Введение
Дициклогексилкарбодимид (DCC или DCCD) — органическое соединение с химической формулой (C6H11N)2C. Это воскообразное белое твердое вещество со сладким запахом. Его основное применение заключается в образовании связи между аминокислотами при синтезе пептидов. Низкая температура плавления позволяет легко плавить это вещество для удобства работы. Он хорошо растворим в дихлорметане, тетрагидрофуране, ацетонитриле и диметилформамиде, но не растворим в воде. Структура и спектроскопия. Ядро C−N=C=N−C карбодиимидов (N=C=N) линейно и связано со структурой аллена. Молекула обладает идеальной C2-симметрией. Фрагмент N=C=N дает характерный ИК-спектроскопический сигнал при 2117 см−1. Получение. DCC получают путем декарбоксилирования циклогексилизоцианата с использованием фосфиноксидов в качестве катализатора: 2 C6H11NCO → (C6H11N)2C + CO2. Альтернативные катализаторы для этой реакции включают высоконуклеофильный OP(MeNCH2CH2)3N. Другие методы. В академических исследованиях ацетат палладия, йод и кислород могут быть использованы для образования связи между циклогексиламинами и циклогексилизоцианидом. При использовании этого метода достигается выход до 67%: C6H11NC + C6H11NH2 + O2 → (C6H11N)2C + H2O. DCC также получают из дициклогексилмочевины с использованием катализатора фазового переноса. Диссубституированная мочевина, аренсульфонилхлорид и карбонат калия реагируют в толуоле в присутствии хлорида бензилтриэтиламмония с образованием DCC с выходом 50%. Реакции. Образование амидов, пептидов и сложных эфиров. DCC является обезвоживающим агентом для получения амидов, кетонов и нитрилов. В синтезе белков (например, в твердофазных синтезаторах Fmoc) N-конец часто используется в качестве точки присоединения, к которой добавляются мономеры аминокислот. Для повышения электрофильности карбоксилатной группы отрицательно заряженный кислород необходимо сначала «активировать», превратив его в лучшую уходящую группу. Для этого используется DCC. Отрицательно заряженный кислород действует как нуклеофил, атакуя центральный атом углерода в DCC. DCC временно присоединяется к бывшей карбоксилатной группе, образуя высокоэлектрофильный промежуточный продукт, что делает нуклеофильную атаку терминальной аминогруппы на растущий пептид более эффективной. Окисление Моффата. В сочетании с диметилсульфоксидом (ДМСО) DCC способствует окислению Пфитцнера-Моффата. Эта процедура используется для окисления спиртов до альдегидов и кетонов. В отличие от металлокатализируемых окислений, таких как окисление Джонса, условия реакции достаточно мягкие, чтобы избежать переокисления альдегидов до карбоновых кислот. Обычно три эквивалента DCC и 0,5 эквивалента источника протонов в ДМСО реагируют в течение ночи при комнатной температуре. Реакция гасится кислотой. Другие реакции. Реакция кислоты с перекисью водорода в присутствии DCC приводит к образованию пероксидной связи. С помощью DCC можно также обезвоживать спирты. Эта реакция протекает через образование промежуточного O-ацилуреа, который затем гидрируется до соответствующего алкена: RCHOHCH2R′ + (C6H11N)2C → RCH=CHR′ + (C6H11NH)2CO. Вторичные спирты могут быть стереохимически инвертированы путем образования формиатного эфира с последующим омылением. Вторичный спирт смешивают непосредственно с DCC, муравьиной кислотой и сильным основанием, таким как метоксид натрия. В присутствии DMAP DCC конденсирует две молекулы фенилуксусной кислоты и ее замещенных производных с образованием бисбензилкетона. Биологическое действие. DCC является классическим ингибитором АТФ-синтазы. DCC ингибирует АТФ-синтазу, связываясь с одной из c'' субъединиц и вызывая стерические препятствия вращению FO-субъединицы.
N,N′ Dicyclohexylcarbodiimide (DCC or DCCD) is an organic compound with the chemical formula (C6H11N)2C. It is a waxy white solid with a sweet odor. Its primary use is to couple amino acids during artificial peptide synthesis. The low melting point of this material allows it to be melted for easy handling. It is highly soluble in dichloromethane, tetrahydrofuran, acetonitrile and dimethylformamide, but insoluble in water. Structure and spectroscopy
The C−N=C=N−C core of carbodiimides (N=C=N) is linear, being related to the structure of allene. The molecule has idealized C2 symmetry. The N=C=N moiety gives characteristic IR spectroscopic signature at 2117 cm−1. Preparation
DCC is produced by the decarboxylation of cyclohexylisocyanate using phosphine oxides as a catalyst:
2 C6H11NCO → (C6H11N)2C + CO2
Alternative catalysts for this conversion include the highly nucleophilic OP(MeNCH2CH2)3N. Other methods
Of academic interest, palladium acetate, iodine, and oxygen can be used to couple cyclohexyl amine and cyclohexyl isocyanide. Yields of up to 67% have been achieved using this route:
C6H11NC + C6H11NH2 + O2 → (C6H11N)2C + H2O
DCC has also been prepared from dicyclohexylurea using a phase transfer catalyst. The disubstituted urea, arenesulfonyl chloride, and potassium carbonate react in toluene in the presence of benzyl triethylammonium chloride to give DCC in 50% yield. Reactions
Amide, peptide, and ester formation
DCC is a dehydrating agent for the preparation of amides, ketones, and nitriles. In protein synthesis (such as Fmoc solid state synthesizers), the N terminus is often used as the attachment site on which the amino acid monomers are added. To enhance the electrophilicity of carboxylate group, the negatively charged oxygen must first be "activated" into a better leaving group. DCC is used for this purpose. The negatively charged oxygen will act as a nucleophile, attacking the central carbon in DCC. DCC is temporarily attached to the former carboxylate group forming a highly electrophilic intermediate, making nucleophilic attack by the terminal amino group on the growing peptide more efficient. Moffatt oxidation
In combination with dimethyl sulfoxide (DMSO), DCC affects the Pfitzner Moffatt oxidation. This procedure is used for the oxidation of alcohols to aldehydes and ketones. Unlike metal mediated oxidations, such as the Jones oxidation, the reaction conditions are sufficiently mild to avoid over oxidation of aldehydes to carboxylic acids. Generally, three equivalents of DCC and 0.5 equivalents of proton source in DMSO are allowed to react overnight at room temperature. The reaction is quenched with acid. Other reactions
Reaction of an acid with hydrogen peroxide in presence of DCC leads to formation of peroxide linkage. Alcohols can also be dehydrated using DCC. This reaction proceeds by first giving the O acylurea intermediate which is then hydrogenolyzed to produce the corresponding alkene:
RCHOHCH2R′ + (C6H11N)2C → RCH=CHR′ + (C6H11NH)2CO
Secondary alcohols can be stereochemically inverted by formation of a formyl ester followed by saponification. The secondary alcohol is mixed directly with DCC, formic acid, and a strong base such as sodium methoxide. In the presence of DMAP, DCC self condenses two molecules of phenylacetic acid and its substituted derivatives to produce a bisbenzyl ketone. Biological action
DCC is a classical inhibitor of ATP synthase. DCC inhibits ATP synthase by binding to one of the c'' subunits and causing steric hindrance of the rotation of the FO subunit.
Безопасность
ДКК является сильным аллергеном и сенсибилизатором, часто вызывающим кожную сыпь.