碳二亚胺,(Carbodiimide),含有N=C=N官能团,是一类常用的失水剂。一般由硫脲失硫化氢或脲失水制备,水解得到脲衍生物。主要用于活化羧基,促使酰胺和酯的生成。

简述基本信息中文名称:碳二亚胺

英文名称:Carbodiimide

别名 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐

IUPAC名: 1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide hydrochloride

识别CAS号 25952-53-8
SMILES CCN=C=NCCCN(C)C

性质化学式 C8H17N3·HCl
摩尔质量 191.70 g·mol−1

用途有机合成中,碳二亚胺是一类常用的失水剂,主要用于活化羧基,促使酰胺和酯的生成。反应中常加入N-羟基苯并三氮唑或N-羟基琥珀酰亚胺,可以提高产率,减少副反应的发生。
碳二亚胺也可与胺反应生成胍。

机理羧酸与胺在碳二亚胺作失水剂下缩合的反应如下图。羧酸先与碳二亚胺反应生成中间体O-酰基异硫脲,类似于引入酯基活化羧酸。而后O-酰基异硫脲与胺反应生成目标产物酰胺和脲。O-酰基异硫脲可以与另一分子羧酸反应生成酸酐,酸酐与胺反应也得到酰胺。
反应的副产物主要是O-酰基异硫脲重排生成的N-酰基脲。使用低介电常数的溶剂(如二氯甲烷、氯仿)可减少N-酰基脲的生成。1

举例DCCDCC(二环己基碳二亚胺)是最早使用的碳二亚胺之一,大多用在多肽合成中的接肽一步。DCC作失水剂的反应产率很高,并且试剂的价格也不昂贵。

物理化学性质:

化学式:C13H22N2

分子量:206.1

CAS登录号:538-75-0

熔 点:33-35°C

沸 点:122-124°C

密 度:1.325g/cm^3

外 观:白色或淡黄色晶体

闪 点:87°C

但DCC也有很多缺点限制了它的应用:

1.副产物N,N'-二环己基脲不溶于水,一般用过滤除去,但仍有少量残留于溶液中,难以除净;
2.DCC不如其他固相接肽试剂方便,产物二环己基脲难以从多肽树脂上分离出来;
3.DCC会造成过敏。

DICDIC(N,N'-二异丙基碳二亚胺)用作DCC的替代品。

物理化学性质:

性状:无色透明液体

外 观:无色至淡黄色液体

主含量 :≥99.0%

沸 点:145-148 °C

密 度:0.815 g/mL at 20 °C

闪 点 :93°C

敏感性: 吸水性

危险品标志: T+,T,F

危险类别码:10-26-36/37/38-41-42/43

安全说明: 26-36/37/39-45-38-28A-16

Un编码:UN 2929 6.1/PG 1

用 途:主要用作多肽合成中的缩合剂。

与DCC相比有以下几点优势:

1.DIC为液态,更容易使用;
2.产物N,N'-二异丙基脲可溶于大多数有机溶剂,很容易通过溶剂萃取除去,DIC也因此常用在固态合成中;
3.DIC导致过敏的可能性较低。

EDCEDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)是个可溶于水的碳二亚胺,在酰胺合成中用作羧基的活化试剂,也用于活化磷酸酯基团、蛋白质与核酸的交联和免疫偶连物的制取。使用时的pH范围为4.0-6.0,常和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或N-羟基硫代琥珀酰亚胺连用,以提高偶联效率。有机化学中用EDC和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)使羧酸与醇发生酯化。

物理化学性质:

熔点 :110-115 °C

密度 :0.877 g/mL at 20 °C(lit.)

折射率:n20/D 1.461

储存条件: −20°C

溶解性: 溶于水。2

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学