Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

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 + 00

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

 


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 (рКВН+ = 2,53), за рахунок атома Нітрогену пірольного типу — слабкі кислотні властивості (рКа14). 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



 



н піразолій-катіон

шразолід-ашон

 


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 SE 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

н піразолш-катіон

НО38

Н24 (олеум);
2О

// \\

н

4-піразолсульфокислота

Галогенування піразолу проходить порівняно легко.

СІ

І І \\

'. ^ч + на


н

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

І н

2-піразолін; 3,4-дигідропіразол

шразол

2 (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:


(н ч//

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,

2О


о


н2/с-


■я

N


юо-с



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,

Глава 32

сн,
■сн,
N
О
Н


антипірин



О

гг=Ч N


4-нітрозоантипірин 4-амшоантипірин

(СН3)2К О

Амідопірин одержують метилюванням 4-аміноантипірину:

СН3

сн,

-сн,

2СН3—І -2НІ


4- аміноантипірин


амідопірин;

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


П'яти-та ШеСтиЧЛеннІ ГетерОЦиКЛІЧнІ СПОЛУКи



 


Н^К

Анальгін синтезують за схемою:

,сн, сл

2о


СН3


(СН3)24


 


4-амшоантипірин

сн

3\


4-бензиліденамшоантипірин



20


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-дикарбонільних сполук, амоніаку та альдегідів.

Імідазол синтезують із гліоксалю, амоніаку та формальдегіду:


н


гліоксаль


 

н

 

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 (рКВН+ = 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+

■№


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.)


N Н 4-імідазолсульфокислота Імідазол легко утворює 2,4,5-тригалогенозаміщені продукти при взаємодії з бромом у воді, хлороформі або етері та йодом у водному розчині лугу:

Н

імідазол


Н+


н

/

—N

Н

імідазошй-катіон


3О+


Н24 (конц.)


N

н

4-нітроімідазол

Н0,5


 


N


ЗВг„


Вг


+ ЗНВг


Н імідазол

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
СО2І

н2о2> ^'

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


сн2— сн2

Гістидин перетворюється в гістамін при ферментативному декарбоксилюванні.

фермент -со,

,сн2—сн—соон

N11,,


гістидин


гістамін


,сн2—сн2

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)


 

мікоспор (протигрибковий засіб)    
    сн2 СН—^Л^СІ
  сі- ^ ? а ^сн2
    СІ міконазол (протигрибковий, антибактеріальний засіб)
N   СН3>Щ— С
Н8-Ф   сн3кн—с^к^
сн3   о ' с2н5
мерказоліл; тіамазол   етимізол (дихальний аналептик)

(тиреостатичний засіб)





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.