Взаємодія гідразину, алкіл- або арилгідразинів з 1,3-дикарбонільними сполуками.

цей спосіб застосовують для добування гомологів піразолу. Так, при взаємодії гідразину з ацетилацетоном утворюється 3,5-диметилпіразол:

ЄН,

/ ³ /

7 О // \\

/-, + Н₂К NН₂ ► г¹ хг + 2Н₀0

н

ацеталацетон; 3,5-диметилпіразол

2,4-пентандіон

Глава 32

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Піразол— безбарвна кристалічна речовина зі слабким запахом піридину (т. пл. 70°C, т. кип. 187°C), добре розчиняється у воді, в етанолі, етері.

У неполярних розчинниках існує у формі димерів і тримерів за рахунок утво­рення міжмолекулярних водневих зв'язків.

н

І

N

8+

димер шразолу

тример шразолу

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Кислотність і основність.Кислотно-основні властивості піразолу зумовлені на­явністю в його структурі атомів Нітрогену пірольного і піридинового типів.

о

Н

піразол

атом Нітрогену пірольного типу

атом Нітрогену піридинового типу

За рахунок атома Нітрогену піридинового типу піразол виявляє основні влас­тивості (рК_ВН+ = 2,53), за рахунок атома Нітрогену пірольного типу — слабкі кислотні властивості (рК_а14). Отже, піразол — амфотерна сполука і здатний вступати в реакції як з мінеральними кислотами, так і з лугами, утворюючи при цьому солі:

н

піразолій хлорид

СІ"

шразол

калій піразолід

Солі піразолу — досить стійкі сполуки. їх стабільність зумовлена делокаліза-цією позитивного заряду в катіоні піразолію або негативного заряду в піразолід-аніоні між всіма атомами циклу.

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Наявність у молекулі піразолу рухливого атома Гідрогену ІЧН-групи та основ­ного центру — атома Нітрогену піридинового типу є причиною виявлення про-тотропної, або так званої азольної, таутомерії. Прототропна таутомерія піразолу та його гомологів зумовлена міграцією протона від NH-групи до атома Нітрогену піридинового типу.

Н

Унаслідок таутомерних перетворень положення 3 і 5 у молекулі піразолу рів­ноцінні. Так, 3-метилпіразол і 5-метилпіразол є таутомерними формами однієї і тієї ж сполуки:

СН,

3(5)-метилігіразол

При цьому міграція протона Н⁺ відбувається настільки швидко, що виділити індивідуальні таутомери неможливо. Тому в назвах таких сполук поряд з цифрою, яка вказує положення замісника, у дужках наводиться цифра, що позначає мож­ливість відліку від іншого, хімічно ідентичного атома Нітрогену. Так, зазначену вище сполуку називають 3(5)-метилпіразолом.

реакції з електрофільними реагентами.Через електроноакцепторний вплив ато­ма Нітрогену піридинового типу реакційна здатність піразолу з електрофільними реагентами знижена. Напрям реакцій S_E залежить від природи атакуючого реаген­ту та умов їх проведення.

Алкілювання та ацилювання піразолу відбувається зазвичай з утворенням про­дуктів N-заміщення. Так, при взаємодії піразолу з йодометаном у нейтральному або лужному середовищі утворюється N-метилпіразол:

сн₃—і

N

Н

шразол

н

М-металпіразолій йодид

ІЧ-метилпіразол

Спочатку електрофільний реагент CH₃I атакує атом Нітрогену піридиново­го типу молекули піразолу з утворенням солі — N-метилпіразолій йодиду, яка

Глава 32

відщеплює HI, утворюючи кінцевий продукт реакції. ця реакція перебігає з пере­носом реакційного центру. Аналогічно відбувається ацилювання піразолу.

Реакції піразолу із сильними електрофільними реагентами (нітрування, суль­фування, галогенування) відбуваються з утворенням продуктів заміщення по атому Карбону в положенні 4 (найбільш віддаленому від атомів Нітрогену). Оскільки піразол не виявляє ацидофобних властивостей, нітрування і сульфування його проводять концентрованими нітратною і сульфатною кислотами відповідно. Обидві реакції перебігають через стадію утворення неактивного катіона піразолію.

НЖ>₃ (конц.); і

н

4-штропіразол

НО₃8

// \\

н

4-піразолсульфокислота

Галогенування піразолу проходить порівняно легко.

СІ

І І \\

'. ^ч + на

н

4-хлороігіразол

реакції відновлення.При відновленні піразолу воднем у момент виділення (C₂H₅OH + Na) утворюється частково гідрований продукт — 2-піразолін. Гідру­вання в присутності каталізатора приводить до утворення повністю відновленої похідної — піразолідину.

2Н (N8 + С₂Н₅ОН)

NН

2-піразолін; 3,4-дигідропіразол

2Н₂ (РІ)

н

піразолідин; тетрагідроігіразол

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Піразолін і піразолідин — набагато сильніші основи, ніж піразол. Вони ви­являють властивості вторинних аліфатичних амінів.

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОХІДНІ ПІРАЗОЛУ

5-Піразолон(2-піразолін-5-он). Безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 165°C), добре розчиняється у воді, в етиловому спирті, по­гано — в етері, толуені. 5-Піразолон — таутомерна сполука і може існувати в CH₂-, OH- та NH-формах:

нсг

не—сн

/⁴ ^

О'

нс=сн

/4 5\

С³ ^

⁴

(СН₂-форма) 5-піразолон

(ОН-форма) 5-гідроксипіразсш

(NН-форма) 3-піразолон

У зазначеній рівновазі істотно переважає CH₂-форма, тому в назві сполуки віддають перевагу 5-піразолону.

ядро 5-піразолону входить у структуру ряду лікарських препаратів (антипірину, амідопірину, анальгіну). як вихідну речовину для виготовлення лікарських препа­ратів піразолонового ряду використовують 3-метил-1-феніл-5-піразолон. Уперше сполука була синтезована 1883 року німецьким хіміком-органіком людвігом Кнор-ром з ацетооцтового естеру і фенілгідразину:

СН,

н₂с-с_%

о

ОС₂Н₅

С₆Н₅— ТШ—N11,

-Н₂О

о

н_2/с-

■я

N

юо-с

(ґ

сн

н₂с—с

\

з

ацетооцтовий естер

фешлгідразон ацетооцтового естеру

3-метил-1 -феніл-5-піразолон

3-Метил-1-феніл-5-піразолон, подібно до незаміщеного 5-піразолону, може існувати в трьох таутомерних формах:

^СНз

НО

СН₂-форма

ОН-форма

Ші-форма

Установлено, що в неполярних розчинниках переважає CH₂-форма, а у вод­них розчинах — NH-форма. При взаємодії 3-метил-1-феніл-5-піразолону (у NH-формі) з метилйодидом утворюється 2,3-диметил-1-феніл-5-піразолон (антипірин, феназон).

Людвіг КНОРР (1859-1921)

Німецький хімік-органік. Основні наукові праці присвячені вивченню кето-енольної таутомерії і синтезам на основі ацетооцтового естеру. Відкрив і вивчив (1883) клас піразолів. Роз­робив метод їх одержання на основі циклоконденсації (3-дикарбонільних сполук з гідразинами. Здійснив синтез антипірину (1883), морфоліну (1889). Розробив (1884) метод одержання пі­ролів. Вивчав (з 1889) будову алкалої­дів — кодеїну, морфіну, тебаїну тощо.

Президент Німецького хімічного товариства (1915—1916).

Сн,

Н -ні

3-метил-1-фешл-5-піразолон

2,3-диметил-1-феніл-5-піразолон;

антипірин;

феназон

антипірин(феназон) — безбарвна крис­талічна речовина (т. пл. 114°C), гіркувата на смак, добре розчиняється у воді. Викорис­товується в медицині як жарознижуючий і болезаспокійливий засіб.

У молекулі антипірину атом Гідрогену при атомі Карбону в четвертому положенні піразолінового циклу має значну рухливість. При дії нітритної кислоти він легко замі­щується на нітрозогрупу. Подальше віднов­лення 4-нітрозоантипірину, що утворився, дає 4-аміноантипірин — вихідний продукт у синтезі амідопірину та анальгіну.

Сн,

антипірин

гг=Ч N

4-нітрозоантипірин 4-амшоантипірин

Амідопірин одержують метилюванням 4-аміноантипірину:

сн,

2СН₃—І -2НІ

4- аміноантипірин

амідопірин;

2,3-диметил-4-диметиламіно-1-фенш-5-піразолон

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

Анальгін синтезують за схемою:

,сн, сл

-н₂о

СН₃

(СН₃)₂8О₄

 

4-амшоантипірин

сн

3\

4-бензиліденамшоантипірин

-Н₂0

4-метиламіноантипірин

анальгін; метамізолнатрій;

натрій 2,3-диметил-4-метиламіно-1 -феніл-5-піразолон-5К-метансульфонат

Амідопірин і анальгін (метамізолнатрій) використовують у медицині як жаро­знижуючий і болезаспокійливий засоби, причому в амідопірину сильніше вира­жена жарознижуюча дія, в анальгіну — болезаспокійлива.

ІМІДАЗОЛ

Імідазол (1,3-діазол) — це ізомер піразолу і являє собою гетероарома- тичну систему, в якій атоми Нітрогену (пірольного та піридинового типів) перебувають у положенні 1 і 3.

СПОСОБИ ДОБУВАННЯ

Імідазол та його похідні найчастіше добувають взаємодією 1,2-дикарбоні_льних сполук, амоніаку та альдегідів.

Імідазол синтезують із гліоксалю, амоніаку та формальдегіду:

н

гліоксаль

формалвдегід

СВ.

V

І

н

імідазол

ЗН,0

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Імідазол— безбарвна кристалічна речовина (т. пл. 90°C, т. кип. 256°С), добре розчинна у воді, в етанолі, етері. У неполярних розчинниках імідазол утворює міжмолекулярні водневі зв'язки, причому, на відміну від піразолу, асоціати мають лінійну структуру:

Глава 32

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

За реакційною здатністю імідазол має багато спільного з піразолом. Подіб­но до піразолу, є амфотерною сполукою, виявляючи за рахунок атома Нітрогену пірольного типу слабкі кислотні властивості, а атома Нітрогену піридинового типу — основні.

№ \\

V

імідазолщ-атон

імідазол

імідазолій-катіон

Однак імідазол порівняно з піразолом — сильніша основа (рК_ВН+ = 7,03).

Аналогічно піразолу, для імідазолу та його гомологів характерна прототропна (азольна) таутомерія, унаслідок чого положення 4 і 5 імідазольного циклу рівно­цінні:

4(5) -метилімідазол

Слід зазначити, що електроноакцепторні замісники (—NO2, —SO₃H, —Cl тощо) зміщують таутомерну рівновагу вбік 4-заміщеного ізомеру.

Подібно до піразолу імідазол вступає в реакції з електрофільними реаген­тами.

Так, реакції алкілювання та ацилювання імідазолу перебігають з переносом реакційного центру:

СН,

■№

8-

СН₃—Вг

Вг

-НВг

N

Н

імідазол

н

ІМ-метилімідазолій бромід

N-метилімідазол

Нітрування і сульфування відбувається переважно в положеннях 4 і 5 іміда­зольного циклу. ці реакції проходять дуже важко внаслідок утворення в кислому середовищі малоактивного катіона імідазолію.

П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи

СШ

НЖ>₃ (конц.)

№

Н

імідазол

Н⁺

н

/

—N

Н

імідазошй-катіон

-Н₃О⁺

Н₂8О₄ (конц.)

N

н

4-нітроімідазол

Н0,5

N

ЗВг„

Вг

+ ЗНВг

н

2,4,5-трибромімідазол

Імідазольний цикл досить стійкий до дії окисників (кисню, калій перманганату тощо) і відновників. Проте під дією пероксидів відбувається руйнування циклу з утворенням оксаміду.

н₂о_2> ^'

н °"^С~ -

діамід щавлевої кислоти; оксамід

НАЙВАЖЛИВІШІ ПОХІДНІ ІМІДАЗОЛУ

Важливе значення серед похідних імідазолу мають такі природні сполуки, як алкалоїд пілокарпін, а-амінокислота гістидин і біогенний амін — гістамін.

Гістидин[а-аміно-|3-(4-імідазоліл)-пропіонова кислота]. До складу багатьох білків входить у L-конфігурації.

,сн₂— сн—соон кн₂

Хлороводневу сіль гістидину використовують у медицині для лікування гепа­титів, виразкової хвороби шлунка і дванадцятипалої кишки.

Глава 32

Гістидин перетворюється в гістамін при ферментативному декарбоксилюванні.

,сн₂—сн—соон

N11,,

гістидин

гістамін

Гістамін[4-(2'-аміноетил)імідазол]. є біогенним амі­ном, що бере участь у регуляції життєво важливих функ­цій організму. Зазвичай гістамін перебуває в організмі у вигляді неактивних лабільних комплексів з білками. При деяких патологічних станах (опіки, відмороження, потраплянні в організм хімічних речовин, у тому числі і лікарських препаратів, алергійні захворювання і т. ін.) гістамін виділяється у вільному вигляді. Вільний гістамін має високу активність: викликає спазм гладенької мускулатури, розширює капіляри і збільшує їхню проникність, підсилює секрецію шлункового соку. Відомий ряд лікарських препаратів на основі імідазолу:

клотримазол

(антимікотичний,

антитрихомонадний засіб)

N

сн₂—сн₂—он

метронідазол

(антибактеріальний,

антипротозойний засіб)

(тиреостатичний засіб)

Поиск по сайту: