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

1،1'-کربونیل دی ایمیدازول، نام مستعار N.N'- کربونیل دی ایمیدازول، 1،1'- کربونیل دی ایمیدازول و کربونیل دی ایمیدازول، فرمول مولکولی C7H6N4O، CAS 530-62-1، وزن مولکولی 162.15، کریستال سفید، نامحلول در آب و الکل. کربونیل دی ایمیدازول نوعی ترکیب با واکنش پذیری قوی است. می تواند با آن واکنش نشان دهد^-COOH،^-NH2،^-OH و سایر گروه های عاملی برای سنتز بسیاری از کتون ها، استرها، اوره ها و سایر ترکیبات که به سختی با روش های رایج به دست می آیند. به عنوان مثال، واکنش با آمین می تواند آفت کش های ایمیدازول را سنتز کند، در حالی که از استفاده از فسژن بسیار سمی که ذخیره و حمل و نقل آن آسان نیست، اجتناب می کند. عمدتا برای سنتز آلی، آفت کش ها و واسطه های دارویی استفاده می شود.

به عنوان یک معرف کربونیلاسیون بسیار فعال،1،1'-کربونیل دی ایمیدازول(CDI) به دلیل ساختار شیمیایی منحصر به فرد و ویژگی های واکنش، ارزش کاربرد گسترده ای را در سنتز آلی، بیوشیمی، علم مواد و پزشکی نشان داده است.

1. مکانیسم واکنش هسته و خواص شیمیایی

 

مولکول CDI از دو حلقه ایمیدازول تشکیل شده است که توسط یک گروه کربونیل پل شده اند. گروه کربونیل آن توسط الکترون قوی-اثر خروجی حلقه ایمیدازول فعال می‌شود تا یک مرکز کربن مثبت بسیار واکنش‌پذیر را تشکیل دهد. این ساختار آن را قادر می سازد تا به طور انتخابی با گروه های عاملی حاوی هیدروژن فعال (مانند -COOH، -NH2، -OH) واکنش نشان دهد تا واسطه هایی مانند آسیل ایمیدازول، کارباموئیل ایمیدازول یا استر ایمیدازول تولید کند. این واسطه ها می توانند بیشتر با هسته دوست ها (مانند آمین ها، الکل ها، تیول ها) واکنش دهند تا محصولات هدف مانند آمیدها، استرها، اوره ها و کاربامات ها را تشکیل دهند. ویژگی های واکنش آن عبارتند از:

 

 

گزینش پذیری بالا: در سیستم همزیستی آمین اولیه/آمین ثانویه، آمین های اولیه ترجیحاً در دمای اتاق فعال می شوند و فعال شدن گروه عملکردی دوگانه را می توان از طریق تنظیم شرایط به دست آورد.

شرایط واکنش ملایم: هیچ اسید قوی، باز قوی یا دمای بالا مورد نیاز نیست و واکنش را می توان در دمای اتاق تا 60 درجه کامل کرد.
پایداری متوسط: ماده میانی آسیل ایمیدازول تولید شده می تواند به مدت چند ساعت به طور پایدار در حلال های آلی وجود داشته باشد، که برای عملیات گام به گام راحت است.
جایگزین غیر سمی: می تواند جایگزین فسژن بسیار سمی (COCl2) برای سنتز ایزوسیانات ها و ترکیبات اوره شود.

2. نقش کلیدی در سنتز پپتید و پروتئین

 

1. عامل جفت کننده{1}}با کارایی بالا برای تشکیل پیوند پپتیدی
CDI یک معرف اصلی در سنتز پپتید فاز جامد (SPPS) و سنتز پپتید فاز مایع است و مکانیسم اثر آن شامل موارد زیر است:
فعال سازی مستقیم کربوکسیلیک اسید: با گروه کربوکسیل اسیدهای آمینه واکنش می دهد و آسیل ایمیدازول تولید می کند که سپس با گروه آمینه اسید آمینه دیگر متراکم می شود و یک پیوند پپتیدی تشکیل می دهد. به عنوان مثال، در سنتز پپتید ضد میکروبی LL-37، روش جفت CDI می تواند عملکرد را 15٪ -20٪ در مقایسه با روش سنتی DCC/HOBt افزایش دهد، در حالی که واکنش جانبی راسمی شدن را کاهش می دهد.
حفاظت انتخابی منطقه ای: با تنظیم شرایط واکنش، می توان به حفاظت انتخابی از انتهای N-یا C- پایان داد. به عنوان مثال، هنگام سنتز پپتیدهای حلقوی، CDI ترجیحاً می تواند گروه های کربوکسیل زنجیره جانبی را فعال کند تا از تشکیل زودرس پیوندهای پپتیدی زنجیره اصلی جلوگیری کند.

 

اصلاح و انشعاب پپتید: با استفاده از گروه های کربوکسیل فعال شده توسط CDI، برچسب های فلورسنت، پلی اتیلن گلیکول (PEG) یا اصلاح دندریمر می توان معرفی کرد. به عنوان مثال، فلورسئین ایزوتیوسیانات (FITC) از طریق CDI به زنجیره جانبی لیزین انسولین جفت می شود تا به تجسم ردیابی دارو دست یابد.

2. پروتئین متقاطع- و بی حرکت
واکنش‌های پیوند متقابل{0}واسطه‌شده CDI می‌توانند پیوندهای آمیدی با طول صفر-یا پیوندهای کارباماتی منفرد-با فاصله کربنی بین مولکول‌های پروتئین ایجاد کنند:
تثبیت آنزیم: گلوکز اکسیداز (GOx) با فعال کردن گروه‌های کربوکسیل از طریق CDI روی سطح نانوذرات مغناطیسی اصلاح‌شده آمینو{0}}تثبیت می‌شود. میزان بازیابی فعالیت آنزیم بی حرکت به 92٪ می رسد و می توان آن را بیش از 10 بار استفاده مجدد کرد.
تهیه کمپلکس‌های آنتی‌بادی{0}}: در سنتز مواد جاذب ایمنی، CDI می‌تواند پروتئین A را به حامل‌های هیدروکسیله (مانند ژل آگارز) متصل کند تا یک لایه جذب{1} با میل ترکیبی بالا برای خالص‌سازی اختصاصی IgG در پلاسما تشکیل دهد.

3. کاربردهای چند منظوره در سنتز آلی

 

1. سنتز کتون ها، ترکیبات استر و اوره
سنتز کتون‌ها: CDI با معرف‌های آلی فلزی (مانند معرف‌های گریگنارد) واکنش می‌دهد تا به طور موثر اسکلت‌های کتون را بسازد. به عنوان مثال، در سنتز استوفنون، روش CDI بازده را تا 12 درصد در مقایسه با مسیر سنتی آسیل کلرید افزایش می دهد و از تولید کلرید هیدروژن جلوگیری می کند.
سنتز استر: CDI اسیدهای کربوکسیلیک را فعال می کند و آنها را با الکل متراکم می کند تا استرها را تشکیل دهد. این روش مزایای قابل توجهی در سنتز استرهای کایرال دارد. به عنوان مثال، در تهیه واسطه های کلیدی داروی ضد ویروسی اوسلتامیویر، روش CDI می تواند بیش از 99٪ انانتیومر اضافی (ee) را کنترل کند.
ترکیبات اوره: CDI با آمین‌ها واکنش می‌دهد و واسطه‌های کارباموئیل ایمیدازول را تشکیل می‌دهد که بیشتر با آمین دیگری متراکم می‌شوند و اوره تشکیل می‌دهند. این مسیر مراحل واکنش را در مقایسه با روش فسژن هنگام سنتز علف‌کش فلوروکسی‌پیر 2 مرحله کوتاه می‌کند و استفاده اتمی را 30 درصد افزایش می‌دهد.

 

2. سنتز غیر فسژنی ایزوسیانات ها
CDI با آمین ها واکنش می دهد و ایزوسیانات ها را تشکیل می دهد و از استفاده از فسژن بسیار سمی اجتناب می کند. به عنوان مثال، هنگام سنتز تولوئن دی ایزوسیانات مواد خام پلی اورتان (TDI)، روش CDI می تواند زمان واکنش را از 8 ساعت به 2 ساعت کاهش دهد و خلوص محصول به 99.5٪ می رسد.

3. ساخت ترکیبات هتروسیکلیک
CDI می تواند به عنوان یک اهدا کننده کربونیل برای شرکت در سنتز هتروسیکلیک استفاده شود:

ایمیدازولوپیریدین ها: از طریق واکنش چرخه سازی CDI و 2-aminopyridine، اسکلت ایمیدازو[1،2-a] پیریدین با فعالیت ضد توموری می تواند به طور موثر ساخته شود.
-واسطه های آنتی بیوتیک لاکتام: CDI با نمک پتاسیم پنی سیلین V برای سنتز اسید 7-آمینوسفالوسپورانیک (7-ACA)، یک واسطه کلیدی از آنتی بیوتیک های سفالوسپورین، واکنش می دهد و بازده آن در مقایسه با روش های شیمیایی سنتی 18 درصد افزایش یافته است.

4. فناوری اصلاح سطح در علم مواد

 

1. عامل دار کردن پلیمر
1،1'-کربونیل دی ایمیدازولمی تواند مولکول های عاملی را از طریق پیوندهای کووالانسی وارد سطوح پلیمری کند:

اصلاح زیست سازگاری: روی سطح پلی لاکتیک اسید-co-گلیکولیک اسید (PLGA)، CDI می‌تواند پلی اتیلن گلیکول (PEG) یا پپتید RGD را جفت کند و ایمنی‌زایی ماده را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد و چسبندگی سلولی را تقویت کند.

اصلاح پلیمر رسانا: روی سطح پلی پیرول (PPy)، CDI می‌تواند گلوکز اکسیداز را برای ساخت یک حسگر گلوکز بسیار حساس با حد تشخیص کمتر از 0.1 میکرومولار بی‌حرکت کند.

 

2. مهندسی سطح نانومواد
CDI می تواند به عملکرد دقیق نانوذرات دست یابد:

اصلاح نقطه کوانتومی: CDI برای جفت کردن نقاط کوانتومی CdSe کربوکسیله با آنتی بادی های آمینه برای ساخت پروب های ایمنی فلورسنت برای تشخیص تومور مارکر CA125 با حساسیت 0.1ng/ml استفاده می شود.

عملکردی کردن نانوذرات مغناطیسی: روی سطح Fe3O4، CDI می‌تواند مولکول‌های اسید فولیک را برای دستیابی به شناسایی خاص سلول‌های تومور توسط سیستم‌های دارورسانی هدفمند جفت کند.

5. واسطه های دارویی و سنتز دارو

 

1. سنتز واسطه های آنتی بیوتیکی
CDI در سنتز -آنتی‌بیوتیک‌های لاکتام غیرقابل جایگزین است:

اصلاح زنجیره جانبی سفالوسپورین C: CDI گروه کربوکسیل سفالوسپورین C را فعال می کند و می تواند زنجیره های جانبی آمینوتیازول را برای ساختن ساختار هسته سفالوسپورین نسل سوم معرفی کند.
تبدیل نمک پتاسیم پنی سیلین V: CDI می تواند نمک پتاسیم پنی سیلین V را به اسید 6-آمینو پنی سیلانیک (6-APA) با بازده 95٪ تبدیل کند و از استفاده از کلروفرمات بسیار سمی اجتناب کند.

 

2. واسطه های کلیدی داروهای ضد ویروسی
هنگام سنتز داروی ضد اچ‌آی‌وی افاویرنز، CDI می‌تواند گروه اوره را به‌طور مؤثری در ساختار هسته‌اش بسازد، مراحل سنتز را در مقایسه با مسیر سنتی 3 مرحله کوتاه کند، و بازده کل از 45٪ به 68٪ افزایش می‌یابد.

3. اصلاح داروی ضد تومور-
CDI را می توان برای اصلاح PEGylation داروهای پاکلیتاکسل، مانند جفت کردن mPEG-2000 به گروه 2'-هیدروکسیل پاکلی تاکسل از طریق CDI، به طور قابل توجهی افزایش نیمه عمر دارو (از 2.8 ساعت به 24 ساعت) و کاهش ایمنی زایی استفاده کرد.

سنتز از1،1'-کربونیل دی ایمیدازول:

ایمیدازول با فسژن محلول در بنزن واکنش داده می شود، هیدروکلراید ایمیدازول موجود در واکنش دهنده فیلتر می شود و فیلتر غلیظ می شود تا 1,1'- کربونیل دی ایمیدازول با بازده 91٪ بدست آید.

200 میلی لیتر بنزن بی آب را در یک قیف مخروطی 500 میلی لیتری ریخته و با درب آن را وزن کنید. دوشاخه شیشه ای را بردارید و یک لوله ورودی گاز با فیلتر هسته شنی روی قیف نصب کنید. تحت حفاظت دمای اتاق و لوله خشک کردن، حدود 20 گرم فسژن در حدود 1 ساعت وارد می شود (حجم محلول بنزن حدود 12-16 میلی لیتر افزایش می یابد). قیف را به برق بزنید و فورا وزن کنید. وزن واقعی فسژن 16.55 گرم (0.167 مول) است. بنابراین مقدار مورد نیاز ایمیدازول با توجه به نسبت مولی فسژن به ایمیدازول 1:4 محاسبه می شود. سپس قیف را روی یک فلاسک سه گردنی حاوی 45.60 گرم (0.669 مول) ایمیدازول و 500 میلی لیتر تتراهیدروفوران بی آب نصب کنید. محلول بنزن فسژن را تحت سرد شدن و هم زدن الکترومغناطیسی در عرض 15-30 دقیقه بریزید. 15 دقیقه به هم زدن ادامه دهید و بگذارید 1 ساعت در دمای اتاق بماند. در یک فضای خشک، ایمیدازول هیدروکلراید را با یک قیف هسته شنی حذف کنید. فیلتر تا خشک شدن در دمای 40 تا 50 درجه تغلیظ شد و فشار کاهش یافت تا 24.5 گرم (91٪) کریستال بی رنگ به دست آید.

مراقب باش! فسژن سمی است و این عمل باید در هود بخار انجام شود.

1. سوال: به عنوان یک معرف کوپلینگ، مزایای اصلی CDI در مقایسه با DCC یا EDC سنتی چیست؟
بزرگترین مزیت CDI در این واقعیت نهفته است که واکنش آن توسط محصولات فقط ایمیدازول و دی اکسید کربن است، که هر دو موادی فرار یا به راحتی قابل جابجایی هستند، با سمیت کم{1}، بنابراین از این مشکل جلوگیری می شود که معرف هایی مانند DCC ممکن است به سختی حذف شوند. این امر تصفیه بعدی را ساده‌تر و خلوص محصول را بیشتر می‌کند، مخصوصاً برای سنتز پپتیدها یا داروهای حساس به ناخالصی‌ها مناسب است.

2. س: علاوه بر استفاده در سنتز آمیدها، CDI چه کاربردهای ویژه مهم دیگری دارد؟
پاسخ: یک کاربرد کلیدی تهیه کارآمد و ملایم استرهای فعال است. CDI ابتدا با اسیدهای کربوکسیلیک واکنش نشان می دهد تا واسطه های آسیلیمیدازول بسیار فعال را تشکیل دهد، که می تواند با N-هیدروکسی سوکسینیمید (NHS) و سایرین واکنش دهد تا استرهای فعال NHS پایدار تولید کند. این استرهای فعال به دلیل پایداری خوب در فاز آبی به طور گسترده در کونژوگه بیولوژیکی و اصلاح پروتئین استفاده می شوند.

3. س: چه اقدامات احتیاطی کلیدی در هنگام استفاده و ذخیره سازی CDI باید انجام شود؟
پاسخ: CDI به رطوبت فوق العاده حساس است. هنگامی که با آب تماس پیدا می کند، به سرعت هیدرولیز می شود و دی اکسید کربن آزاد می کند، که ممکن است باعث افزایش فشار داخل یک ظرف در بسته شود. بنابراین، باید در یک اتمسفر بی‌آب مانند نیتروژن یا آرگون نگهداری شود. در همین حال، خود CDI بسیار تحریک کننده است و می تواند چشم، پوست و دستگاه تنفسی را خورده کند. تجهیزات حفاظتی مناسب (عینک، دستکش، هود بخار) باید در حین کار استفاده شود.

تگ های محبوب: 1,1'-carbonyldiimidazole cas 530-62-1، تامین کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه، عمده فروشی، خرید، قیمت، عمده، برای فروش