Пятичленные гетероциклы с двумя и более гетероатомами

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Соединения этого класса ароматических соединений содержат один или более атомов азота в гетероциклическом ядре и имеют общее название азолы. Различаются они по природе второго гетероатома: оксазол, тиозол, имидозол, пиразол, триозол (с тремя атомами азота), тетразол (с четырьмя атомами азота) и т.д.

Если в формулах фурана, тиофена или пиррола заменить группу СН атомов азота, то получатся формулы важнейших представителей азолов.

Фурану соответствует два соединения – оксазол и изоксазол:

Тиофену отвечают тиазол и изотиазол:

Пирролу соответствует диазолы – пиразол и имидазол:

Пиразол

Номенклатура производных пиразола основана на принятой для производных пиррола.

Нумерацию начинают с атома азота иминогруппы и продолжают в направлении второго атома азота.

Пиразол (кристаллическое вещество, т.пл.70°C) и его производные найдены в природе. Они получаются синтетически и находят широкое применение в качестве лекарственных препаратов и красителей.

Пиразол образуется при действии диазометана на ацетилен:

HC CH HC - CH

HC N HC N \ / N NH Химические свойства.1. Пиразол является основанием. Он устойчив к действию окислителей, а также кислот и щелочей. В противоположность пирролу он нитруется и сульфируется соответствующими кислотами в положение 4, т.е. не проявляет ацидофобных свойств.4-Аминопиразол получается восстановлением 4–нитропроизводного, он способен диазотироваться и сочетаться с солями диазония: HC CH H2SO4 || + || + HNO3 —→ O2N – C – CH + H2O HC N || || \ / HC N NH \ / NH | [H] |4-нитропиразол Н2N – C – CH || || HC N \ / NH 4-аминопиразол Водородом в момент выделения (натрий и спирт) пиразол медленно восстанавливается в дегидропроизводное пиразолин: HC—CH HC — CH Н2C—СН2 || || | || | | HC N HC N H2C NH \ / \ / \ / NH NH NH пиразол пиразолин пиразолидин Пиразолин - более сильное основание, чем пиразол. Легко окисляется. Пиразолон и его производные.Пиразолону отвечают важные производные группы пиразолона: H2C—CH | || OC N \ / NH Производные пиразолона легко получаются конденсацией замещенных гидразинов с эфирами ß -кетонокислот или присоединением к дикетену. При конденсации фенилгидразина с ацетоуксусным эфиром с отщеплением воды и спирта образуется 1–фенил–3метилпиразолон–5 (Кнорр, 1883г.)

Имидазол

Имидазол– органическое соединение класса гетероциклов, пятичленный цикл с двумя атомами азота и тремя атомамиуглерода в цикле, изомерен пиразолу. В незамещенном имидазоле положения 4 и 5 (атомы углерода) равноценны, вследствие таутомерии. Ароматичен, реагирует с солями диазония (сочетание).Нитруется и сульфируется только в кислой среде в положение 4, галогены в щелочной среде вступают по положению 2, в кислой - по положению 4.Легко алкилируется и ацилируется по иминному N, раскрывает цикл при взаимодействии с растворами сильных кислот и пероксидов.Катализирует гидролиз трудноомыляемых сложных эфиров и амидов карбоновых кислот. На основе имидазола производят большое количество различных ионных жидкостей.

Впервые имидазол был получен Генрихом Дебюсом в 1858 г. конденсацией глиоксаля с аммиаком и формальдегидом, этот метод может использоваться и в синтезе замещенных имидазолов:

В лабораторной практике имидазол синтезируют декарбоксилированием 4, 5-имидазолдикарбоновой кислоты, получаемой окислением бензимидазола.

Пятичленные гетероциклы с двумя разными гетероатомами

Тиазол

Тиазол– (температура кипения 117°C) гетероциклическое соединение, аналог тиофена, содержащий вместо CH-группы в положении 3 атом азота. Тиазол представляет собой бесцветную жидкость с запахом пиридина. Тиазол растворим в воде и в органических растворителях. Как и молекулы других азолов, молекула тиазола обладает гетероароматической 6π -электронной системой. По своим химическим свойствам тиазол приближается к пиридину и тиофену. Тиазол вступает в реакции электрофильного замещения, но его реакционноспособность снижается вследствие N-протонирования или комплексообразования с кислотами Льюиса. Однако в отсутствие кислот Льюиса реакции электрофильного замещения, в частности, нитрование в среде уксусного ангидрида и бромирование в бензоле, идут в положение 5 по механизму образования σ -комплекса. При этом реакционноспособность уменьшается в ряду 5- > 2- > 4-положение.

Также возможно протекание реакций по илидному механизму, например, реакция изотопного обмена:

Тиазол вступает также в реакции нуклеофильного замещения. Легче всего замещение идёт в положение 2 по механизму реакции Чичибабина, например, замещение атома водорода на аминогруппу и реакции металлирования.

С образованием N-оксидов по атому азота происходит образование тиазола. Тиазол устойчив к восстановителям, например к водороду в момент выделения и в присутствии катализаторов. В то же время он реагирует с сильными восстановителями: никель Ренея разрушает молекулу тиазола с десульфуризацией и образованием алифатических соединений, а борогидрид натрия NaBH₄превращает его в тетрагидротиазол.

Основные методы синтеза тиазола и его замещенных: взаимодействие a-галогенкетонов или a-галогенальдегидов с тиоамидами, циклизация a-тиоцианокетонов под действием водных растворов кислот или безводного НСl либо РОСl₃, взаимодейтвие ациламинокарбонильных соед. с P₂S₅, напр.:

Синтез тиазола и его производных осуществляется из аминотиолов и из тиоамидов по общей схеме:

Некоторые производные тиазола являются лекарственными препаратами: 2-сульфаниламидотиазол (норсульфазол) и 2-(N-о-карбоксибензоилсульфанил) амидотиазол (фталазол). Тиазолидиновый цикл является структурными фрагментом молекулы пенициллина и его полусинтетических аналогов. Цикл тиазола входит в составтиамина.

Некоторые окрашенные производные тиазола являются красителями.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒