Imidazol

L'imidazol est un composé organique aromatique hétérocyclique du du . Il est encore classifié comme alcaloïde . L'imidazol se rapporte au composé C₃H₄N₂ de parent, tandis que les imidazols sont une classe des heterocycles avec la structure semblable d'anneau mais les substituants variables. Ce système d'anneau est présent dans les blocs constitutifs biologiques importants tels que l'histidine , et l'histamine relative d'hormone. L'imidazol peut agir en tant que base et comme acide faible . L'imidazol existe sous deux formes tautomères du avec l'atome de l'hydrogène se déplaçant entre deux de drogues de Nitrogens beaucoup contiennent un anneau d'imidazol, tel que les drogues antifongiques et le Nitroimidazole .

Découverte

L'imidazol a été synthétisé la première fois par H. Debus en 1858, mais de divers dérivés d'imidazol avaient été découverts dès le 1840s. Sa synthèse, comme montrée ci-dessous, a employé le glyoxal et le formaldéhyde en ammoniaque pour former l'imidazol. Cette synthèse, tout en produisant les rendements relativement bas, est encore employée pour créer les imidazols C-substitués.
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Dans une modification de la micro-onde les réactifs sont Benzil , formaldéhyde et ammoniaque en acide acétique glaciaire formant le triphenylimidazole (Lophine) du 2.

Préparation

L'imidazol peut être synthétisé par de nombreuses méthodes sans compter que la méthode de Debus. Plusieurs de ces synthèses peuvent également être appliquées à différents imidazols et dérivés substitués d'imidazol simplement en variant les groupes fonctionnels sur les réactifs. En littérature, ces méthodes sont généralement classées par catégorie par quel et combien de liens forment pour faire les anneaux d'imidazol. Par exemple, la méthode de Debus forme (1.5) colle en imidazol, using chaque réactif comme fragment de l'anneau, et cette méthode serait ainsi une synthèse de trois-coller-formation. Un petit prélèvement de ces méthodes est présenté ci-dessous.

; Formation d'un lien (1.4) peut être constitué par la réaction d'un immédiat et d'un α-aminoaldehyde ou α-aminoacetal, ayant pour résultat la cyclisation d'un Amidine à l'imidazol. L'exemple ci-dessous s'applique à l'imidazol quand R=R₁=Hydrogen.

; Formation de deux liens (1.3) liens peut être constitué en traitant un diaminoalkane 1.2, à températures élevées, avec de l'alcool , l'aldéhyde , ou l'acide carboxylique . Un agent dehydrogenating, tel que le platine avec de l'alumine , doit être présent dans la réaction pour que l'imidazol forme. L'exemple ci-dessous s'applique à l'imidazol quand R=Hydrogen.4) liens peut également être formé des α-aminoketones et du formamide et de la chaleur n-substitués. Le produit sera un imidazol disubstitué par 1.4, mais ici depuis R=R₁=Hydrogen, l'imidazol lui-même est le produit. Le rendement de cette réaction est modéré, mais il semble être la méthode de la fabrication la plus efficace les 1.

; Formation de quatre liens C'est une méthode générale qui peut donner de bons rendements pour les imidazols substitués. Les produits de départ sont glyoxal substitué, aldéhyde, amine, et ammoniaque ou un sel d'ammonium.

; Formation à partir de l'autre Heterocycles L'imidazol peut être synthétisé par la photodécomposition du vinyltetrazole du 1. Cette réaction donnera seulement les rendements substantiels si le 1 vinyltetrazole est fait efficacement à partir d'un composé d'organotine tel que le tributylstannyltetrazole 2. La réaction, montrée ci-dessous, produit l'imidazol quand R=R₁=R₂=Hydrogen.

L'imidazol peut également être formé dans une réaction de phase vapeur. La réaction se produit avec du formamide , l'éthylènediamine , et l'hydrogène au-dessus du platine de sur l'alumine , et elle doit avoir lieu entre le ° 340 et 480 ; C. Ceci forme un produit très pur d'imidazol.

Structure et propriétés

L'imidazol est un anneau 5 planaire membered, qui est soluble dans les dissolvants polaires de l'eau et du . Le composé a un sextet aromatique du , qui se compose d'un électron de π de l'atome et un de de =N- de chaque atome de carbone, et deux de l'azote de NH. Quelques structures de la résonance d'imidazol sont montrées ci-dessous.

L'imidazol est un bas et excellent Nucleophile . Il réagit à l'azote de NH, aux composés de alkylation et acylating de attaque. Il n'est pas particulièrement susceptible des attaques électrophiles du aux atomes de carbone, et la plupart de ces réactions sont des substitutions qui maintiennent l'aromaticity intact. On peut voir de la structure de résonance que le carbon-2 est le carbone très probablement pour avoir une attaque nucleophile il, mais en général les substitutions nucléophiles sont difficiles avec de l'imidazol.

Signification et applications biologiques

L'imidazol est incorporé à beaucoup de molécules biologiques importantes. Le plus évident est l'histidine de l'acide aminé , qui a une chaîne latérale d'imidazol. L'histidine est présente en beaucoup de protéines et enzymes et joue un rôle essentiel dans la structure et les fonctions obligatoires de l'hémoglobine . L'histidine peut être décarboxylé par à l'histamine , qui est également un composé biologique commun. C'est un composant de la toxine qui cause l'Urticaria , qui est fondamentalement une réaction allergique du . Les structures de l'histidine et de l'histamine sont :

Une des applications de l'imidazol est dans la purification des protéines de Son-étiquetées par en chromatographie d'affinité immobilisée par en métal (IMAC). L'imidazol est employé pour éluer les protéines étiquetées liées aux ions de Ni attaché à la surface des perles dans la colonne de chromatographie. Un excès d'imidazol est passé par la colonne, qui déplace la Son-étiquette de la coordination de nickel, libérant les protéines Son-étiquetées.

L'imidazol est allé bien à une part importante de beaucoup de pharmaceutiques. Les imidazols synthétiques sont présents dans beaucoup de fongicides et antifongique, antiprotozoaire, et médicaments de l'antihypertensif . L'imidazol fait partie de la molécule de la théophylline , trouvé en feuilles de thé et grains de café, qui stimule le système nerveux central . Il est présent dans le Mercaptopurine anticancéreux de médicament, qui combat la leucémie par l'interférence des activités d'ADN .

Applications industrielles

L'imidazol a été employé intensivement comme inhibiteur de corrosion sur certains métaux de transition, tels que le cuivre. L'empêchement de la corrosion de cuivre est important, particulièrement dans les systèmes aqueux, où la conductivité des diminutions d'en cuivre dues à la corrosion.

Beaucoup de composés d'importance industrielle et technologique contiennent l'imidazol. Le PBI de polybenzimidazole thermostable contient l'imidazol fondu à un anneau du benzène et lié à un benzène, et agit en tant qu'ignifuge. L'imidazol peut également être trouvé dans divers composés qui sont employés pour la photographie et l'électronique.

Sels d'imidazol

Des sels de l'imidazol où l'anneau d'imidazol est dans le cation sont connus pendant que des sels d'imidazolium (par exemple, chlorure d'imidazolium). Ces sels sont formés du Protonation ou de la substitution à l'azote de l'imidazol. Ces sels ont été employés comme liquides ioniques et précurseurs aux carbenes stables Les sels où un imidazol deprotanated est un anion sont également possibles ; ces sels sont connus pendant que l'imidazolide de sale (par exemple, imidazolide de sodium).

Heterocycles relatifs

Benzimidazole , un analogue de avec un anneau fondu du benzène .
Dihydroimidazole ou benzimidazoline, un analogue où 4.5 - le lien double est saturé.
Pyrrole , un analogue de avec seulement un atome en position 1.
Le Oxazole , un analogue avec l'atome en position 1 d'azote a remplacé par l'oxygène .
Le Thiazole , un analogue avec l'atome en position 1 d'azote a remplacé par le soufre .
Pyrazole , un analogue de avec deux atomes adjacents de l'azote .

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