stringtranslate.com

Тетразол

Тетразолы — это класс синтетических органических гетероциклических соединений , состоящих из 5-членного кольца из четырех атомов азота и одного атома углерода . Название тетразол также относится к исходному соединению с формулой CH 2 N 4 , из которого можно сформулировать три изомера.

Структура и связь

Существуют три изомера исходного тетразола, различающиеся положением двойных связей: 1 H- , 2 H- и 5 H -тетразол. Изомеры 1 H- и 2 H- являются таутомерами , причем равновесие в твердой фазе смещено в сторону 1 H -тетразола. [3] [4] [5] В газовой фазе доминирует 2 H -тетразол. [4] [6] [7] Эти изомеры можно рассматривать как ароматические , с 6 π-электронами, в то время как 5 H -изомер является неароматическим.

Таутомеризация ароматических изомеров 1 H -тетразола (слева) и 2 H -тетразола (в центре) в сравнении с неароматическим 5 H -тетразолом (справа)

Аналоги фосфора не имеют такой же электронной природы, при этом 1 H -тетрафосфол имеет более пирамидальную геометрию фосфора в положении 1. Вместо этого ароматическими являются анионные тетрафосфолиды. [8]

Сильно индуктивно электроноакцепторные функциональные группы, присоединенные к тетразолу, могут стабилизировать таутомерное равновесие раскрытия кольца с азидоиминовой формой. [9]

Синтез

1 H -тетразол был впервые получен реакцией безводной азотистоводородной кислоты и цианистого водорода под давлением. Обработка органических нитрилов азидом натрия в присутствии иода или бисульфата натрия на кремниевой подложке в качестве гетерогенного катализатора позволяет осуществить выгодный синтез 5-замещенных 1 H -тетразолов. Другим методом является дезаминирование 5-аминотетразола , который может быть получен коммерчески или получен в свою очередь из аминогуанидина . [10] [11]

2-Арил- 2H -тетразолы синтезируются реакцией циклоприсоединения [3+2] между арилдиазонием и триметилсилилдиазометаном . [ 12]

Использует

Существует несколько фармацевтических агентов, которые являются тетразолами, включая несколько антибиотиков класса цефалоспоринов . Тетразолы могут действовать как биоизостеры для карбоксилатных групп , поскольку они имеют схожий pKa и депротонируются при физиологическом pH. Блокаторы рецепторов ангиотензина II, такие как лозартан и кандесартан , часто являются тетразолами. Хорошо известным тетразолом является диметилтиазолилдифенилтетразолийбромид (МТТ). Этот тетразол используется в анализе МТТ для количественной оценки дыхательной активности культуры живых клеток , хотя он обычно убивает клетки в этом процессе. Некоторые тетразолы также могут использоваться в анализах ДНК. [13] Исследования показывают, что VT-1161 и VT-1129 являются потенциальными мощными противогрибковыми препаратами, поскольку они нарушают ферментативную функцию грибков, но не ферментов человека. [14] [15]

Некоторые производные тетразола с высокой энергией были исследованы в качестве высокоэффективных взрывчатых веществ в качестве замены тротилу , а также для использования в высокоэффективных составах твердого ракетного топлива . [16] [17] К ним относятся азидотетразолатные соли азотистых оснований.

Другие тетразолы используются из-за их взрывчатых или горючих свойств, таких как сам тетразол и 5-аминотетразол , которые иногда используются в качестве компонента газогенераторов в автомобильных подушках безопасности . Энергетические материалы на основе тетразола производят высокотемпературные, нетоксичные продукты реакции, такие как вода и газообразный азот, [18] и имеют высокую скорость горения и относительную стабильность, [19] все из которых являются желательными свойствами. Энергия делокализации в тетразоле составляет 209 кДж/моль.

1 H -тетразол и 5-(бензилтио)-1 H -тетразол (БТТ) широко используются в качестве кислотных активаторов реакции связывания в синтезе олигонуклеотидов . [20]

2-Тетразолы могут подвергаться контролируемому термическому разложению с образованием высокореакционноспособных нитрилиминов . [21] [22] Они, в свою очередь, могут подвергаться различным реакциям 1,3-диполярного циклоприсоединения . [23]

Схема 2. Образование нитрилимина
Схема 2. Образование нитрилимина

Родственные гетероциклы

Ссылки

  1. ^ Сэтчелл, Жаклин Ф.; Смит, Брайан Дж. (2002). «Расчет констант диссоциации в воде 1,2,4-триазола и тетразола: сравнение моделей сольватации». Phys. Chem. Chem. Phys. 4 (18): 4314–4318. Bibcode :2002PCCP....4.4314S. doi :10.1039/b203118c.
  2. ^ Михина, Джозеф С.; Хербст, Роберт М. (1950). «Реакция нитрилов с азотистоводородной кислотой: синтез монозамещенных тетразолов». J. Org. Chem. 15 (5): 1082–1092. doi :10.1021/jo01151a027.
  3. ^ Goddard, R.; Heinemann, O.; Krüger, C. (1997-05-15). "α-1H-1,2,3,4-Tetrazole". Acta Crystallographica Section C. 53 ( 5): 590–592. Bibcode :1997AcCrC..53..590G. doi :10.1107/S0108270197000772. ISSN  0108-2701.
  4. ^ ab Киселев, Виталий Г.; Чеблаков, Павел Б.; Грицан, Нина П. (2011-03-10). "Таутомерия и термическое разложение тетразола: исследование высокого уровня ab Initio". Журнал физической химии A . 115 (9): 1743–1753. Bibcode :2011JPCA..115.1743K. doi :10.1021/jp112374t. ISSN  1089-5639. PMID  21322546.
  5. ^ Разинска, А.; Темпчик, А.; Малинский, Э.; Шафранек, Дж.; Грзонка, З.; Герман П.: в J. Chem. Соц. Перкин Транс. 2 1983, 379.
  6. ^ Вонг, Мин Ва; Леунг-Тунг, Реджис; Вентрап, Курт (1993-03-01). «Таутомерное равновесие и водородные сдвиги тетразола в газовой фазе и в растворе». Журнал Американского химического общества . 115 (6): 2465–2472. doi :10.1021/ja00059a048. ISSN  0002-7863.
  7. ^ Ражиньская, Анна; Темпчик, Анна; Малинский, Эдмунд; Шафранек, Януш; Гржонка, Збигнев; Герман, Питер (1983-01-01). «Применение масс-спектрометрии к изучению прототропных равновесий в 5-замещенных тетразолах в газовой фазе; экспериментальные доказательства и теоретические соображения». Журнал химического общества, Perkin Transactions 2 (3): 379–383. doi :10.1039/P29830000379. ISSN  1364-5471.
  8. ^ Collier, SJ (2004). "Product Class 24: Tetraphospholes". В Storr, RC; Gilchrist, TL (ред.). Science of Synthesis . Vol. 13: Category 2, Hetarenes and Related Ring Systems. Thieme. doi :10.1055/sos-SD-013-01194. ISBN 978-3-13-112281-0.
  9. ^ Берк, Люк А. (25 апреля 1983 г.). "Возможная причина взрыва 5-трихлорметилтетразола" (письмо редактору), Chemical & Engineering News . стр. 2. doi : 10.1021/cen-v061n017.p002 ; но см. Бек, Вольфганг и Гейзенбергер, Йозеф (5 марта 1984 г.). "5-Трихлорметилтетразол", Там же . стр. 39. doi : 10.1021/cen-v062n010.p002 , что указывает на то, что производное трихлорметила не демонстрирует такого равновесия.
  10. ^ Генри, Рональд А.; Финнеган, Уильям Г. (1954-01-01). «Улучшенная процедура дезаминирования 5-аминотетразола». Журнал Американского химического общества . 76 (1): 290–291. doi :10.1021/ja01630a086. ISSN  0002-7863.
  11. ^ Курцер, Ф.; Годфри, ЛЕА (1963). «Синтезы гетероциклических соединений из аминогуанидина». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 2 (8): 459–476. doi :10.1002/anie.196304591. ISSN  1521-3773.
  12. ^ Patouret, Remi; Kamenecka, Theodore M. (2016-04-06). «Синтез 2-арил-2H-тетразолов через региоселективную реакцию [3+2] циклоприсоединения». Tetrahedron Letters . 57 (14): 1597–1599. doi :10.1016/j.tetlet.2016.02.102. PMC 4810784. PMID  27041776 . 
  13. ^ S Berner; K Mühlegger & H Seliger (11 февраля 1989 г.). «Исследования роли тетразола в активации фосфорамидитов». Nucleic Acids Res . 17 (3): 853–864. doi :10.1093/nar/17.3.853. PMC 331708. PMID  2922273 . 
  14. ^ Warrilow, AGS; Hull, CM ; Parker, JE; Garvey, EP; Hoekstra, WJ; Moore, WR; Schotzinger, RJ; Kelly, DE; Kelly, SL (декабрь 2014 г.). «Клинический кандидат VT-1161 является высокоэффективным ингибитором CYP51 Candida albicans, но не связывает человеческий фермент». Antimicrobial Agents and Chemotherapy . 58 (12): 7121–7127. doi :10.1128/AAC.03707-14. PMC 4249504. PMID  25224009 . 
  15. ^ Локхарт, Шон Р.; Фотергилл, Аннетт В.; Икбал, Наурин; Болден, Кэрол Б.; Гроссман, Нина Т.; Гарви, Эдвард П.; Брэнд, Стивен Р.; Хекстра, Уильям Дж.; Шотцингер, Роберт Дж.; Оттингер, Элизабет; Паттерсон, Томас Ф.; Видерхольд, Натан П. (апрель 2016 г.). «Исследовательский ингибитор грибкового Cyp51 VT-1129 демонстрирует мощную активность против Cryptococcus neoformans и Cryptococcus gattii». Антимикробные агенты и химиотерапия . 60 (4): 2528–2531. doi :10.1128/AAC.02770-15. PMC 4808209. PMID  26787697 . 
  16. ^ «Более экологичные взрывчатые вещества показывают перспективы». Chemistry World. 2 октября 2008 г.
  17. ^ Нико Фишер; Константин Карагиосов; Томас М. Клапотке ; Йорг Штирсторфер (апрель 2010 г.). «Новые энергетические материалы на основе тетразолов и нитраминов - синтез, характеристика и свойства». Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 636 (5): 735–749. дои : 10.1002/zaac.200900521.
  18. ^ Tore Brinck, Thomas M. Klapötke и Jörg Stierstorfer (2014). "Энергичные тетразольные N-оксиды". Энергичные тетразольные N-оксиды . стр. 133–178. doi :10.1002/9781118676448.ch06. ISBN 9781118676448. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  19. ^ Николас Пикель и Майкл Р. Захария (2012). «Разложение энергетических материалов на основе аминотетразола при условиях высокой скорости нагрева». J. Phys. Chem. A. 116 ( 6): 1519–1526. Bibcode : 2012JPCA..116.1519P. doi : 10.1021/jp203957t. PMID  22214278.
  20. ^ Xia Wei (6 мая 2013 г.). «Активаторы связывания для синтеза олигонуклеотидов с помощью фосфорамидитного подхода». Tetrahedron . 69 (18): 3615–3637. doi :10.1016/j.tet.2013.03.001.
  21. ^ Хейсген, Рольф; Зайдель, Михаэль; Зауэр, Юрген; Макфарланд, Джеймс; Валлбиллих, Гюнтер (июнь 1959 г.). «Сообщения: образование нитриловых иминов при термическом распаде 2,5-дизамещенных тетразолов». Журнал органической химии . 24 (6): 892–893. doi :10.1021/jo01088a034.
  22. ^ Бертран, Гай; Вентрап, Курт (17 марта 1994 г.). «Нитриловые имины: от матричной характеристики до стабильных соединений». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 33 (5): 527–545. doi :10.1002/anie.199405271.
  23. ^ Хейсген, Рольф (октябрь 1963 г.). «1,3-Диполярные циклоприсоединения. Прошлое и будущее». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 2 (10): 565–598. дои : 10.1002/anie.196305651.