二环已基碳二亚胺

二环己基碳二亚胺（Dicyclohexylcarbodiimide, DCC）

1. 化学结构与基本性质

• 化学式：C₁₃H₂₂N₂

• 结构式：
  

  • 由两个环己基基团连接至碳二亚胺（N=C=N）核心。

• 物理性质：

  • 外观：白色至淡黄色结晶或粉末。

  • 熔点：34–36°C。

  • 沸点：154–156°C（2 mmHg）。

  • 溶解性：易溶于二氯甲烷、THF、DMF等有机溶剂，难溶于水。

2. 主要用途

（1）脱水缩合剂

• 酰胺键形成：催化羧酸与胺的缩合反应生成酰胺，广泛用于多肽合成。
  反应机理：

  1. DCC与羧酸反应生成高活性的O-酰基异脲中间体。

  2. 胺亲核进攻中间体，形成酰胺并释放副产物二环己基脲（DCU）。
     示例反应：

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  RCOOH + R'NH₂ + DCC → RCONHR' + DCU  

• 酯化反应：促进羧酸与醇生成酯（需酸催化，如DMAP）。

（2）活化羧酸

• 用于制备活性酯（如NHS酯）、混合酸酐等，增强羧酸的反应性。

（3）其他应用

• 交联剂：在材料科学中用于聚合物交联。

• 蛋白质修饰：活化羧酸基团以连接荧光标记或生物素。

3. 操作注意事项

• 毒性：

  • 皮肤/眼睛刺激：接触可能引发炎症，操作时需佩戴手套和护目镜。

  • 吸入风险：粉末可能引起呼吸道刺激，应在通风橱中使用。

• 副产物处理：

  • 反应后生成的DCU难溶于多数溶剂，需通过过滤或柱色谱去除。

• 稳定性：

  • 对湿气敏感，需干燥储存（密封，4°C避光）。

  • 长期存放可能分解，建议现用现配。

4. 替代试剂

• EDC（1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亚胺）：

  • 水溶性更好，副产物（脲衍生物）易通过萃取去除，适合生物共轭反应。

• DIC（二异丙基碳二亚胺）：

  • 副产物（二异丙基脲）溶解性更佳，适合固相合成。

5. 优化反应条件

• 协同试剂：

  • 加入DMAP（4-二甲氨基吡啶）或HOBt（羟基苯并三唑）可提高反应速率，减少外消旋化（尤其在肽合成中）。

• 溶剂选择：

  • 常用无水溶剂：二氯甲烷、THF、DMF。

• 淬灭方法：

  • 反应结束后，加入少量醋酸或水淬灭过量DCC，再过滤除去DCU。

6. 典型应用实例

• 多肽合成：

  • 在Boc或Fmoc固相合成中，DCC与HOBt联用活化氨基酸羧酸端。

• 药物合成：

  • 如抗病毒药物奥司他韦（Tamiflu）的中间体制备。

• 材料修饰：

  • 将功能基团（如荧光分子）共价连接到聚合物表面。

7. 安全与储存

• 储存条件：

  • 密封避光，置于干燥器中，-20°C长期保存。

• 泄漏处理：

  • 用砂土吸附后按化学废弃物处置，避免直接接触皮肤。

总结

DCC是经典的脱水缩合剂，在多肽合成和有机合成中不可或缺，但其副产物难处理且具刺激性。现代实验室常选用EDC或DIC作为更友好的替代品。使用时需严格防护，优化反应条件可提高效率并减少副反应。