1,1'-Karbonildiimidazol CAS 530-62-1

1,1'-Karbonildiimidazol, alias N.N'- karbonil diimidazol, 1,1'- karbonil diimidazol dan karbonil diimidazol, rumus molekul C7H6N4O, CAS 530-62-1, berat molekul 162,15, kristal putih, tidak larut dalam air, larut dalam alkohol dan eter. Karbonil diimidazol adalah sejenis senyawa dengan reaktivitas yang kuat. Itu bisa bereaksi dengan^-COOH,^-NH2,^-OH dan gugus fungsi lainnya mensintesis banyak keton, ester, urea, dan senyawa lain yang sulit diperoleh dengan metode umum. Misalnya, reaksi dengan amina dapat mensintesis pestisida imidazol, sekaligus menghindari penggunaan fosgen yang sangat beracun yang tidak mudah disimpan dan diangkut. Terutama digunakan untuk sintesis organik, pestisida dan zat antara farmasi.

Sebagai reagen karbonilasi yang sangat aktif,1,1'-Karbonildiimidazol(CDI) telah menunjukkan nilai aplikasi yang luas dalam sintesis organik, biokimia, ilmu material dan kedokteran karena struktur kimia dan karakteristik reaksinya yang unik.

1. Mekanisme reaksi inti dan sifat kimia

 

Molekul CDI terdiri dari dua cincin imidazol yang dijembatani oleh gugus karbonil. Gugus karbonilnya diaktifkan oleh efek-penarikan elektron yang kuat dari cincin imidazol untuk membentuk pusat karbon positif yang sangat reaktif. Struktur ini memungkinkannya bereaksi secara selektif dengan gugus fungsi yang mengandung hidrogen aktif (seperti -COOH, -NH₂, -OH) untuk menghasilkan zat antara seperti asil imidazol, karbamoil imidazol, atau ester imidazol. Zat antara ini selanjutnya dapat bereaksi dengan nukleofil (seperti amina, alkohol, tiol) untuk membentuk produk target seperti tengah, ester, urea, dan karbamat. Ciri-ciri reaksinya meliputi:

 

 

Selektivitas tinggi: Dalam sistem koeksistensi amina primer/amina sekunder, amina primer lebih disukai diaktifkan pada suhu kamar, dan aktivasi gugus fungsi ganda dapat dicapai melalui pengaturan kondisi.

Kondisi reaksi ringan: tidak diperlukan asam kuat, basa kuat, atau suhu tinggi, dan reaksi dapat diselesaikan pada suhu kamar hingga 60 derajat.
Stabilitas menengah: zat antara asil imidazol yang dihasilkan dapat berada secara stabil dalam pelarut organik selama beberapa jam, sehingga memudahkan pengoperasian langkah demi langkah.
Alternatif-tidak beracun: dapat menggantikan fosgen (COCl₂) yang sangat beracun untuk sintesis senyawa isosianat dan urea.

2. Peran kunci dalam sintesis peptida dan protein

 

1. Bahan penghubung-efisiensi tinggi untuk pembentukan ikatan peptida
CDI merupakan reagen inti dalam sintesis peptida fase padat (SPPS) dan sintesis peptida fase cair, dan mekanisme kerjanya meliputi:
Aktivasi langsung asam karboksilat: bereaksi dengan gugus karboksil asam amino menghasilkan asil imidazol, yang kemudian berkondensasi dengan gugus amino dari asam amino lain untuk membentuk ikatan peptida. Misalnya, dalam sintesis peptida antimikroba LL-37, metode kopling CDI dapat meningkatkan hasil sebesar 15%-20% dibandingkan dengan metode DCC/HOBt tradisional, sekaligus mengurangi reaksi samping rasemisasi.
Perlindungan selektif regional: dengan menyesuaikan kondisi reaksi, perlindungan selektif pada terminal N-atau terminal C-dapat dicapai. Misalnya, ketika mensintesis peptida siklik, CDI secara istimewa dapat mengaktifkan gugus karboksil rantai samping untuk menghindari pembentukan dini ikatan peptida rantai utama.

 

Modifikasi dan percabangan peptida: Menggunakan gugus karboksil yang diaktifkan oleh CDI, label fluoresen, polietilen glikol (PEG) atau modifikasi dendrimer dapat diperkenalkan. Misalnya, fluorescein isothiocyanate (FITC) digabungkan dengan rantai samping lisin insulin melalui CDI untuk mencapai visualisasi pelacakan obat.

2. Ikatan silang-dan imobilisasi protein
Reaksi-tautan silang-yang dimediasi CDI dapat membentuk ikatan-amida dengan panjang nol atau-ikatan karbamat dengan jarak karbon tunggal di antara molekul protein:
Imobilisasi enzim: Glukosa oksidase (GOx) diimobilisasi pada permukaan nanopartikel magnetik amino-yang dimodifikasi dengan mengaktifkan gugus karboksil melalui CDI. Tingkat pemulihan aktivitas enzim yang diimobilisasi mencapai 92%, dan dapat digunakan kembali lebih dari 10 kali.
Persiapan kompleks antibodi-antigen: Dalam sintesis bahan imunoadsorben, CDI dapat memasangkan protein A dengan pembawa terhidroksilasi (seperti gel agarosa) untuk membentuk lapisan adsorpsi dengan afinitas tinggi untuk pemurnian spesifik IgG dalam plasma.

3. Aplikasi Multifungsi dalam Sintesis Organik

 

1. Sintesis Senyawa Keton, Ester dan Urea
Sintesis Keton: CDI bereaksi dengan pereaksi organologam (seperti pereaksi Grignard) untuk membentuk kerangka keton secara efisien. Misalnya, dalam sintesis asetofenon, metode CDI meningkatkan hasil sebesar 12% dibandingkan dengan jalur asil klorida tradisional dan menghindari pembentukan hidrogen klorida.
Sintesis Ester: CDI mengaktifkan asam karboksilat dan mengembunkannya dengan alkohol untuk membentuk ester. Metode ini memiliki keuntungan yang signifikan dalam sintesis ester kiral. Misalnya, dalam pembuatan zat antara utama obat antivirus oseltamivir, metode CDI dapat mengendalikan kelebihan enansiomer (ee) hingga lebih dari 99%.
Senyawa Urea: CDI bereaksi dengan amina membentuk zat antara karbamoil imidazol, yang selanjutnya dikondensasikan dengan amina lain untuk membentuk urea. Rute ini memperpendek langkah reaksi sebanyak 2 langkah dibandingkan dengan metode fosgen ketika mensintesis herbisida fluroxypyr, dan meningkatkan pemanfaatan atom sebesar 30%.

 

2. Sintesis Isosianat Non-fosgen
CDI bereaksi dengan amina membentuk isosianat, menghindari penggunaan fosgen yang sangat beracun. Misalnya, saat mensintesis bahan baku poliuretan toluena diisosianat (TDI), metode CDI dapat mempersingkat waktu reaksi dari 8 jam menjadi 2 jam, dan kemurnian produk mencapai 99,5%.

3. Konstruksi senyawa heterosiklik
CDI dapat digunakan sebagai donor karbonil untuk berpartisipasi dalam sintesis heterosiklik:

Imidazolopyridines: Melalui reaksi siklisasi CDI dan 2-aminopyridine, kerangka imidazo[1,2-a]pyridine dengan aktivitas antitumor dapat dibangun secara efisien.
-zat antara antibiotik laktam: CDI bereaksi dengan garam kalium penisilin V untuk mensintesis asam 7-aminosefalosporat (7-ACA), zat antara utama antibiotik sefalosporin, dengan hasil yang meningkat sebesar 18% dibandingkan dengan metode kimia tradisional.

4. Teknologi modifikasi permukaan dalam ilmu material

 

1. Fungsionalisasi polimer
1,1'-Karbonildiimidazoldapat memasukkan molekul fungsional ke permukaan polimer melalui ikatan kovalen:

Modifikasi biokompatibilitas: Pada permukaan asam polilaktat-co-asam glikolat (PLGA), CDI dapat memasangkan polietilen glikol (PEG) atau peptida RGD, sehingga secara signifikan mengurangi imunogenisitas bahan dan meningkatkan adhesi sel.

Modifikasi polimer konduktif: Pada permukaan polipirol (PPy), CDI dapat melumpuhkan glukosa oksidase untuk membuat sensor glukosa yang sangat sensitif dengan batas deteksi serendah 0,1μM.

 

2. Rekayasa permukaan material nano
CDI dapat mencapai fungsionalisasi nanopartikel yang tepat:

Modifikasi titik kuantum: CDI digunakan untuk memasangkan titik kuantum CdSe karboksilasi dengan antibodi amino untuk membuat immunoprobe fluoresen guna mendeteksi penanda tumor CA125 dengan sensitivitas 0,1ng/mL.

Fungsionalisasi nanopartikel magnetik: Pada permukaan Fe₃O₄, CDI dapat memasangkan molekul asam folat untuk mencapai pengenalan spesifik sel tumor melalui sistem penghantaran obat yang ditargetkan.

5. Bahan antara farmasi dan sintesis obat

 

1. Sintesis zat antara antibiotik
CDI tidak tergantikan dalam sintesis -antibiotik laktam:

Modifikasi rantai samping sefalosporin C: CDI mengaktifkan gugus karboksil sefalosporin C, dan dapat memasukkan rantai samping aminotiazol untuk membangun struktur inti sefalosporin generasi ketiga.
Konversi garam kalium penisilin V: CDI dapat mengubah garam kalium penisilin V menjadi asam 6-aminopenisilanat (6-APA) dengan hasil 95%, dan menghindari penggunaan kloroformat yang sangat beracun.

 

2. Perantara utama obat antivirus
Saat mensintesis obat anti-HIV efavirenz, CDI dapat secara efisien membentuk gugus urea dalam struktur intinya, memperpendek langkah sintesis sebanyak 3 langkah dibandingkan dengan cara tradisional, dan total hasil meningkat dari 45% menjadi 68%.

3. Modifikasi obat anti-tumor
CDI dapat digunakan untuk modifikasi PEGilasi obat paclitaxel, seperti menggabungkan mPEG-2000 ke gugus 2'-hidroksil paclitaxel melalui CDI, yang secara signifikan memperpanjang waktu paruh obat (dari 2,8 jam menjadi 24 jam) dan mengurangi imunogenisitas.

Sintesis dari1,1'-Karbonildiimidazol:

Imidazol direaksikan dengan fosgen yang dilarutkan dalam benzena, imidazol hidroklorida dalam reaktan disaring, dan filtratnya dipekatkan sehingga diperoleh 1,1'- karbonildiimidazol dengan rendemen 91%.

Tuang 200 ml benzena anhidrat ke dalam corong berbentuk kerucut 500 ml dan timbang dengan sumbat. Lepaskan sumbat kaca dan pasang pipa saluran masuk gas dengan filter inti pasir pada corong. Di bawah perlindungan suhu kamar dan tabung pengering, sekitar 20g fosgen dimasukkan dalam waktu sekitar 1 jam (volume larutan benzena meningkat sekitar 12-16ml). Pasang corong dan segera timbang. Berat fosgen sebenarnya adalah 16,55 g (0,167 mol). Oleh karena itu, jumlah imidazol yang dibutuhkan dihitung berdasarkan rasio molar fosgen terhadap imidazol 1:4. Kemudian, pasang corong pada labu leher tiga yang berisi 45,60g (0,669mol) imidazol dan 500ml tetrahidrofuran anhidrat. Di bawah pendinginan dan pengadukan elektromagnetik, teteskan larutan benzena fosgen dalam waktu 15-30 menit. Lanjutkan pencampuran selama 15 menit, dan diamkan pada suhu kamar selama 1 jam. Dalam suasana kering, hilangkan imidazol hidroklorida dengan corong inti pasir. Filtrat dipekatkan hingga kering pada suhu 40~50 derajat dan tekanan dikurangi untuk memperoleh 24,5g (91%) kristal tidak berwarna.

Hati-hati! Fosgen bersifat racun, dan operasi ini harus dilakukan di lemari asam.

1. Pertanyaan: Sebagai reagen kopling, apa keunggulan utama CDI dibandingkan DCC atau EDC tradisional?
Keuntungan terbesar CDI terletak pada fakta bahwa produk sampingan-reaksinya hanya berupa imidazol dan karbon dioksida, keduanya merupakan zat dengan toksisitas-rendah yang mudah menguap atau mudah dihilangkan, sehingga menghindari masalah yang dapat dihasilkan oleh reagen seperti DCC yang sulit-untuk-dihilangkan-produk sampingannya (seperti DCU). Hal ini membuat pemurnian selanjutnya menjadi lebih sederhana dan kemurnian produk menjadi lebih tinggi, terutama cocok untuk sintesis peptida atau obat yang sensitif terhadap pengotor.

2. T: Selain digunakan dalam sintesis Amida, aplikasi khusus penting apa lagi yang dimiliki CDI?
Jawaban: Penerapan utamanya adalah pembuatan ester aktif yang efisien dan lembut. CDI mula-mula bereaksi dengan asam karboksilat untuk membentuk zat antara asilmidazol yang sangat aktif, yang dapat bereaksi dengan N-hidroksisuksinimida (NHS) dan lainnya untuk menghasilkan ester aktif NHS yang stabil. Ester aktif ini banyak digunakan dalam konjugasi biologis dan modifikasi protein karena stabilitasnya yang baik dalam fase air.

3. T: Tindakan pencegahan keselamatan utama apa yang harus dilakukan saat menggunakan dan menyimpan CDI?
Jawaban: CDI sangat sensitif terhadap kelembapan. Ketika bersentuhan dengan air, ia akan terhidrolisis dengan cepat dan melepaskan karbon dioksida, yang dapat menyebabkan peningkatan tekanan di dalam wadah tertutup. Oleh karena itu, harus dioperasikan dan disimpan dalam atmosfer inert anhidrat seperti nitrogen atau argon. Sedangkan CDI sendiri sangat mengiritasi dan dapat menimbulkan korosi pada mata, kulit, dan saluran pernafasan. Peralatan pelindung yang sesuai (kacamata, sarung tangan, lemari asam) harus dipakai selama pengoperasian.

Tag populer: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1, pemasok, produsen, pabrik, grosir, beli, harga, massal, untuk dijual