N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミドとは？意味をやさしく解説

N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド (DCC) について

N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド、通称DCCは、分子式C13H22N2で表される有機化合物です。この化合物は、特にペプチド合成の分野でアミノ酸カップリングや脱水縮合の反応に広く利用されています。DCCは標準状態で刺激臭のある白色結晶の形で存在しており、その低い融点により、取り扱いやすくするためにしばしば加熱して溶融状態で使用されます。

DCCは、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒に対して高い溶解度を示しますが、水には不溶です。このため、DCCは水を含まない条件下での化学反応に非常に適しています。

構造とスペクトル特性

DCCの構造中には、カルボジイミド基（N=C=N）が含まれており、この部分は直線的な構造を形成しています。このカルボジイミドの特徴を示す主要な共鳴構造が存在し、これによりDCCの反応機構の理解が深まります。具体的には、DCCのN=C=N結合は赤外分光スペクトルにおいて2117 cm−1で特有の吸収を示します。また、15N NMRや13C NMRの分析によって、各種の化学シフトも観察されています。

合成方法

DCCの合成には複数の方法があります。たとえば、Pri-Baraらは酢酸パラジウム(II)、ヨウ素、および酸素を用いてシクロヘキシルアミンとクロヘキシルイソシアニドをカップリングさせる方法を開発し、収率は最大67%に達しました。また、Tangらは二つのイソシアン酸塩を用いて反応を促進するアイデアを提供し、収率92%という結果を出しています。さらに、Jaszayらは、相間移動触媒を用いてジシクロヘキシル尿素からDCCを合成することにも成功しています。

反応性

DCCは、アミド、ケトン、ニトリルを合成する脱水リagentとしての役割を果たします。この過程で、DCCは水と反応し、非水溶性のジシクロヘキシル尿素（DCU）を生成します。また、DCCは第二級アルコールのワルデン反転にも使われることがあり、鹸化反応を通じて立体化学的な変化を引き起こすことが可能です。

フィッツナー・モファット酸化

DCCはフィッツナー・モファット酸化という手法にも関連しています。この方法はアルコールをアルデヒドやケトンに酸化するために使用され、通常、DMSO中でDCCとプロトン供与体と共に反応させます。このプロセスは金属触媒が必要ないため、過剰な酸化を防ぐという利点があります。

アルコールの脱水

DCCを使用してアルコールを脱水することも可能です。この反応では、O-アシルウレアの中間体を経て、対応するアルケンが生成されます。これにより、新たな炭素-炭素結合が形成されるのです。

ペプチド合成における利用

DCCはペプチドカップリングにおいても重要な役割を果たします。特に、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基（Fmoc基）を使用したペプチド固相合成においてN末端を結合点として利用することが一般的です。DCCはカルボキシレート基を活性化し、求核攻撃を促進することでペプチド結合の形成を助けます。

このような手法は広く用いられていますが、反応副産物として生成されるジシクロヘキシル尿素の除去が難しいことが課題であり、そのためDCCに変わる新しいタイプの縮合剤が開発されています。

安全性

DCCは非常にアレルギーを引き起こすとの報告があり、皮膚に発疹を引き起こすこともあるため、取り扱いには注意が必要です。

N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド