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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

Глава 20

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

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения