介紹
4,5-二氰基咪唑（4,5-Dicyanoimidazole，簡稱DCI）是一種白色或灰白色結(jié)晶粉末，分子式為C5H2N4。它在水中幾乎不溶，但可以溶于有機溶劑如乙腈、DMSO和甲醇。它主要作為有機合成中間體，特別是在多肽合成和藥物原料合成中。它也用作核苷亞磷酰胺激活劑，在低核苷酸合成中有應用。此外，它還可以作為催化劑參與氧化、歧化和羰基化等有機合成反應。
圖一 4,5-二氰基咪唑
合成
將3.20g（20mmol）的25%氫氧化鈉水溶液加入N-（氨基甲基）-二氨基馬來腈漿料中。混合物在室溫下攪拌20小時。由此獲得AICN的反應液。作為反應液的HPLC分析的結(jié)果，從面積比的角度來看，獲得了46%的4,5-二氰基咪唑（AICN）、14%的4-氨基-1H-咪唑-5-甲腈和35%的AIC-咪唑鹽。從上述結(jié)果可以看出，當根據(jù)使用通過在醚中與氨水反應獲得的AMD-H時，環(huán)化反應的收率提高，并且可以獲得高純度的AICN。相比之下，可以看出，當通過在醇中與氨反應獲得AMD-H時，環(huán)化反應過程中的副反應增加，AICN的收率較差[1]。
圖二 4,5-二氰基咪唑的合成
將KCN（0.46 mmol，30 mg，13C標記或天然豐度）與甲酸銨（0.06 mmol，4 mg）在甲酰胺（1 ml）中混合，并將混合物在165°C下加熱2小時（參考文獻28）。減壓蒸發(fā)溶劑，蒸發(fā)后用熱水萃取殘余物。然后，使用1H和13CNMR光譜（H2O中10%的D2O）分析產(chǎn)物混合物。通過向粗混合物中加入真實材料（購自Sigma-Aldrich）并記錄1H NMR光譜，以及將粗混合物的13C NMR光譜與真實材料的13C NMR譜進行比較，證實了4,5-二氰基咪唑的形成[2]。
圖三 4,5-二氰基咪唑的合成2
在室溫下將865克二氨基戊腈裝入30升反應器中。向其中加入15.5L二丙二醇二甲醚（DPGDME），并以300rpm攪拌混合物。加入甲酸（1206 mL），將混合物在30°下攪拌45分鐘。在氮氣吹掃下以2升/分鐘的速度將反應器加熱至140°C，以使DPGDME水共沸物在約125°C下蒸餾。將氮氣增加到5L/分鐘，然后增加到10L/分鐘，持續(xù)約2分鐘，然后將氮氣流量減少到2L/分鐘。約3小時后，將反應器冷卻至50°C，并對反應物施加室內(nèi)真空（~45torr）。將反應器的夾套溫度緩慢升至110°C，并在單獨的反應器中收集8.5L餾出物。然后將反應器冷卻至35°C，讓反應物攪拌過夜。然后將反應器加熱至50°C，在約20分鐘內(nèi)加入1121g KHCO，每份100g。在50°C下攪拌混合物，直至起泡速度減慢。然后加入22.2g甲基三丁基氯化銨（MTBAC）和1020mL 4-氯芐基氯。將反應置于120托的真空下，將反應物緩慢加熱至115°C。共沸物蒸餾后，在115°加熱約7小時的同時去除真空。將反應器冷卻至35°C并攪拌過夜。然后將反應物置于真空（57mm Hg）下，將反應器加熱至95°C。除去約4.2L液體餾出物，反應器在沒有進一步真空和加熱的情況下冷卻至55°C。在20分鐘內(nèi)通過反應器的頂部頸部添加14.4L水。攪拌速率增加到400rpm約30分鐘。白固體通過底部排水管過濾到帶有側(cè)排放的布氏漏斗中，真空干燥后得到4,5-二氰基咪唑[3]。
圖四 4,5-二氰基咪唑的合成3
注意事項
4,5-二氰基咪唑是一種具有中等毒性的有機化合物，它對皮膚有刺激作用（類別2），對眼睛造成嚴重損傷（類別1），并且具有特異性靶器官系統(tǒng)毒性（一次接觸）類別3。在使用時，應采取適當?shù)膫€人防護措施，如穿戴防護手套和眼罩，并確保良好的通風。一旦發(fā)生意外接觸，應立即用大量水清洗受影響的皮膚或眼睛，并尋求醫(yī)療幫助。儲存和處置時也應遵守嚴格的安全規(guī)程，以防止對環(huán)境和人體健康造成潛在風險。
參考文獻
[1]TAKASE ,Mitsuru,KOMATSU , et al.METHOD FOR PRODUCTION OF N-(2-AMINO-1,2-DICYANOVINYL)IMIDATES AND METHOD FOR PRODUCTION OF AMINOIMIDAZOLE DERIVATIVES[P].EP08740560,2011-10-12.
[2]Ziwei L ,LongFei W ,Jianfeng X , et al.Harnessing chemical energy for the activation and joining of prebiotic building blocks.[J].Nature chemistry,2020,12(11):1-6.
[3]WALKER ,Daniel,SFERDEAN , et al.PROCESS FOR PREPARING 1-(4-CHLOROBENZYL)-1H-IMIDAZOLE-4,5-DICARBOXAMIDE[P].US2023023965,2023-12-07.