COMPUŞI HETEROCICLICI PENTAATOMICI CU DOI HETEROATOMI

AZOLI

Sunt compuşi heterociclici de cinci atomi care conţin doi heteroatomi, dintre care unul este azotul, iar al doilea este oxigen, sulf sau tot azot.

Numerotarea poziţiilor din ciclul azolilor se face începând de la heteroatom, ordinea priorităţii fiind: O > S > N.

Grupa oxazolului (1,3-oxazol)

Structură

Oxazolul conţine un sistem de 6 ē π asemănător heterociclurilor aromatice pentaatomice cu un singur heteroatom. Oxazolul are 3 atomi de carbon şi un atom de azot hibridizaţi sp2, având şi un ē aparţinând orbitalului p nehibridizat. Celălalt heteroatom, oxigenul, participă cu o pereche de electroni situată într-un orbital p coplanar cu ceilalţi patru orbitali p. Întrepătrunderea laterală a acestor orbitali p formează orbitali moleculari extinşi, care stabilizează sistemul heterociclic.

Azolii au caracter aromatic mai pronunţat decât heterociclurile corespunzătoare cu un heteroatom.

1

Metode de obţinere

1.Reacţia dintre o α-halogenocetonă şi amide.

2.Deshidratarea α-aminocetonelor acilate sau benzoilate.

Proprietăţi fizice

Oxazolul este un lichid solubil în apă, cu miros de piridină. Are caracter bazic mai slab decât tiazolul sau imidazolul, deoarece oxigenul are un

efect inductiv atrăgător de electroni mai puternic decât azotul sau sulful.

Proprietăţi chimice

Reacţiile de substituţie electrofilă sunt rare. Oxazolii dau uşor reacţii de oxidare cu permanganat de potasiu, peroxizi, conducând

la amine. Oxazolul dă uşor reacţii de hidrogenare şi hidroliză.

Grupa izoxazolului (1,2-oxazol)

Metode de obţinere

1.Din compuşi 1,3-dicarbonilici şi hidroxilamină

2

2.Din aldehide şi nitriloxizi

Proprietăţi fizice

Izoxazolul este un lichid solubil în apă şi solvenţi organici. Are caracter bazic mai slab decât oxazolul.

Proprietăţi chimice

1.Reacţia de nitrare cu amestec sulfonitric; oleum, la 700C.

2.Reacţia de sulfonare

3.Reacţia de oxidare

Derivaţi de izoxazol

A.Izoxazolone = cetone ale unor dihidroizoxazoli care ar putea fi obţinuţi teoretic din oximele esterilor β-cetonici.

3

B.Izoxazolidone

Cicloserina, (4-amino-izoxazolid-3-onă), este un antibiotic cu spectru larg de acţiune, izolat din Streptomyces orchidaceus, S. lavandulae.

C.Benzizoxazoli – există sub forma a doi izomeri.

4,5-benzizoxazol 3,4-benzizoxazol (indoxazon) (antranil)

Grupa tiazolului şi izotiazolului

Tiazoli

Metode de obţinere

1.Prin condensarea compuşilor carbonilici α-halogenaţi cu tioamide (metoda Hantzsch).

2.Prin ciclizarea α-aminocetonelor acilate sau benzoilate cu P2S5.

4

3.Din cloroacetldehidă şi tiouree

2-Aminotiazolul este utilizat la fabricarea sulfatiazolului, o sulfamidă importantă, cu efect bacteriostatic.

Proprietăţi fizice

Tiazolul este un lichid cu miros de piridnă. Are caracter bazic; cu acizii tari formează săruri de tiazoliu cristaline, stabile. Are caracter aromatic pronunţat; este rezistent la oxidare şi hidrogenare.

Proprietăţi chimice

1.Reacţia de nitrareDerivaţii alchilaţi ai tiazolului (4-metiltiazol; 2,5-dimetiltiazol) se nitrează cu acid

azotic /oleum, la 1600C. Tiazolul nu se poate nitra în aceste condiţii.

2.Reacţia de sulfonare.

Derivaţii 4-metilaţi şi 2,5-dimetilaţi se sulfonează cu H2SO4/SO3, în absenţa catalizatorilor, la 2000C.

3.Reacţia de halogenare. Tiazolul nu se poate bromura în condiţii normale; Derivaţii 2- sau 4-metilaţi se pot bromura în poziţia 5.

5

Compuşi naturali cu inel tiazolic

Sulfatiazol (2-sulfanilaminotiazol) este un agent bacteriostatic cu acţiune rapidă.

Penicilinele = antibiotice produse de mucegaiuri ca Penicillium notatum, Penicillium chrisogenum; Aspergillus.

Penicilina, un derivat al tetrahidrotiazolului, a fost descoperit de A. Fleming (1929) şi este primul antibiotic utilizat în terapeutică (1943).

Antibioticele sunt substante produse de organismele vii şi au însuşirea de a împiedica (în concentraţii foarte mici) creşterea microorganismelor.

Astăzi, în terapia bolilor infecţioase, se utilizează peniciline de semisinteză obţinute prin acilarea acidului rezultat la hidroliza penicilinei G, în prezenţa enzimei penicilinază.

Penicilina V: R = –CH2OC6H5

Penicilina K: R = nC7H15

Penicilina G: R = –CH2C6H5

Benzotiazolul şi derivaţii săi

Se obţin prin condensarea o-aminotiofenolilor cu acizi carboxilici.

6

Izotiazoli

Metode de obţinere

1.Obţinerea izotiazolului din propenă, amoniac şi dioxid de sulf, în prezenţă de Al2O3, la 2000C.

2.Obţinerea izotiazolului din aldehidă propargilică şi tiosulfat de sodiu.

Proprietăţi fizice

Izotiazolul este un lichid cu miros de piridină. Are caracter slab bazic.

Proprietăţi chimice

1.Halogenarea – randament slab.

2.Nitrarea – în poziţia 4, cu randamente bune.

Grupa imidazolului (1,3-diazol)

Structuri limită

7

Metode de obţinere

1.Condensarea glioxalului cu amoniac şi formaldehidă.

2.Sinteza unor derivaţi de imidazol din α-aminocetone.

Proprietăţi fizice

Imidazolul este un compus cristalin, incolor, solubil în apă şi solvenţi polari, insolubil în solvenţi nepolari.

Bazicitatea Imidazolul are caracter puternic bazic deoarece la formarea sextetului de electroni

participă doar un atom de azot. Al doilea atom de azot poate accepta un electron, formând săruri cu acizii tari.

Aciditatea Imidazolul are şi caracter acid; prin cedarea protonului de la atomul de azot se

formează un anion stabilizat prin conjugare.

Imidazolul formează săruri cu unii ioni metalici (Ag) şi combinaţii complexe cu metale tranziţionale.

Imidazolul se poate asocia prin legături de hidrogen.

Polimer liniar

Astfel, imidazolul are temperatura de fierbere ridicată.

Proprietăţi chimice8

1.Reacţia de N-alchilare cu halogenuri de alchil.

2.Reacţia de N-acilare.

3.Reacţia de nitrare.

4.Reacţia de sulfonare.

5.Reacţia de halogenare.

9

6.Reacţia de hidrogenare – se formează imidazoline.

Imidazolinele sunt substanţe bazice volatile, care hidrolizează uşor în mediu acid, refăcând aldehidele şi aminele din care s-au sintetizat.

2-Imidazolina se întâlneşte în biotină, un compus natural important.

Salazolina (2-benzil-4,5-dihidroimidazol) este vasodilatator periferic.

Clonidina, 2-[(2’,6’-diclorofenil)-imino]-imidazolidina este antihipertensiv.

7.Compuşi oxigenaţi ai imidazolinei = imidazolidone.

hidantoină (2,5-imidazolidinodionă)

8.Benzimidazoli – se obţin prin condensarea o-fenilendiaminei cu acizi sau esteri.

10

Grupa pirazolului (1,2-diazol)

Metode de obţinere

1.Reacţia de cicloadiţie 1,3-dipolară dintre acetilenă şi diazometan.

2.Condensarea compuşilor 1,3-dicarbonilici cu hidrazină sau derivaţii săi.

Proprietăţi fizice

Pirazolul este un compus cristalin, cu miros slab de piridină, solubil în apă şi solvenţi organici.

Pirazolii sunt compuşi stabili, cu temperaturi de fierbere ridicate datorită asocierii moleculelor prin legături de hidrogen liniare sau ciclice, cu formare de dimeri sau trimeri.

Proprietăţi chimice

Datorită caracterului aromatic, pirazolul poate da reacţii de SE în poziţia 4.

1.Caracterul acido-bazic

11

Pirazolul are caracter slab bazic, mai slab decât imidazolul. Cu acizii slabi formează săruri care hidrolizează în prezenţa apei sau se descompun la încălzire.

Pirazolul are şi caracter slab acid. Formează săruri cu metalele (Ag).

2.Reacţia de halogenare.

3.Reacţia de nitrare.

4.Reacţia de sulfonare cu oleum

5.Reacţia de reducere.

a)cu sodiu şi alcool – se formează derivaţi dihidrogenaţi = pirazoline (intermediari importanţi la prepararea ciclopropanilor).

b)cu paladiu – se formează pirazolidine (tetrahidropirazoli).

6.Reacţia de oxidare. Pirazolul este rezistent la oxidare.

7.Tautomeria.

12

Derivaţii monosubstituiţi prezintă tautomerie. Astfel, 3-metilpirazolul este identic cu 5-metilpirazolul.

8.Cetoderivaţii şi dicetoderivaţii se numesc pirazolone (au importanţă practică deosebită).

3-Oxoderivatul 1-fenilpirazolidinei – revelator fotografic.

1-Fenil-3-metilpirazolin-5-ona – compus cristalin.

Fenazona, 1-Fenil-2,3-dimetil-pirazolin-5-ona, este un analgezic cu gust amărui.

Fenilbutazona, 4-butil-1,2-difenil-3,5-pirazolidindiiona, este folosită ca antireumatic.

Aminofenazona (Piramidonul) – este derivatul dimetilat al 4-aminofenazonei.

13

Benzopirazolii (Indazolii) – se obţin prin ciclizarea o-acilfenilhidrazinei.

14