Азолы. Азолы, содержащие два гетероатома

1. Химия гетероциклических соединений

ЛЕКЦИЯ 8
Азолы

2.

Азолы, содержащие два гетероатома: 1,2-азолы и 1,3-азолы
N
N
N
H
N
H
пиразол
N
имидазол
N
N
N
O
оксазол
O
изоксазол
S
S
тиазол
изотиазол
Азолы, содержащие три и четыре гетероатома
N
N
N
N
N
H
N
H
1,2,3-триазол
1,2,4-триазол
N
N
N
O
1,2,3-оксадиазол
N
N
O
1,2,4-оксадиазол
N
N
N O
O
1,2,5-оксадиазол
1,3,4-оксадиазол 2

3.

Синтез пиразола
Из 1,3-дикарбонильных соединений и гидразина
R''
R
NH2-NH2
R''
R'
O
R
N
-2HOH
O
R'
N
H
Синтез изоксазола
Взаимодействие гидроксиламина с b-дикарбонильными соединениями
Ph
Ph
NH2-OH
Ph
Ph
O
Ph
-2HOH
O
N
O
Ph
Синтез оксазола
N-OH
H3C
O
NH-C(O)CH3
2 AcOAc, AcOH, Zn
-2(CH3COO)2Zn
оксим
пировиноградного
альдегда
R
O
N
SOCl2
-2HCl, -2SO2
CH3
O
H3C
3

4.

Синтез имидазола
Взаимодействие этилендиамина со спиртами, альдегидами,
кислотами или сложными эфирами при 400 °С в присут. Pt/Al2O3.
NH2
O
+
NH2
N
OH
R
R
N
H
Из глиоксаля, формальдегида и аммиака
O
H +
O
H
H
+ 2 NH3
CH3COOH
N
H
O
H
N
Синтез тиазола
Взаимодействие a-галогенкетонов или a-галогенальдегидов с тиоамидами
CHO
N
NH
+
R
Cl
SH
S
-HOH, -HCl
R
4

5.

Строение азолов
N
N
H
N+ NH
N
-
+ NH
-
N
N
+ NH
+ NH
-
N+
N
H
5

6.

Основность, кислотность
Основность азолов
в сравнении с пиридином
N
N
N
N
H
N
S
O
7.1
5.2
2.5
0.8
анилин 4.6
алиф. амины 9-10
Имидазол рКа 14.2
Пиррол
рКа 17.5
6

7.

Гидролиз амидной связи
под действием химотрипсина
Амфотерность имидазола играет центральную
роль в деятельности некоторых ферментов,
содержащих имидазольное кольцо гистидина,
например пищеварительного фермента
химотрипсина, который отвечает за гидролиз
амидных связей пептидов в тонкой кишке:
фермент переносит протон из одного
положения в другое, что обеспечивается
амбидентным характером имидазольного
ядра.
7

8.

Реакции алкилирования
N
MeI, 20 oC
Me IN +
N
H
Me
N
-HI
N
H
N
N
Me IN +
MeI, 20 oC
S
S
Реакции ацилирования
R
O
RC(O)Cl
N
N
N
N
N
R'
+
N
O
R'
R'
R
Расщепление цикла
R
R
2
R
3
M, NH3
1
R
EtOH
NH2
R
1
R
2
R
1
H2, Ni/Re
R
O
2
N
3
R
3
O
NH2
O
Реакции метильных производных
N
N
H
N
C6H5CHO
CH3
ZnCl2
N
H
CH=CH-C6H5
8

9.

Электрофильное замещение в 1,2-азолах
HNO3
N
O2N
N
N
H
N
H
4-нитропиразол
Br2
Br
HO3S
N
N
H
N
4-бромпиразол
N
H
4-пиразолсульфокислота
N
HNO3
O2N
N
O
O
4-нитропиразол
Br2
Br
HO3S
N
O
N
4-бромпиразол
O
4-пиразолсульфокислота
9

10.

Электрофильное замещение в 1,3-азолах
N
HNO3
N
O2N
N
H
N
H
4(5)-нитроимидазол
Br2
Ph-N2
+
Br
Ph
N N
N
N
N
H
4(5)-бромимидазол
N
H
2-(фенилазо)имидазол
HO3S
+ R
N
N
O2N
O
N
H2SO4
4-оксазолсульфокислота
R
Ph-N2
образование илидов
Ph N N
Производные тиазола обычно с
трудом вступают в реакции
электрофильного замещения,
что обусловлено Nпротонированием или
комплексообразованием
с кислотами Льюиса в условиях
реакции. Незамещенный тиазол не
вступает в реакцию нитрования
даже при использовании азотной
кислоты в олеуме при 160 0С
O
HNO3
4-нитрооксазол
N
+
O
Br2
N
Br
O
4-(фенилазо)оксазол
N
N
O
4-бромоксазол
10

11.

Биологически активные вещества –
производные азолов
NaO
Cl
S
CH3
-
N
CH3
OH
S
H3C
CH3
N
O
+
N
N
O
O
NH2
N
N
CH3
Анальгин - анальгезирующее,
противовоспалительное,
жаропонижающее средство.
тиамин (витамин В1)
NH2
O
0
180 C
N
+
NH2
HO
N
H
дибазол
Гипотензивный препарат
H2N
Гистидин –
незаменимая аминокислота
H2N
COOH
HN
N
гистидин
декарбоксилаза
HN
N
гистамин
11

12.

Пиразолоновые красители
Тартразин – пищевой краситель, разрешен к применению в пищевой
промышленности с обязательным указанием на упаковке наличия в продукте
N N
HO
NaO3S
N N
OH
HO
CH3
N
N
CH3
N
N
C6H4SO3Na
Светопрочный желтый G
Ph
Эриохромовый красный В –
краситель, применяемый для
комплексонометрического титрования
Применяется в полиграфической и лакокрасочной
промышленности, а также для производства водных
пигментных паст для текстильной печати
12

13.

Применение азолов в сельском хозяйстве
Cl
Фунгафлор (имизалил) используют при
выращивании роз и бегоний, а также огурцов,
помидоров, кабачков и дынь под стеклом.
Эффективен против мучнистой росы.
Cl
O
N
N
O
Cl
O
N
N
Байлетон (Триадимефон) –
один из первых фунгицидов группы
триазолов. Высокоактивен против
ржавчины и мучнистой росы.
N
13

14.

Курс лекций является частью учебно-методического комплекса
«Химия гетероциклических соединений»
автор:
Носова Эмилия Владимировна, д.х.н., доцент кафедры органической и биомолекулярной
химии ХТИ УрФУ
лектор
Учебно-методический комплекс подготовлен на кафедре органической химии
химико-технологического института УрФУ
Никакая часть презентации не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения авторов
14 11