カルボニルジイミダゾール

カルボニルジイミダゾール (CDI) の概要

カルボニルジイミダゾール（Carbonyldiimidazole、略称CDI）は、主にペプチド合成や有機合成の際にアミノ酸のカップリング剤として利用される重要な試薬です。この化合物は、特にその高い反応性と多用途性から、多くの化学反応で広く使用されています。CDIは、イミダゾール環を含む化合物で、化学式は Im2C=O で表されます。

調製方法

CDIの合成は、ホスゲンとイミダゾールの反応によって行われます。この反応では、4当量のイミダゾールが必要とされ、副生成物に塩化イミダゾリウムが生じます。反応後に溶媒を取り除くことで、おおよそ90%の収率で結晶性のCDIを得ることが可能です。また、1-（トリメチルシリル）イミダゾールを用いることもありますが、こちらは原料の入手が難しいため、特に利点はないとされています。反応式は以下のようになります。

```
4 ImH + Cl2C=O → Im2C=O + 2 ImH·HCl
```

CDIは水と反応することで容易に加水分解し、イミダゾールと二酸化炭素を形成します。この反応により生成される二酸化炭素の量を測定することで、CDIの純度を定量的に評価することができます。

```
Im2C=O + H2O → 2 ImH + CO2
```

有機合成における応用

CDIは有機合成において、特にアルコールやアミンを様々な化合物（カルバメート、エステル、尿素、炭酸エステルなど）に変換するために利用されます。一般的な反応式は次の通りです。

```
Im2C=O + HX → ImC(=O)X + ImH (X = OR, NRR')
```

この化合物は、カルボン酸誘導体におけるアシル基移動反応に近い性質を持っています。CDIの反応性はカルボン酸クロリドに似ていますが、取り扱いが簡便で多様な用途に適用される点が優れています。特にペプチド合成の初期段階では、CDIを用いてイミダゾール誘導体を作成し、この反応を利用してカップリングを行います。生成した副生物の二酸化炭素とイミダゾールは無害であり、反応条件が穏やかなため、アミノ酸のラセミ化がほとんど起こりません。

さらに、アルコールとの反応においては、加熱またはナトリウムエトキシドなどの求核剤が必要です。一般的に高い収率が得られることが多く、広範囲な適用が可能です。

他の応用例

カルボニルジイミダゾールは、他のさまざまな化合物との反応にも使用されます。例えば、カルボン酸を使うことで酸無水物を合成したり、グリコシド結合を形成することもできます。反応の平衡を調整することで、生成物を効果的に得ることができます。また、ギ酸との反応により、イミダゾール環がホルミル化され、この生成物はホルミル化試薬として使用され、加熱によって再びイミダゾールが再生されます。CDIはまた、ウィッティヒ反応にも利用され、α,β-不飽和ケトンやアルデヒドの合成に役立つ貴重な試薬です。

"""
Ph3P=CHR + R'C(=O)Im → Ph3P+−CHR−C(=O)R' + Im−
Ph3P+−CHR−C(=O)R + Ph3P=CHR → Ph3P=CR−C(=O)R' + Ph3P+−CH2R
"""

さらに、CDIは過カルボン酸の生成にも用いられ、マロン酸エステルとの反応ではマクロライド系抗生物質の合成に重要な役割を果たします。熱や化学試薬との反応によって、新しい化学構造を持つ化合物が得られることから、CDIは化学合成分野において不可欠な試薬として位置付けられています。具体的に、CDIは以下のような反応にも関与します。

```
ImC(=O)R + Mg(OC(=O)CHR'C(=O)R'')2 → RC(=O)CHR'C(=O)R
```

これにより、化学界におけるカルボニルジイミダゾールの重要性と多様性が際立っています。

もう一度検索