1,3-азолы — имидазолы, тиазолы и оксазолы: реакции и методы синтеза

Все три 1,3-азола — имидазол [[1]], тиазол и оксазол [[2]] — представляют собой очень стабильные соединения, не подверженные самоокислению. Оксазол и тиазол — смешивающиеся с водой жидкости с пиридиноподобным запахом. Имидазол, представляющее собой твёрдое вещество при комнатной температуре, и 1-метилимидазол также водорастворимые соединения, но без запаха. Их температуры кипения гораздо выше (256 и 199 °C), чем для оксазола (69 °C) и тиазола (117 °C). Это, по-видимому, обусловлено сильной диполярной .

Все три 1,3-азола — имидазол [[1]], тиазол и оксазол [[2]] — представляют собой очень стабильные соединения, не подверженные самоокислению. Оксазол .

Имидазол, тиазол и алкилоксазолы (но не сам оксазол) образуют стабильные кристаллические соли с сильными кислотами за счёт протонирования атома .

1,3-Азолы легко кватернизуются по иминному атому азота при действии алкил-галогенидов; скорости этих реакций соотносятся следующим образом: 1-метил-имидазол : .

Ацилирование имидазола даёт N-ацилимидазолы через стадию элиминирования протона из первоначально образующейся N(3)-ацилимидазолиевой соли [[20]]. Такое .

В кислых растворах по схеме протонирование/депротонирование обмен водорода в положении 5 имидазола происходит в 2 раза быстрее, чем в положении .

Имидазол более реакционноспособен в отношении нитрования, чем толуол, и нитрование проходит через образование соли [[32]]; также нитруются и алкилимидазолы .

Тиазолы, менее реакционноспособные, чем имидазолы [[35]], сульфируются в жёстких условиях, и для этого требуются высокие температуры и присутствие сульфата .

Имидазол [[37]] и 1-алкилимидазолы [[38]] очень легко бромируются по всем трём свободным положениям цикла. 4(5)-Бромимидазол можно получить восстановлением .

Ацилирование по Фриделю-Крафтсу для азолов неизвестно, очевидно, из-за взаимодействия между основным атомом азота и катализаторами процесса — .

Открытие ипсо-замещения кремния в положении 2 тиазола в мягких условиях привело к усовершенствованию этой реакции как важного этапа на пути .

В стандартных кислотных условиях реакции Манниха не происходит C-замещения в системах имидазола (ср. разд. ##21.1.1.2.##), тиазола или оксазола.

Устойчивость к окислительному разложению уменьшается в ряду: тиазол > имидазол > оксазол. 2-Замещённые тиазолы можно превратить в N-оксиды [[52]], однако .

1,3-Азолам не свойственны реакции пиридинового типа, в которых происходит замещение атома водорода, хотя реакция Чичибабина для 4-метилтиазола описана .

Существует много примеров замещения атома галогена в положении 2, например, взаимодействие 2-галогенотиазолов с серосодержащими нуклеофилами [[55]] .

Величина рКа для имидазола равна 14,2; таким образом, он представляет собой относительно более сильную кислоту, чем пиррол (pKa 17,5), из-за увеличения делокализации .

Специфический обмен водорода в положении 2 азолов в нейтральных средах через образование илида был уже обсуждён в разд. ##21.1.2.1.## В сильноосновных .

Соли имидазолов могут быть проалкилированы или проацилированы по атому азота. Удобный метод заключается в использовании сухих солей натрия или калия, .

В соответствии с закономерностями обсуждаемых выше обменных процессов препаративное депротонирование оксазолов [[65]] [[66]], тиазолов [[67]] и N-метилимидазола .

Реакции сочетания N-зашищённых имидазолов, катализируемые нульвалентным палладием, находят широкое применение, как показано на приведённых ниже примерах [[87]]. .

Радикальное замещение в имидазоле в кислой среде идёт преимущественно по положению 2 [[89]]. В противоположность этому внутримолекулярное .

Наиболее легко восстанавливаются оксазолы, причём в присутствии катализатора происходит размыкание цикла с разрывом связи C-O. 1,3-Азолиевые соли, без сомнения .

Оксазолы легко вступают в реакции циклоприсоединения по положениям 2 и 5 аналогично фуранам (разд. ##15.8.##), тиазолы реагируют с алкинами .

Протоны алкильных групп в положениях 2 1,3-азолов достаточно кислые для того, чтобы депротонироваться в сильноосновных средах [[105]], а также более кислые, чем .

Гексафторофосфат 1-бутил-3-метилимидазолия, жидкий при комнатной температуре и устойчивый по отношению к воде, рекомендован в качестве «ионной .

Амино-1,3-азолы существуют в виде амино-таутомеров, хотя 2-арилсульфонил-аминотиазолы находятся в виде имино-таутомеров [[123]] [[124]] [[125]] [[126]]. 2-Амино-1,3-азолы более .

Химия N-оксидов азолов гораздо менее изучена, чем, например, химия N-оксидов пиридина, в основном из-за трудностей их получения из самих азолов. Для .

Основные методы синтеза кольца оксазола, тиазола и имидазола имеют между собой много общего [[140]] [[141]].

Реакция α-галогенокарбонильного соединения и трёхатомного фрагмента, обеспечивающего введение гетероатомов и атома C(2), приводит к образованию .

Циклодегидратация α-ациламинокарбонильных соединений главным образом применима для получения оксазолов, а также может быть адаптирована для синтеза .

Тозилметилизонитрил (TOSMIC) может быть использован для синтеза всех трёх типов 1,3-азолов Этот изонитрил реагирует с альдегидами с образованием аддуктов, .

Карбен или карбеноид, получаемый из α-диазокарбонильного соединения, циклоприсоединяется к нитрилам с образованием оксазолов с нитрильным .

Синтез кольца тетрагидро-1,3-азолов представляет собой просто образование N,N-,N,O- или N,S-аналогов циклических ацеталей альдегидов; синтез 4,5-дигидрогетероциклов .

4(5)-Фторгистамин [[178]] получают нуклеофильным замещением уходящей группы в боковой цепи (ср. с пирролами, разд. ##14.12.##)

Этот синтез иллюстрирует использование оксазола в результате циклоприсоединения Дильса-Альдера для получения пиридина [[179]]

Впервые тиамин был получен в 1937 году [[180]]. Он широко применяется в качестве пищевой добавки и в фармацевтической промышленности. В современном .

Синтез тиено[2,3-d]имидазола снова иллюстрирует селективность процесса обмена галоген — металл в имидазолах. Приведённая последовательность превращений .

Синтез природного конденсированного соединения гроссуларина-2 основывается на двух ключевых стадиях: литиировании по положению 5 защищённого по атому .

В учебном издании, написанном известными английскими учёными, изложены основные теоретические представления о реакционной способности и методах синтеза различных классов гетероциклических соединений и отдельных их представителей; показана роль гетероциклических соединений в химии твёрдого тела, биологических процессах, химии полимеров-полупроводников. Особое внимание уделено освещению последних достижений в этой важной области органической химии, имеющей большое значение в медицинской химии, фармакологии и биохимии. По полноте и широте представленного материала может использоваться как справочно-энциклопедическое издание.