Протонирование

21.1.1.1.1. Протонирование

Имидазол, тиазол и алкилоксазолы (но не сам оксазол) образуют стабильные кристаллические соли с сильными кислотами за счёт протонирования атома азота N(3), известные как соли имидазолия, тиазолия и оксазолия соответственно.

Рисунок 1. Раздел 21.1.1.1.1. Протонирование

Имидазол — гораздо более сильное основание (pKa 7,l), чем тиазол (pKa 2,5), оксазол (pKa 0,8) и даже пиридин (рКa 5,2). Это обусловлено амидиноподобным резонансом, который позволяет обоим атомам азота на равных участвовать в делокализации заряда. Относительно низкую основность оксазола можно объяснить сочетанием индуктивного влияния электроотрицательного кислорода со слабым мезомерным электронодонорным действием. 1,3-Азолы устойчивы в горячих растворах сильных кислот.

Водородные связи имидазолов

Имидазол подобно воде представляет собой как хороший донор, так и хороший акцептор водородных связей, причём иминный атом азота — донор электронной пары, а N-водород, будучи в значительной степени кислым (разд. 21.4.1.), — акцептор.

Рисунок 2. Раздел 21.1.1.1.1. Протонирование

Это свойство имидазола играет центральную роль в деятельности некоторых ферментов, содержащих имидазольное кольцо гистидина, например пищеварительного фермента химотрипсина, который отвечает за гидролиз амидных связей пептидов в тонкой кишке: фермент переносит «протон» из одного положения в другое, что обеспечивается амбидентным характером имидазольногоядра. На приведённой ниже схеме показано, каким образом гетероцикл позволяет протону «двигаться взад и вперёд» из одного положения в другое через гетероцикл.

Рисунок 3. Раздел 21.1.1.1.1. Протонирование

Таутомерия имидазолов

Незамещённым по кольцевым атомам азота имидазолам свойственны таутомерные превращения, которые становятся очевидными в случае несимметрично замещённых производных, таких, как, например, показанный ниже метилими-дазол. Эта индивидуальная особенность химии имидазола означает, что назвать это соединение просто «4-метилимидазол» было бы ошибочным, так как его молекула находится в таутомерном равновесии с 5-метилимидазолом и практически неразделима с ним. Все подобные таутомерные пары неразделимы, поэтому условились называть их, например, 4(5)-метилимвдазол. В некоторых парах один из таутомеров преобладает: например, 4(5)-нитроимидазол существует преимущественно в виде 4-нитротаутомера в соотношении 400:1.

Рисунок 4. Раздел 21.1.1.1.1. Протонирование


21.1.1.1.1. Протонирование

Список литературы к главе 21

Упражнения к главе 21

Глава 21

Дополнительно:


Популярная библиотека химических элементов (комплект из 2 книг) / «Популярная библиотека химических элементов» содержит сведения обо всех элементах, известных человечеству. Сегодня их 107, причём некоторые получены искусственно. Как неодинаковы свойства каждого из «кирпичей мироздания», так же неодинаковы их истории и судьбы. Одни элементы, такие, как медь, железоПопулярная библиотека химических элементов (комплект из 2 книг)
«Популярная библиотека химических элементов» содержит сведения обо всех ...
Справочник по дипольным моментам / Дипольный момент — важная молекулярная константа, характеризующая электрическую симметрию молекулы. Знание величины дипольного момента необходимо для изучения природы химической связи, оценки прочности донорно-акцепторных и межмолекулярных связей, для квантово-механических расчётов. По величине дипоСправочник по дипольным моментам
Дипольный момент — важная молекулярная константа, характеризующая ...
Термодинамические основы механохимии / Монография знакомит с современным состоянием химической термодинамики твёрдых тел и её приложениями к механохимии. Объясняется тензорная природа химического потенциала и химического сродства и их роль в физических и химических процессах, протекающих в условиях сложных, механически анизотропных состоТермодинамические основы механохимии
Монография знакомит с современным состоянием химической термодинамики твёрдых ...
Сборник задач и упражнений по химии / Учебное пособие составлено по программе средней школы, утверждённой Министерством просвещения СССР. В него включено более 2 000 задач, которые учащиеся могут решать в классе и дома.Сборник задач и упражнений по химии
Учебное пособие составлено по программе средней школы, утверждённой ...