N,N'-dicyclohexylcarbodi-imide

De standaardmethode voor de bereiding van carbodi-imiden is door de dehydratie van het corresponderende ureum of thio-ureum; in dit geval is dat dicyclohexylureum of dicyclohexylthio-ureum. De dehydratie van dicyclohexylureum (dat gemakkelijk te bereiden is uit dicyclohexylamine en ureum) gebeurt op kamertemperatuur met 4-tolueensulfonylchloride in aanwezigheid van een base, zoals een pyridine.[1]

N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide wordt veel in de organische synthese gebruikt voor reacties van carbonzuren met amines of alcoholen. Het carbodi-imide activeert een carbonzuur omdat een van de stikstofatomen geprotoneerd kan worden, waardoor op het centrale koolstofatoom van N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide een elektrofiel centrum ontstaat. Het ontstane carboxylaat kan hierop als nucleofiel aanvallen. Hierdoor ontstaat een betere leaving group. Het amine kan nu aanvallen op de carbonylgroep en dicyclohexylureum wordt (na intermoleculaire protonentransfer) uitgestoten. Formeel fungeert N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide dus ook als dehydratiereagens dat het water opneemt dat bij de reactie vrijkomt:

${\displaystyle \mathrm {RCOOH\ +\ R'NH_{2}\ +\ (C_{6}H_{11}N)_{2}C\ \longrightarrow \ RCONHR'\ +\ (C_{6}H_{11}NH)_{2}CO} }$

De estervorming met N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide als koppelingsreagens staat bekend als de Steglich-verestering. Ze vereist een katalytische hoeveelheid DMAP om omlegging te voorkomen:

Steglich-verestering

Het reactiemechanisme is analoog aan dat van de amidevorming: de nucleofiele aanval gebeurt nu door het alcohol.[2]

Dergelijke reacties kunnen met N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide onder milde omstandigheden uitgevoerd worden, gewoonlijk reeds op kamertemperatuur, en zijn geschikt voor labiele verbindingen die men in andere methodes niet kan gebruiken. Dat maakt N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide zeer geschikt voor de koppeling van aminozuren bij de stapsgewijze synthese van peptiden. De stof activeert een eerste aminozuur. De koppeling gebeurt door een nucleofiele aanval door de aminogroep van het tweede aminozuur, waarbij opnieuw dicyclohexylureum vrijkomt.

N,N′-dicyclohexylcarbodi-imide is het beste koppelingsreagens voor de synthese van peptiden. Het heeft wel als nadelen dat het bij kamertemperatuur vast is. Bovendien is het een sterk allergeen. De stof is tevens toxisch en corrosief. Als alternatief kan N,N′-di-isopropylcarbodi-imide (DIC) gebruikt worden: dat is een vloeistof en niet allergeen.

• (en) MSDS van N,N'-dicyclohexylcarbodi-imide
• (en) Gegevens van N,N'-dicyclohexylcarbodi-imide in de GESTIS-stoffendatabank van het Duitse Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) (JavaScript vereist)
• Chemicalland21.com