N,N'-Diciclohexilcarbodiimida

N,N′-Diciclohexilcarbodiimida (DCC o DCCD) es un compuesto orgánico con la fórmula química (C₆H₁₁N)₂C. Es un sólido blanco ceroso con un olor dulce. Su uso principal es acoplar aminoácidos durante la síntesis de péptidos artificiales. El bajo punto de fusión de este material permite fundirlo para facilitar su manipulación. Es muy soluble en diclorometano, tetrahidrofurano, acetonitrilo y dimetilformamida, pero insoluble en agua.

Estructura y espectroscopia

El núcleo C−N=C=N−C de las carbodiimidas (N=C=N) es lineal y está relacionado con la estructura del aleno. La molécula tiene simetría C2 idealizada.

La fracción N=C=N proporciona una firma espectroscópica IR característica a 2117 cm⁻¹. El espectro de RMN ¹⁵N muestra un desplazamiento característico de 275 ppm en el campo superior del ácido nítrico y el espectro de RMN ¹³C presenta un pico a aproximadamente 139 ppm en el campo inferior del TMS.

Preparación

El DCC se produce mediante la descarboxilación de ciclohexilisocianato utilizando óxidos de fosfina como catalizador:

2 C₆H₁₁NCO → (C₆H₁₁N)₂C + CO₂

Los catalizadores alternativos para esta conversión incluyen el OP(MeNCH₂CH₂)₃N, altamente nucleofílico.

Otros métodos

De interés académico, se pueden utilizar acetato de paladio, yodo y oxígeno para acoplar ciclohexilamina y ciclohexilisocianuro. Por esta vía se han conseguido rendimientos de hasta el 67%:

C₆H₁₁NC + C₆H₁₁NH₂ + O₂ → (C₆H₁₁N)₂C + H₂O

DCC también se ha preparado desde la diciclohexylurea utilizando un catalizador de transferencia de fase. El cloruro de benzyl triethylammonium y el carbonato de potasio reaccionan en tolueno en presencia de cloruro de benzyl triethylammonium para dar DCC en un rendimiento del 50%.

Reacciones

Formación de amidas, péptidos y ésteres

DCC es un agente deshidratante para la preparación de amidas, cetonas y nitrilos. En estas reacciones, la DCC se hidrata para formar diciclohexilurea (DCU), un compuesto que es casi insoluble en la mayoría de los disolventes orgánicos e insoluble en agua. De este modo, la mayor parte del DCU se elimina fácilmente mediante filtración, aunque los últimos rastros pueden ser difíciles de eliminar de los productos no polares. DCC también se puede utilizar para invertir alcoholes secundarios. En la esterificación de Steglich, los alcoholes, incluidos incluso algunos alcoholes terciarios, se pueden esterificar utilizando un ácido carboxílico en presencia de DCC y una cantidad catalítica de DMAP.

En la síntesis de proteínas (como los sintetizadores de estado sólido Fmoc), el extremo N se utiliza a menudo como sitio de unión en el que se añaden los monómeros de aminoácidos. Para mejorar la electrofilia del grupo carboxilato, primero se debe "activar" el oxígeno cargado negativamente. en un mejor grupo saliente. Para este propósito se utiliza DCC. El oxígeno cargado negativamente actuará como nucleófilo, atacando el carbono central del DCC. DCC se une temporalmente al grupo carboxilato anterior formando un intermedio altamente electrófilo, lo que hace que el ataque nucleofílico por parte del grupo amino terminal sobre el péptido en crecimiento sea más eficiente.

Oxidación de Moffatt

En combinación con dimetilsulfóxido (DMSO), el DCC produce la oxidación de Pfitzner-Moffatt. Este procedimiento se utiliza para la oxidación de alcoholes a aldehídos y cetonas. A diferencia de las oxidaciones mediadas por metales, como la oxidación de Jones, las condiciones de reacción son lo suficientemente suaves como para evitar la sobreoxidación de aldehídos a ácidos carboxílicos. Generalmente, se dejan reaccionar durante la noche a temperatura ambiente tres equivalentes de DCC y 0,5 equivalentes de fuente de protones en DMSO. La reacción se detiene con ácido.

Otras reacciones

• La reacción de un ácido con peróxido de hidrógeno en presencia de DCC conduce a la formación de la vinculación de peróxido.
• Los alcoholes también pueden deshidratarse usando DCC. Esta reacción procede por primera vez dando O-acylurea intermedia, que luego es hidrogenolyzed para producir el alkene correspondiente:

RCHOHCH₂R′ + (C₆H₁₁N)₂C → RCH=CHR + (C₆H₁₁NH)₂CO

• Los alcoholes secundarios pueden ser invertidos estereoquímicamente por la formación de un ester de formal seguido de la saponificación. El alcohol secundario se mezcla directamente con DCC, ácido férmico y una base fuerte como la metodoxia sodio.
• En presencia de DMAP, DCC auto-condena dos moléculas de ácido feniláctico y sus derivados sustituidos para producir una cetona bisbenzyl.

Acción biológica

DCC es un inhibidor clásico de la ATP sintasa. DCC inhibe la ATP sintasa uniéndose a una de las subunidades c y provocando un impedimento estérico de la rotación de la subunidad F_O.

Seguridad

El DCC es un potente alérgeno y sensibilizador que a menudo causa erupciones cutáneas.