Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Молекулы 1,3- и 1,2-азолов содержат один гетероатом в кольце, аналогичный атому азота в пиридине (иминный атом азота), а также один гетероатом, соответствующий атому азота в пирроле, атому серы в тиофене или атому кислорода в фуране. Следовательно, их реакционная способность представляет собой «очаровательную» комбинацию и общую взаимосвязь типов реакционной способности описанных ранее в этой книге пиридинов, с одной стороны, и пирролов, тиофенов и фуранов — с другой, с отличием в электроотрицательности гетероатомов, присущей таковым в пятичленных циклах.

Рисунок 1. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

В большинстве случаев изучают одновременно 1,3- и 1,2-азолы, хотя в последних два гетероатома связаны напрямую и имеют существенное индуктивное влияние, что в значительной степени изменяет свойства. 1,2-Азолы обладают меньшей нуклеофильносгью и основностью иминного атома азота по сравнению с 1,3-изо-мерами. Способность таких соединений вступать в реакции электрофильного присоединения ещё раз иллюстрирует тот факт, что неподелённая электронная пара иминного атома азота не включена в ароматический секстет электронов.

Рисунок 2. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Азолы по лёгкости, с которой они вступают в реакции электрофильного замещения, занимают промежуточное положение между пиридинами, с одной стороны, и пирролами, тиофенами и фуранами, с другой: наличие электроноакцепторной иминной группы оказывает влияние на пятичленные ароматические гетероциклы такое же, как и в шестичленных ароматических структурах (то есть такое же, как при сравнении бензола с пиридином, гл. 4.). Порядок реакционной способности: пиррол > фуран > тиофен справедлив и для азолов, хотя наличие основного атома азота усложняет такое сравнение. Региоориентация электрофильной атаки становится более ясной при сравнении «характера» различных положений цикла: активированного в пятичленных циклах и дезактивированного подобно α- и γ-положениям в пиридине.

Рисунок 3. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Если электрофильное замещение проходит противоположно тому, как в пятичленных гетероциклах, то нуклеофильное замещение атома галогена идёт аналогично тому, как оно проходит в пиридиновом ряду. Нуклеофильное замещение происходит быстрее всего по положению 2 в 1,3-азолах и по положению 3 в 1,2-азолах. Резонансные вклады в стабилизацию интермедиатов, образующихся в ходе такого замещения, объясняют подобную ситуацию: иминный атом азота выступает в качестве акцептора электронов, что приводит к нуклеофильной атаке именно по этим положениям.

Рисунок 4. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Для получения различных производных азолов широко используют процессы, катализируемые нульвалентным палладием (детальное обсуждение см. разд. 2.7.); один простой пример приведён ниже:

Рисунок 5. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Продолжая аналогию с реакционной способностью пиридина, следует отметить, что атомы водорода метальных групп в положении 2 в 1,3-азолах и в положении 3 в 1,2-азолах обладают кислотным характером и могут депротонироваться в присутствии сильных оснований. Кватернизация иминного атома азота существенно облегчает такое депротонирование; образующиеся енамины реагируют с электрофилами по атому углерода боковой цепи.

Рисунок 6. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Литиирование проходит региоселективно по положению 2 в 1,3-азолах и по положению 5 в 1,2-азолах. Лёгкость, с которой 1,3-диазолиевые катионы образуют илиды (карбены) в результате 2-депротонирования, лежит в основе биологической активности пирофосфата тиамина.

Рисунок 7. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Давно известно, что 1,3-азолы можно получить из компонентов, обеспечивающих два гетероатома: тиоамида или амидина и α-бромкетона. В более современных методах используются реакции аниона изонитрила с альдегидом, тиоальдегидом или имином.

Рисунок 8. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Для получения 1,2-азола необходима конденсация 1,3-дикарбонильного соединения с источником двух гетероатомов — гидразином или гидроксиламином. Диполярное циклоприсоединение алкинов к нитрилоксидам или нитрил-иминам приводит к образованию изоксазолов и пиразолов.

Рисунок 9. Раздел 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов


20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Глава 20

  • 20. Общая характеристика реакционной способности 1,3 и 1,2-азолов

Дополнительно:


Полиуретановые эластомеры / В книге изложены вопросы, связанные с получением и применением сравнительно нового класса полимеров — полиуретановых эластомеров, характерной особенностью которых является отличная износостойкость в сочетании с высокой прочностью, эластичностью и твёрдостью. Рассмотрена связь между структурой эластоПолиуретановые эластомеры
В книге изложены вопросы, связанные с получением и применением сравнительно ...
Справочное руководство по химии / Руководство включает основные теоретические положения неорганической, органической, физической и аналитической химии, электрохимии, термодинамики, сведения по техническому анализу, общей химической технологии, примеры решений типовых задач. Приведён обширный справочный материал по продуктам основногСправочное руководство по химии
Руководство включает основные теоретические положения неорганической, ...
Введение в химическую номенклатуру / Краткое справочное пособие по современной номенклатуре неорганических, органических, металлорганических и комплексных соединений. Изложение ориентировано на уяснение общих принципов соответствующих международных правил IUPAC, рассмотрена номенклатурная система, используемая в реферативном журнале ChВведение в химическую номенклатуру
Краткое справочное пособие по современной номенклатуре неорганических, ...
Активационный анализ / Книга даёт систематизированное изложение основных принципов и методов активационного анализа — одного из наиболее чувствительных аналитических методов, известных в настоящее время. В книге рассмотрены особенности применения активационного анализа для определения следовых концентраций элементов в разАктивационный анализ
Книга даёт систематизированное изложение основных принципов и методов ...