stringtranslate.com

Тиазол

Тиазол ( / ˈ θ aɪ . ə z oʊ l / ), или 1,3-тиазол , представляет собой 5-членное гетероциклическое соединение , содержащее как серу, так и азот. Термин «тиазол» также относится к большому семейству производных. Сам тиазол представляет собой бледно-желтую жидкость с запахом, похожим на запах пиридина , и молекулярной формулой C 3 H 3 NS. [2] Тиазольное кольцо известно как компонент витамина тиамина ( B 1 ).

Молекулярная и электронная структура

Тиазолы являются членами азолов , гетероциклов, которые включают имидазолы и оксазолы . Тиазол также может считаться функциональной группой , когда он является частью более крупной молекулы.

Будучи плоскими, тиазолы характеризуются значительной делокализацией пи-электронов и имеют некоторую степень ароматичности , большую, чем соответствующие оксазолы . Эта ароматичность подтверждается химическим сдвигом 1 H ЯМР протонов кольца, которые поглощают между 7,27 и 8,77 ppm, что указывает на сильный диамагнитный кольцевой ток . Рассчитанная плотность пи-электронов отмечает C5 как основной сайт для электрофильного замещения, а C2-H как восприимчивый к депротонированию.

Встречаемость тиазолов и солей тиазолия

Блеомицин — противораковый препарат , содержащий тиазол .

Тиазолы встречаются в различных специализированных продуктах, часто в сплаве с производными бензола, так называемыми бензотиазолами. Помимо витамина B1 , тиазольное кольцо встречается в эпотилоне . Другими важными производными тиазола являются бензотиазолы , например, химическое вещество светлячков люциферин . В то время как тиазолы широко представлены в биомолекулах , оксазолы — нет. Он встречается в природных пептидах и используется при разработке пептидомиметиков (т. е. молекул, которые имитируют функцию и структуру пептидов). [3]

Коммерчески значимые тиазолы включают в себя в основном красители и фунгициды . Тифлузамид, трициклазол и тиабендазол продаются для борьбы с различными сельскохозяйственными вредителями. Другим широко используемым производным тиазола является нестероидный противовоспалительный препарат Мелоксикам . Следующие антрохиноновые красители содержат бензотиазольные субъединицы: Algol Yellow 8 (CAS# [6451-12-3]), Algol Yellow GC (CAS# [129-09-9]), Indanthren Rubine B (CAS# [6371-49-9]), Indanthren Blue CLG (CAS# [6371-50-2] и Indanthren Blue CLB (CAS# [6492-78-0]). Эти тиазольные красители используются для окрашивания хлопка .

Синтез

Существуют различные лабораторные методы органического синтеза тиазолов. Наиболее известным является синтез тиазола Ганча, который представляет собой реакцию между галокетонами и тиоамидами . Например, 2,4-диметилтиазол синтезируется из тиоацетамида и хлорацетона . [4] В синтезе Кука-Хейлброна тиазолы возникают путем конденсации α-аминонитрила с сероуглеродом . Тиазолы могут быть получены путем ацилирования 2-аминотиолатов, часто доступных по реакции Герца .

Биосинтез

Тиазолы обычно образуются в результате реакций цистеина , который обеспечивает остов NCCS кольца. Однако тиамин не соответствует этой схеме. Несколько путей биосинтеза ведут к кольцу тиазола, необходимому для образования тиамина. [5] Сера тиазола образуется из цистеина. У анаэробных бактерий группа CN образуется из дегидроглицина.

Реакции

При pK a 2,5 для сопряженной кислоты тиазолы гораздо менее основные, чем имидазол (pK a = 7). [6]

Депротонирование сильными основаниями происходит в положении C2-H. Отрицательный заряд в этой позиции стабилизируется как илид . Основания Хаузера и литийорганические соединения реагируют в этом месте, заменяя протон. 2-Литиотиазолы также образуются путем обмена металл-галоген из 2-бромтиазола. [7]

Электрофильное ароматическое замещение в положении C5, но требует активирующих групп , таких как метильная группа, как показано в реакции бромирования :

Бромирование тиазола
Бромирование тиазола
Тиазольное нуклеофильное ароматическое замещение
Тиазольное нуклеофильное ароматическое замещение

Окисление на азоте дает ароматический тиазол N -оксид ; существует много окислителей, таких как mCPBA ; новым является гипофтористая кислота, полученная из фтора и воды в ацетонитриле ; часть окисления происходит на сере, что приводит к неароматическому сульфоксиду / сульфону : [8] Тиазол N -оксиды полезны в катализируемых палладием реакциях арилирования CH, где N -оксид способен надежно сдвигать реакционную способность в пользу 2-положения и позволяет проводить эти реакции в гораздо более мягких условиях. [9]

Окисление тиазола
Окисление тиазола
Циклоприсоединение тиазола
Циклоприсоединение тиазола

Соли тиазолия

Алкилирование тиазолов по азоту образует катион тиазолия . Соли тиазолия являются катализаторами в реакции Штеттера и конденсации бензоина . Депротонирование солей N -алкилтиазолия дает свободные карбены [11] и комплексы карбенов с переходными металлами .

Структура тиазолов (слева) и солей тиазолия (справа)

Алагебриум — препарат на основе тиазолия.

Ссылки

  1. ^ Золтевич, JA; Деди, LW (1978). "Кватернизация гетероароматических соединений: количественные аспекты". Advances in Heterocyclic Chemistry Volume 22. Vol. 22. pp. 71–121. doi :10.1016/S0065-2725(08)60103-8. ISBN 9780120206223.
  2. ^ Эйхер, Т.; Хауптманн, С. (2003). Химия гетероциклов: структура, реакции, синтезы и приложения . Wiley. ISBN 978-3-527-30720-3.
  3. ^ Мак, Джеффри YW; Сюй, Вэйцзюнь; Фэрли, Дэвид П. (2015-01-01). Пептидомиметики I (PDF) . Темы гетероциклической химии. Том 48. Springer Berlin Heidelberg. стр. 235–266. doi :10.1007/7081_2015_176. ISBN 978-3-319-49117-2.
  4. ^ Джордж Шварц (1945). "2,4-Диметилтиазол". Органические синтезы . 25 : 35. doi :10.15227/orgsyn.025.0035.
  5. ^ Крик, М.; Мартинс, Ф.; Леонарди, Р.; Фэрхерст, СА; Лоу, DJ; Роуч, ПЛ (2007). «Тиазолсинтаза из Escherichia coli: исследование субстратов и очищенных белков, необходимых для активности in vitro» (PDF) . J. Biol. Chem . 282 (24): 17413–17423. doi : 10.1074/jbc.M700782200 . PMID  17403671.
  6. ^ Томас Л. Гилкрист (1997). Гетероциклическая химия (3-е изд.). Эссекс, Англия: Addison Wesley. стр. 414. ISBN 0-582-27843-0.
  7. ^ ab Dondoni, A.; Merino, P. (1995). "Диастереоселективная гомологизация D-(R)-глицеральдегид ацетонида с использованием 2-(триметилсилил)тиазола". 72 : 21. doi :10.15227/orgsyn.072.0021. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ Амир, Э.; Розен, С. (2006). «Легкий доступ к семейству N -оксидов тиазола с использованием HOF·CH 3 CN». Chemical Communications . 2006 (21): 2262–2264. doi :10.1039/b602594c. PMID  16718323.
  9. ^ Кампо, Луи-Шарль; Бертран-Лаперль, Меган; Леклерк, Жан-Филипп; Вильмюр, Элизия; Горельский, Серж; Фанью, Кейт (2008-03-01). "C2, C5, and C4 Azole N -Oxide Direct Arylation Including Room-Temperature Reactions". Журнал Американского химического общества . 130 (11): 3276–3277. doi :10.1021/ja7107068. ISSN  0002-7863. PMID  18302383.
  10. ^ Alajarín, M.; Cabrera, J.; Pastor, A.; Sánchez-Andrada, P.; Bautista, D. (2006). «О [2+2] циклоприсоединении 2-аминотиазолов и диметилацетилендикарбоксилата. Экспериментальные и вычислительные доказательства термического дисротационного раскрытия кольца конденсированных циклобутенов». J. Org. Chem. 71 (14): 5328–5339. doi :10.1021/jo060664c. PMID  16808523.
  11. ^ Ардуэнго, AJ; Герлих-младший; Маршалл, WJ (1997). «Стабильный тиазол-2-илиден и его димер». Либигс Аннален . 1997 (2): 365–374. doi : 10.1002/jlac.199719970213.