碳二亞胺

碳二亞胺(Carbodiimide)含有N=C=N官能團,是一類常用的失水劑。一般由硫脲硫化氫失水製備,水解得到衍生物。

用途

有機合成中,碳二亞胺是一類常用的失水劑,主要用於活化羧基,促使酰胺的生成。反應中常加入N-羥基苯並三唑N-羥基琥珀酰亞胺,可以提高產率,減少副反應的發生。

 
碳二亞胺作失水劑 生成酰胺

碳二亞胺也可與反應生成

機理

羧酸與胺在碳二亞胺作失水劑下縮合的反應如下圖。羧酸1先與碳二亞胺反應生成中間體O-酰基異脲2,類似於引入酯基活化羧酸。而後2與胺反應生成目標產物酰胺3和脲42可以與另一分子羧酸反應生成酸酐5,酸酐與胺反應也得到酰胺3

反應的副產物主要是2重排生成的N-酰基脲6。使用低介電常數的溶劑(如二氯甲烷氯仿)可減少6的生成。

 
碳二亞胺作失水劑 生成酰胺的反應機理

DCC

 
二環己基碳二亞胺的結構。

DCC二環己基碳二亞胺)是最早使用的碳二亞胺之一,大多用在多肽合成中的接肽一步。DCC作失水劑的反應產率很高,並且試劑的價格也不昂貴。

但DCC也有很多缺點限制了它的應用:

  1. 副產物N,N'-二環己基脲不溶於水,一般用過濾除去,但仍有少量殘留於溶液中,難以除淨;
  2. DCC不如其他固相接肽試劑方便,產物二環己基脲難以從多肽樹脂上分離出來;
  3. DCC會造成過敏

DIC

 
N,N'-二異丙基碳二亞胺的結構。

DICN,N'-二異丙基碳二亞胺)用作DCC的替代品,與DCC相比有以下幾點優勢:

  1. DIC為液態,更容易使用;
  2. 產物N,N'-二異丙基脲可溶於大多數有機溶劑,很容易通過溶劑萃取除去,DIC也因此常用在固態合成中;
  3. DIC導致過敏的可能性較低。

EDC

EDC
 
IUPAC名
1-ethyl-3-(3-dimethyl
aminopropyl) carbodiimide
hydrochloride
別名 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽
識別
CAS號 25952-53-8
SMILES
 
  • CCN=C=NCCCN(C)C
性質
化學式 C8H17N3·HCl
摩爾質量 191.70 g·mol⁻¹
熔點 < 110-114 °C
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

EDC是個可溶於水的碳二亞胺,在酰胺合成中用作羧基的活化試劑,也用於活化磷酸酯基團、蛋白質核酸交聯免疫偶連物的製取。使用時的pH範圍為4.0-6.0,常和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)或N-羥基硫代琥珀酰亞胺連用,以提高偶聯效率。

施特格利希酯化反應中,用EDC和催化劑4-二甲氨基吡啶(DMAP)使羧酸與醇發生酯化

參考資料

  • Nakajima, N; Ikada, Y; Bioconjug Chem. 1995, 6(1), 123-130. Abstract
  • Skotnicki, S; Tetrahedron Lett. 1994, 35(2), 197-200. [1]

外部連結