El 1,1'-carbonildiimidazol ( CDI ) es un compuesto orgánico con la fórmula molecular (C 3 H 3 N 2 ) 2 CO. Es un sólido cristalino blanco . A menudo se utiliza para el acoplamiento de aminoácidos para la síntesis de péptidos y como reactivo en la síntesis orgánica .
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Di (1 H -imidazol-1-il) metanona | |
Otros nombres Reactivo N, N'-carbonildiimidazol CDI Staab | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.007.718 |
Número CE |
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PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 7 H 6 N 4 O | |
Masa molar | 162,152 g · mol −1 |
Apariencia | Polvo fino blanco |
Punto de fusion | 119 ° C (246 ° F; 392 K) |
Reacciona con el agua | |
Peligros | |
Principales peligros | Corrosivo para algunos metales, Provoca quemaduras químicas graves en contacto con la piel o los ojos. |
Ficha de datos de seguridad | MSDS externa |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
H302 , H314 , H315 , H319 | |
P260 , P264 , P270 , P280 , P301 + 312 , P301 + 330 + 331 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P321 , P330 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P363 , P405 , P501 | |
Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | fosgeno , imidazol |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Preparación
El CDI se puede preparar directamente mediante la reacción de fosgeno con cuatro equivalentes de imidazol en condiciones anhidras. [1] La eliminación del producto secundario, el cloruro de imidazolio y el disolvente da como resultado el producto cristalino con un rendimiento de ~ 90%. [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
En esta conversión, el imidazol sirve tanto como nucleófilo como base. Un precursor alternativo 1- (trimetilsilil) imidazol requiere más esfuerzo de preparación con la ventaja de que el coproducto cloruro de trimetilsililo es volátil.
CDI se hidroliza fácilmente para devolver imidazol:
- (C 3 H 3 N 2 ) 2 CO + H 2 O → 2 C 3 H 4 N 2 + CO 2
La pureza de CDI se puede determinar por la cantidad de CO 2 que se forma tras la hidrólisis. [3]
Uso en síntesis
El CDI se emplea principalmente para convertir aminas en amidas , carbamatos , ureas . También se puede utilizar para convertir alcoholes en ésteres . [1]
Derivados ácidos
La CDI promueve la formación de amida. Aunque la reactividad del CDI es menor que la de los cloruros de ácido , se maneja más fácilmente y evita el uso de cloruro de tionilo en la formación de cloruro de ácido, que puede causar reacciones secundarias. [3] Se observó una aplicación temprana de este tipo de reacción en la formación de enlaces peptídicos (con la formación de CO 2 como fuerza impulsora). El mecanismo propuesto para la reacción entre un ácido carboxílico y CDI se presenta a continuación.
En el ámbito de la síntesis de péptidos, este producto puede tratarse con una amina como la que se encuentra en un aminoácido para liberar el grupo imidazol y acoplar los péptidos. Los productos secundarios, dióxido de carbono e imidazol, son relativamente inocuos. [4] La racemización de los aminoácidos también tiende a ser mínima, lo que refleja las suaves condiciones de reacción.
El CDI también se puede utilizar para la esterificación , aunque la alcoholisis requiere calor o la presencia de nucleófilos potentes como etóxido de sodio, [1] [3] u otras bases fuertes como NaH. Esta reacción tiene generalmente un buen rendimiento y un amplio alcance, aunque formar el éster a partir de alcoholes terciarios cuando el reactivo ácido tiene un α-protón relativamente ácido es problemático, ya que pueden producirse condensaciones de CC , aunque esto en sí mismo puede ser una reacción deseable. [1] Una reacción similar que involucra tioles y selenoles puede producir los ésteres correspondientes. [5] La reacción del alcohol también se puede utilizar para formar enlaces glicosídicos. [6]
De manera similar, se puede usar un ácido en lugar de un alcohol para formar el anhídrido , aunque la diciclohexilcarbodiimida es un reactivo más típico. El equilibrio se puede cambiar a favor del anhídrido utilizando un ácido en una proporción de 2: 1 que forme una sal insoluble con el imidazol. Los ácidos típicos son los ácidos trifluoro y tricloroacético . Por tanto, se pueden formar anhídridos simétricos reemplazando este grupo trifluoro o tricloroacetilo con el ácido que se usó para formar el reactivo original.
Otra reacción relacionada es la reacción del ácido fórmico con CDI para formar el imidazol formilizado. Este reactivo es un buen agente formilante y puede regenerar el imidazol no sustituido (con formación de monóxido de carbono) al calentarlo.
Otra reacción más implica la acilación de trifenilalquilenfosforanos.
- (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
- (C 6 H 5 ) 3 P = CHR + R'-CO-Im → (C 6 H 5 ) 3 P + -CHR-COR '+ Im -
Estos pueden sufrir la reacción de Wittig para formar cetonas insaturadas α, β o aldehídos.
El reactivo puede incluso reaccionar con peróxido para formar el ácido peroxicarboxílico , que puede reaccionar más para formar peróxidos de diacilo. El grupo imidazol también se reduce con LiAlH 4 para formar aldehídos a partir del ácido carboxílico (en lugar de aminas o alcoholes). El reactivo también se puede hacer reaccionar con reactivos de Grignard para formar cetonas. [1]
Puede producirse una reacción de acilación CC con un compuesto de tipo éster malónico , en el siguiente esquema útil para la síntesis de antibióticos macrólidos. [7]
Otras reacciones
El derivado N-fenilimino de CDI se puede formar en una reacción tipo Wittig con fenilimida de trifenilfosfina . [1]
- OCIm 2 + Ph 3 P = NPh → PhN = CIm 2 + Ph 3 PO
El CDI puede actuar como equivalente carbonilo en la formación de ácidos tetrónicos o pulvinonas a partir de hidroxicetonas y dicetonas en condiciones básicas. [8]
Un alcohol tratado con al menos 3 equivalentes de un haluro activado (como bromuro de alilo o yodometano) y CDI produce el haluro correspondiente con buen rendimiento. La bromación y la yodación funcionan mejor, aunque esta reacción no conserva la estereoquímica del alcohol. En un contexto similar, el CDI se usa a menudo en reacciones de deshidratación. [3]
Como el CDI es un equivalente del fosgeno , puede usarse en una reacción similar, sin embargo, con mayor selectividad: permite la síntesis de bis-alquil carbonatos asimétricos [9]
Ver también
- Tiocarbonildiimidazol (TCDI) el análogo de tiourea
Referencias
- ^ a b c d e f H.A. Staab (1962). "Síntesis con amidas heterocíclicas (azólidas)". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 1 (7): 351–367. doi : 10.1002 / anie.196203511 .
- ^ HA Staab y K. Wendel (1973). "1,1'-Carbonildiimidazol" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 5 , p. 201
- ^ a b c d A. Armstrong; Wenju Li (2007). "N, N'-Carbonildiimidazol". Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . doi : 10.1002 / 9780470842898.rc024.pub2 .
- ^ R. Paul y GW Anderson (1960). "N, N'-carbonildiimidazol, un nuevo reactivo formador de péptidos ' ". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 82 (17): 4596–4600. doi : 10.1021 / ja01502a038 .
- ^ H.-J. Gais (1977). "Síntesis de ésteres de tiol y selenol a partir de ácidos carboxílicos y tioles o selenoles, respectivamente". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 16 (4): 244–246. doi : 10.1002 / anie.197702441 .
- ^ MJ Ford y SV Ley (1990). "Un procedimiento de glicosidación simple, en un solo recipiente, a través de (1-imidazolilcaronil) glucósidos y bromuro de zinc". Synlett . 1990 (05): 255-256. doi : 10.1055 / s-1990-21053 .
- ^ DW Brooks; et al. (1979). "C-acilación en condiciones prácticamente neutrales". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 18 : 72–74. doi : 10.1002 / anie.197900722 .
- ^ PJ Jerris; et al. (1979). "Una síntesis fácil de pulvinonas y ácidos tetrónicos simples". Letras de tetraedro . 47 (47): 4517–4520. doi : 10.1016 / S0040-4039 (01) 86637-5 .
- ^ Steve P. Rannard, Nicola J. Davis (1999). "Síntesis controlada de dialquilo asimétrico y carbonatos cíclicos utilizando las reacciones altamente selectivas de ésteres carboxílicos de imidazol". Letras orgánicas . 1 (6): 933–936. doi : 10.1021 / ol9908528 .