II.Синтез 1, 2-азолов

1. Общий метод (1,3-дикарбонильное соединение, гидразин или гидроксиламин)

При использовании несимметричных карбонильных соединений и замещенного гидразина получается смесь продуктов.

2. Из непредельных карбонильных соединений (β-галогенкарбальдегид или ацетилацетилен)

а) с гидроксиламином

б) с гидразином

в) с диазометаном

1Н-3-пиразолкарбальдегид

г) с тиосульфатом

Физические свойства

1,2- и 1,3-азолы – стабильные вещества, не самоокисляются.

Оксо- и тиоаналоги не смешиваются с водой, Ткип. > 100 ^oC, с пиридиноподобным запахом. Имидазол и пиразол – твердые вещества, Ткип. . > 200 ^oC за счет образования межмолекулярных водородных связей: имидазол образует цепь из молекул, пиразол – димер.

! !Способность образовывать водородные связи играет важную роль в деятельности ферментов. !!

Электронное строение

1,2 и 1,3-азолы - сочетание гетероциклов 2-х типов – ПГ1 и пиридина. В молекулах присутствует один атом аналогично пирролу, тиофену, фурану, и один пиридиновый атом азота. Их реакционная способность - комбинация и взаимосвязь реакционной способности ПГ1 и пиридина..

Азолы – ароматические системы (цикл, замкнутая система сопряжения, 6π электронов), π-избыточные системы (5 атомов, 6 электронов). Гетероатом Z –донор за счет электронной пары (-I,+M), пиридиновый атом азота – акцептор(-I, -M).

По сравнению с другими атомами углерода положения (δ++) наиболее обеднены электронной плотностью, как у пиридина, (δ+) обеднены электронной плотностью, ( δ-) обогащены электронной плотностью, как α-положение у ПГ1.

Подобное распределение электронной плотности определяет следующие химические свойства:

1. Основность за счет пиридинового атома азота

2. Кислотность N-H фрагмента

3. Нуклеофильность пиридинового атома азота (реакции со слабыми электрофилами)

4. S_Eаром.

5. S_N

6. Окислительно-восстановительные реакции

Химические свойства

1. Основность

Все азолы за счет неподеленной электронной пары пиридинового атома азота проявляют основные свойства и образуют стабильные кристаллические соли cильных кислот.

Соли тио- и оксо-аналогов менее устойчивы.

Гидросульфат 3-фенилоксазолия

Нитрат 5-изопропилпиразолия

В катионах пиразолия и имидазолия атомы азота эквивалентны и оба принимают участие в распределении заряда.

Сравнивая основность соединений данного ряда можно отметить, что

1. Основность 1,2-азолы << основности 1,3-азолов

Наличие связи между двумя гетероатомами приводит к снижению основности за счет индуктивного влияния, электростатического взаимодействия гетероатомов.

2. Имидазол, пиразол более сильные основания, т.к. донорные свойства NH-фрагмента выше.

3. Низкая основность оксоаналогов объясняется сильным (-I) эффектом атома кислорода.

4. Имидазол по сравнению с пиридином более сильное основание, т.к. имеет донорный заместитель – NH-фрагмент.

рКа 7,1 5,6 2,5 0,8

рКа 2,5 -0,5 -3,0