואן דיאיזוציאנט (TDI), שיטת CDI יכולה לקצר את זמן התגובה מ-8 שעות לשעתיים, וטוהר המוצר מגיע ל-99.5%.

3. בניית תרכובות הטרוסיקליות
CDI יכול לשמש בתור תורם קרבוניל להשתתף בסינתזה הטרוציקלית:

Imidazolopyridines: באמצעות תגובת המחזור של CDI ו-2-aminopyridine, ניתן לבנות ביעילות את השלד האימידאזו[1,2-a]פירידין עם פעילות אנטי-גידולית.
-חומרי ביניים אנטיביוטיים לקטאם: CDI מגיב עם מלח אשלגן פניצילין V כדי לסנתז חומצה 7-aminocephalosporanic (7-ACA), תוצר ביניים מרכזי של אנטיביוטיקה של צפלוספורין, עם תשואה שעלתה ב-18% בהשוואה לשיטות כימיות מסורתיות.

4. טכנולוגיית שינוי פני השטח במדעי החומרים

 

1. פונקציונליזציה של פולימרים
1,1'-Carbonyldiimidazoleיכול להחדיר מולקולות פונקציונליות לתוך משטחי פולימר באמצעות קשרים קוולנטיים:

שינוי תאימות ביולוגית: על פני השטח של חומצה פולילקטית-קו-חומצה גליקולית (PLGA), CDI יכול לקשר פוליאתילן גליקול (PEG) או פפטיד RGD, להפחית משמעותית את האימונוגניות של החומר ולקדם הידבקות תאים.

שינוי פולימר מוליך: על פני השטח של פוליפירול (PPy), CDI יכול לשתק גלוקוז אוקסידאז כדי לבנות חיישן גלוקוז רגיש במיוחד עם מגבלת זיהוי נמוכה כמו 0.1μM.

 

2. הנדסת משטח ננו-חומר
CDI יכול להשיג פונקציונליזציה מדויקת של ננו-חלקיקים:

שינוי נקודה קוונטית: CDI משמש לצימוד נקודות קוונטיות מסוג CdSe עם נוגדני אמינו לבניית אימונוגשושיות פלואורסצנטיות לזיהוי סמן גידול CA125 עם רגישות של 0.1ng/mL.

פונקציונליזציה של ננו-חלקיקים מגנטיים: על פני השטח של Fe₃O4, CDI יכול לקשר מולקולות חומצה פולית כדי להשיג הכרה ספציפית של תאי גידול על ידי מערכות אספקת תרופות ממוקדות.

5. תוצרי ביניים פרמצבטיים וסינתזת תרופות

 

1. סינתזה של תוצרי ביניים אנטיביוטיים
אין תחליף ל-CDI בסינתזה של -אנטיביוטיקה לקטם:

שינוי שרשרת צד של Cephalosporin C: CDI מפעיל את קבוצת הקרבוקסיל של Cephalosporin C, ויכול להכניס שרשראות צד של aminothiazole כדי לבנות את מבנה הליבה של הדור השלישי של צפלוספורין-.
המרת מלח אשלגן פניצילין V: CDI יכול להמיר מלח אשלגן פניצילין V לחומצה 6-אמינופניצילנית (6-APA) עם תשואה של 95%, ונמנע משימוש בכלורופורמט רעיל ביותר.

 

2. תוצרי ביניים מרכזיים של תרופות אנטי-ויראליות
בעת סינתזה של התרופה נגד-HIV efavirenz, CDI יכול לבנות ביעילות את קבוצת האוריאה במבנה הליבה שלה, לקצר את שלבי הסינתזה ב-3 שלבים בהשוואה למסלול המסורתי, והתשואה הכוללת גדלה מ-45% ל-68%.

3. שינוי בתרופות נגד-גידולים
ניתן להשתמש ב-CDI לשינוי PEGylation של תרופות פקליטקסל, כגון צימוד mPEG-2000 לקבוצת ההידרוקסיל 2'- של paclitaxel דרך CDI, להאריך משמעותית את זמן מחצית החיים של התרופה (מ-2.8 שעות ל-24 שעות) והפחתת האימונוגניות.

סינתזה של1,1'-Carbonyldiimidazole:

האימידאזול מגיב עם פוסגן מומס בבנזן, האימידאזול הידרוכלוריד במגיב מסונן, והתסנין מרוכז לקבלת 1,1'- קרבונילדיאימידאזול עם תשואה של 91%.

יוצקים 200 מ"ל של בנזן נטול מים לתוך משפך חרוטי של 500 מ"ל ושקול אותו עם פקק. הסר את פקק הזכוכית והתקן צינור כניסת גז עם מסנן ליבת חול על המשפך. תחת הגנה של טמפרטורת החדר וצינור הייבוש, כ-20 גרם פוסגן מוכנס תוך שעה בערך (נפח תמיסת הבנזן גדל בכ-12-16 מ"ל). חבר את המשפך ושקול אותו מיד. המשקל האמיתי של הפוסגן הוא 16.55 גרם (0.167 מול). לכן, הכמות הנדרשת של אימידאזול מחושבת על פי היחס המולארי של פוסגן לאימידאזול של 1:4. לאחר מכן, התקן את המשפך על בקבוק תלת צוואר המכיל 45.60 גרם (0.669 מול) אימידאזול ו-500 מ"ל טטרהידרופורן נטול מים. תחת קירור וערבול אלקטרומגנטי, שחרר את תמיסת הבנזן של הפוסגן תוך 15-30 דקות. המשך לערבב במשך 15 דקות, ולתת לעמוד בטמפרטורת החדר למשך שעה. באווירה יבשה, הסר אימידאזול הידרוכלוריד עם משפך ליבת חול. התסנין רוכז ליובש תחת 40-50 מעלות והורדת הלחץ לקבלת 24.5 גרם (91%) של גביש חסר צבע.

לְהִזָהֵר! פוסגן הוא רעיל, ואת הפעולה הזו יש לבצע במנדף האדים.

1. שאלה: כמגיב צימוד, מהם היתרונות העיקריים של CDI בהשוואה ל-DCC או EDC המסורתיים?
היתרון הגדול ביותר של CDI טמון בעובדה שתגובת הלוואי שלו- היא רק אימידאזול ופחמן דו חמצני, שניהם חומרים נדיפים או חומרים בעלי רעילות נמוכה-ניתנים להסרה בקלות, ובכך נמנעת הבעיה שראגנטים כמו DCC עשויים ליצור קשה-להסרה על ידי-מוצרי DCU. זה הופך את הטיהור שלאחר מכן לפשוט יותר ואת טוהר המוצר גבוה יותר, מתאים במיוחד לסינתזה של פפטידים או תרופות הרגישות לזיהומים.

2. ש: מלבד השימוש בסינתזה של אמידים, אילו יישומים מיוחדים חשובים נוספים יש ל-CDI?
תשובה: יישום מרכזי הוא הכנה יעילה ועדינה של אסטרים פעילים. CDI מגיב לראשונה עם חומצות קרבוקסיליות ליצירת תוצרי ביניים פעילים מאוד של acylimidazole, שיכולים להגיב עם N-hydroxysuccinimide (NHS) ואחרים כדי ליצור אסטרים פעילים NHS יציבים. אסטרים פעילים אלו נמצאים בשימוש נרחב בצימוד ביולוגי ובשינוי חלבון בגלל היציבות הטובה שלהם בשלב המימי.

3. ש: אילו אמצעי בטיחות חשובים יש לנקוט בעת שימוש ואחסון CDI?
תשובה: CDI רגיש ביותר ללחות. כאשר הוא בא במגע עם מים, הוא יעבור הידרוליזה במהירות וישחרר פחמן דו חמצני, מה שעלול לגרום לעלייה בלחץ בתוך מיכל אטום. לכן, יש להפעיל אותו ולאחסן אותו באטמוספרה אינרטית נטולת מים כגון חנקן או ארגון. בינתיים, CDI עצמו מגרה מאוד ועלול לשתות את העיניים, העור ודרכי הנשימה. יש ללבוש ציוד מגן מתאים (משקפי מגן, כפפות, קולטי אדים) במהלך הפעולה.

תגיות פופולריות: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1, ספקים, יצרנים, מפעל, סיטונאי, קנייה, מחיר, בתפזורת, למכירה