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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
ジ(1H-イミダゾール-1-イル)メタノン | |
| その他の名前
N,N'-カルボニルジイミダゾール
CDI Staab 試薬 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.007.718 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ7Ｈ6Ｎ4Ｏの | |
| モル質量 | 162.152 グラムモル−1 |
| 外観 | 白色微粉末 |
| 融点 | 119 °C (246 °F; 392 K) |
| 水と反応する | |
| 危険 | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
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一部の金属に対して腐食性があり、皮膚や目に触れると重度の化学火傷を引き起こします。 |
| GHSラベル: | |
 
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| 危険 | |
| H302、H314、H315、H319 | |
| P260、P264、P270、P280、P301+P312、P301+P330+P331、P302+P352、P303+P361+P353、P304+P340、P305+P351+P338、P310、P321、P330、P332+P313、P337+P313、P362、P363、P405、P501 | |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
| 関連化合物 | |
関連化合物
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ホスゲン、イミダゾール |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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1,1'-カルボニルジイミダゾール( CDI ) は、分子式(C 3 H 3 N 2 ) 2 COの有機化合物です。白色の結晶性固体です。ペプチド合成のためのアミノ酸のカップリングや有機合成の試薬としてよく使用されます。
準備
CDIは、無水条件下でホスゲンと4当量のイミダゾールを反応させることによって簡単に製造できます。 [1] 副生成物であるイミダゾリウム塩化物と溶媒を除去すると、約90％の収率で結晶性生成物が得られます。[2]
- 4 C 3 H 4 N 2 + C(O)Cl 2 → (C 3 H 3 N 2 ) 2 CO + 2 [C 3 H 3 N 2 H 2 ]Cl
この変換では、イミダゾールは求核剤と塩基の両方の役割を果たします。代替の前駆体である 1-(トリメチルシリル)イミダゾールは、より多くの準備作業が必要ですが、副産物のトリメチルシリルクロリドが揮発性であるという利点があります。
CDI は容易に加水分解されてイミダゾールに戻ります。
- (C 3 H 3 N 2 ) 2 CO + H 2 O → 2 C 3 H 4 N 2 + CO 2
CDIの純度は加水分解時に生成されるCO2の量によって決定することができる。[3]
合成での使用
CDIは主にアミンをアミド、カルバメート、尿素に変換するために使用されます。また、アルコールをエステルに変換するのにも使用できます。[1]
酸誘導体
アミドの形成はCDIによって促進されます。CDIの反応性は酸塩化物よりも低いですが、取り扱いが容易で、副反応を引き起こす可能性のある酸塩化物の形成における塩化チオニルの使用を回避できます。 [3]このタイプの反応の初期の応用は、ペプチド結合の形成（ CO2形成を駆動力とする）で確認されました。カルボン酸とCDIの反応の提案されたメカニズムを以下に示す。[4]
ペプチド合成の分野では、この生成物はアミノ酸に見られるようなアミンで処理され、イミダゾール基を放出し、ペプチドを結合する。副産物である二酸化炭素とイミダゾールは比較的無害である。[5]アミノ酸 のラセミ化も、反応条件が穏やかであることを反映し、最小限に抑えられる傾向がある。
CDI はエステル化にも使用できますが、アルコール分解には熱、またはナトリウムエトキシドなどの強力な求核剤の存在、またはNaHなどの他の強塩基が必要です。この反応は一般に収率が良く、適用範囲が広いですが、酸試薬が比較的酸性の α プロトンを持つ場合に第三級アルコールからエステルを形成すると、CC 縮合が起こる可能性があるため面倒ですが、それ自体は望ましい反応である可能性があります。[1]チオールとセレノール を含む同様の反応でも、対応するエステルが得られます。[6] アルコール反応はグリコシド結合の形成にも使用できます。[7]
同様に、アルコールの代わりに酸を使用して無水物を形成することもできますが、ジシクロヘキシルカルボジイミドがより一般的な試薬です。イミダゾールと不溶性の塩を形成する酸を 2:1 の比率で使用すると、平衡を無水物に有利にシフトできます。一般的な酸は、トリフルオロ酢酸とトリクロロ酢酸です。したがって、このトリフルオロアセチル基またはトリクロロアセチル基を、元の試薬を形成するために使用した酸で置き換えることで、対称無水物を形成できます。
関連する別の反応は、ギ酸と CDI の反応でホルミル化イミダゾールが形成される反応です。この試薬は優れたホルミル化剤であり、加熱すると非置換イミダゾールを再生できます (一酸化炭素を生成)。
さらに別の反応として、トリフェニルアルケリンホスホランのアシル化があります。
- (C 6 H 5 ) 3 P=CHR + R'−CO−Im → (C 6 H 5 ) 3 P + −CHR−COR' + Im −
- (C 6 H 5 ) 3 P + −CHR−COR' + (C 6 H 5 ) 3 P=CHR → (C 6 H 5 ) 3 P=CR−COR' + (C 6 H 5 ) 3 P + −CH 2 R
これらはウィッティヒ反応を起こしてα,β不飽和ケトンまたはアルデヒドを形成します。
この試薬は過酸化物と反応してペルオキシカルボン酸を形成し、これがさらに反応してジアシル過酸化物を形成することもあります。イミダゾール基はLiAlH 4によって還元されてカルボン酸からアルデヒド（アミンやアルコールではなく）を形成します。この試薬はグリニャール試薬と反応してケトンを形成することもできます。[1]
CCアシル化反応はマロン酸エステル型化合物で起こり、次のスキームはマクロライド系抗生物質の合成に有用である。[8]
その他の反応
CDIのN-フェニルイミノ誘導体は、トリフェニルホスフィンフェニルイミドとのウィッティヒ様反応で形成される。[1]
- OCIm 2 + Ph 3 P=NPh → PhN=CIm 2 + Ph 3 PO
CDIは、塩基性条件下でヒドロキシケトンやジケトンからテトロン酸やプルビノンを形成する際にカルボニル等価体として作用する。[9]
アルコールを少なくとも3当量の活性ハロゲン化物（臭化アリルやヨードメタンなど）とCDIで処理すると、対応するハロゲン化物が良好な収率で得られる。臭素化とヨウ素化が最も効果的であるが、この反応ではアルコールの立体化学は保存されない。同様の文脈で、CDIは脱水反応によく使用される。[3]
CDIはホスゲンの等価物であるため、同様の反応に使用できるが、選択性が高く、非対称ビスアルキルカーボネートの合成が可能となる[10]。
安全性
CDIの安全性特性は、アミド結合形成試薬のより広範な評価の一環として調査されてきました。CDIは皮膚腐食性と眼刺激性を示すことが実証されています。[11] CDIの感作性は、他の一般的なアミド結合形成剤と比較して低いことが示されています（OECD 429に従ったLLNAテストでは1％で非感作性[12] ）。示差走査熱量測定（DSC）による熱危険性分析では、CDIは爆発のリスクが最小限であることが示されています。[13]
参照
- チオカルボニルジイミダゾール（TCDI）チオ尿素類似体
参考文献
- ^ abcdef HA シュターブ (1962)。 「複素環式アミド（アゾリド）を使用した合成」。英語版のAngewandte Chemie国際版。1 (7): 351–367。土井：10.1002/anie.196203511。
- ^ HA Staab および K. Wendel (1973)。「1,1'-カルボニルジイミダゾール」。有機合成;全集第5巻、201ページ。
- ^ abcd A. Armstrong; Wenju Li (2007). 「N,N'-カルボニルジイミダゾール」。有機合成試薬百科事典。doi : 10.1002 /9780470842898.rc024.pub2。
- ^ シュターブ、ハインツ A.;マレック、ゲルハルト (1966)。 「カーボンゾーレンとカーボンゾール-アゾリデンにおけるN.N'-カルボニル-ジアゾレンの反応機構」。Chemische Berichte (ドイツ語)。99 (9): 2955–2961。土井：10.1002/cber.19660990931。
- ^ R. ポールおよび GW アンダーソン (1960)。「N,N'-カルボニルジイミダゾール、新しいペプチド形成試薬」「アメリカ化学会誌.82 ( 17):4596–4600.doi :10.1021/ja01502a038 .
- ^ H.-J. Gais (1977). 「カルボン酸とチオールまたはセレノールからのチオールおよびセレノールエステルの合成」。Angewandte Chemie International Edition in English . 16 (4): 244–246. doi :10.1002/anie.197702441.
- ^ MJ Ford および SV Ley (1990)。「(1-イミダゾリルカルボニル)グリコシドと臭化亜鉛を 介したシンプルなワンポットグリコシド化手順」。Synlett。1990 ( 5 ): 255–256。doi :10.1055/s-1990-21053。
- ^ DW Brooks; et al. (1979). 「実質的に中性条件下でのC-アシル化」。Angewandte Chemie International Edition in English . 18 : 72–74. doi :10.1002/anie.197900722.
- ^ PJ Jerris; et al. (1979). 「単純なテトロン酸とプルビノンの容易な合成」. Tetrahedron Letters . 20 (47): 4517–4520. doi :10.1016/S0040-4039(01)86637-5.
- ^ Steve P. Rannard 、 Nicola J. Davis (1999)。「イミダゾールカルボン酸エステルの高選択的反応を用いた非対称ジアルキルおよび環状炭酸塩の制御合成」。Organic Letters。1 ( 6): 933–936。doi :10.1021/ol9908528。
- ^ Graham, Jessica C.; Trejo-Martin, Alejandra; Chilton, Martyn L.; Kostal, Jakub; Bercu, Joel; Beutner, Gregory L.; Bruen, Uma S.; Dolan, David G.; Gomez, Stephen; Hillegass, Jedd; Nicolette, John; Schmitz, Matthew (2022-06-20). 「ペプチドカップラーの職業健康被害の評価」. Chemical Research in Toxicology . 35 (6): 1011–1022. doi :10.1021/acs.chemrestox.2c00031. ISSN 0893-228X. PMC 9214767 . PMID 35532537.
- ^ OECD (2010). 試験番号429: 皮膚感作: 局所リンパ節アッセイ. パリ: 経済協力開発機構.
- ^ Sperry, Jeffrey B.; Minteer, Christopher J.; Tao, JingYa; Johnson, Rebecca; Duzguner, Remzi; Hawksworth, Michael; Oke, Samantha; Richardson, Paul F.; Barnhart, Richard; Bill, David R.; Giusto, Robert A.; Weaver, John D. (2018-09-21). 「医薬品製造でよく使用されるペプチドカップリング試薬の熱安定性評価」。Organic Process Research & Development。22 (9): 1262–1275。doi :10.1021/acs.oprd.8b00193。ISSN 1083-6160 。