Imidazol
composto químico From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
O imidazol é un composto orgánico coa fñormula C3N2H4. É un sólido branco ou incoloro soluble en auga, que produce unha disolución medianamente alcalina. En química, é un composto heterocíclico aromático, clasificado como un diazol e ten átomos de nitróxeno non adxacentes.
Moitos produtos naturais, especialmente alcaloides, conteñen o anel imidazol. Estes imidazois comparten o anel 1,3-C3N2 pero presentan diversos substituíntes. Este sistema anular está presente en importantes moléculas biolóxicas, como o aminoácido histidina e a hormona relacionada histamina. Moitos fármacos conteñen o anel imidazol, como certos antifúnxicos, a serie de antibióticos de nitroimidazol e o sedante midazolam.[3][4][5][6][7]
Cando se fusiona cun anel de pirimidina, forma unha purina, que é o composto heterocíclico que contén nitróxeno máis abondoso na natureza.[8]
O nome "imidazol" (imidazole) foi acuñado en 1887 polo químico alemán Arthur Rudolf Hantzsch (1857–1935).[9]
Remove ads
Estrutura e propiedades
O imidazol é un anel de 5 membros plano. Pode existir en dúas formas tautoméricas, porque o hidróxeno pode unirse a calquera dos dous átomos de nitróxeno. O imidazol é un composto altamente polar, como evidencia o seu momento dipolar eléctrico de 3,67 D.[10] É moi soluble en auga. Clasifícase como composto aromático debido á presenza dun anel plano que contén 6 electróns π (un par de lectróns do átomo de nitróxeno protonado e un de cada un dos catro átomos restantes do anel).
Velaquí algunhas estruturas resonantes do imidazol:
Anfoterismo
O imidazol é anfótero. É dicir, pode funcionar como ácido ou coma base. Como ácido, o pKa do imidazol é 14,5, polo que é menos ácido que os ácidos carboxílicos, fenois e imidas, pero lixeiramente máis ácido que os alcohois. O protón ácido é o que está unido ao nitróxeno. A desprotonación dá lugar ao anión imidazol, que é simétrico. Como base, o pKa do ácido conxugado (citado como pKBH+ para evitar confusión entre os dous) é aproximadamente 7, polo que o imidaol é unhas sesenta veces máis básico que a piridina. O sitio básico é o nitróxeno co par solitario (e non unido ao hidróxeno). A protonación dá lugar ao catión imidazolio, que é simétrico.
Remove ads
Preparación
O descubrimento do imidazol fíxoo en 1858 o químico xermano-británico Heinrich Debus, aínda que xa se descubriran antes na década de 1840 varios derivados do imidazol. O glioxal, o formaldehido e o amoníaco condénsanse para formar imidazol (glioxalina, como foi denominado orixinalmente).[11] Esta síntese, aínda que produce un rendemento relativamente baixo, aínda se usa para xerar imidazois C-substituídos.
Nunha modificación de microondas, os reactivos son bencilo, benzaldehido e amoníaco en ácido acético glacial, formando 2,4,5-trifenilimidazol ("lofina").[12]
O imidazol pode sintetizarse por numerosos métodos ademais de polo método de Debus. Moitas destas sínteses poden tamén aplicarse a imidazois substituídos variando os grupos funcionais nos reactivos. Estes métodos categorízanse normalmente polo número de compoñentes reactivos.
- Un compoñente
O enlace (1,5) ou (3,4) pode formarse pola reacción dun imidato e un α-aminoaldehido ou α-aminoacetal. O exemplo de abaixo aplícase ao imidazol cando R1 = R2 = hidróxeno.
Formación dun enlace
- Dous compoñentes
Os enlaces (1,2) e (2,3) poden formarse tratando un 1,2-diaminoalcano, a altas temperaturas, cun alcohol, aldehido, ou ácido carboxílico. Cómpre usar un catalizador deshidroxenante, como o platino en alúmina.
Formación de dous enlaces
Os enlaces (1,2) e (3,4) poden tamén formarse a partir de α-aminocetonas N-substituídas e formamida con calor. O produto será un imidazol 1,4-disubstituído, pero aquí como R1 = R2 = hidróxeno, o propio imidazol é o produto. O rendemento desta reacción é moderado, pero parece ser o método máis efectivo de obter unha substitución 1,4.
Formación de tres enlaces
(3,4)_formation_imidazole.svg)
- Tres compoñentes
Este método ten bos rendementos para os imidazois substituídos. Unha adaptación do método de Debus, denomínase síntese de imadazol de Debus-Radziszewski. Os materiais de inicio son glioxal substituído, aldehido, amina e amoníaco ou sal de amonio.[13]
Imidazois Arduengo
- Formación a partir doutros heterociclos
Pode sintetizarse imidazol por fotólise de 1-viniltetrazol. Esta reacción só dá un rendemento substancial se o 1-viniltetrazol se produce eficientemente a partir dun composto orgánico, como o 2-tributilestaniltetrazol. A reacción, que se mostra abaixo, produce imidazol cando R1 = R2 = R3 = hidróxeno.
O imidazol pode tamén formarse nunha reacción en fase de vapor. A reacción ocorre con formamida, etilenediamina e hidróxeno sobre platino en alúmina, e debe ter lugar entre 340 e 480 °C. Isto forma un produto de imidazol moi puro.
- Reacción de Van Leusen[14]
A reacción de Van Leusen pode tamén empregarse para formar imidazois que empezan a partir de TosMIC (tosilmetil isocianuro) e unha aldimina. A síntese de imidazol de Van Leusen permite a preparación de imidazois a partir de aldiminas por reacción con TosMIC. A reacción foi posteriormente ampliada a unha síntese de dous pasos na cal a aldimina se xera in situ: a reacción de Van Leusen de tres compoñentes (vL-3CR).
Remove ads
Significado biolóxico e aplicacións
O imidazol incorpórase a moléculas biolóxicas moi importantes. A máis frecuente é o aminoácido histidina, que ten unha cadea lateral imidazol. A histidina está presente en moitas proteínas e enzimas e desempeña un importante papel na estrutura e función de enlace da hemoglobina. Os compostos de histidina baseados no imidazol desempeñan unha importante función no tmponamento intracelular.[15] A histidina pode ser descarboxilada a histamina, que é tamén un composto biolóxico común. A histamina pode causar urticaria cando se produce durante as reaccións alérxicas. A relación entre a histidina e a histamina móstrase a continuación:
Unha das aplicacións do imidazol é na purificación de proteínas etiquedadas con histidina (His) en cromatografía de afinidade de metal inmobilizado (IMAC). O imidazol utilízase para eluír as proteínas etiquetadas unidas a ións níquel adheridos á superficie de esferas na columna de cromatografía. Pola columna pasa un exceso de imidazol, que despraza a etiqueta His da coordinación co níquel, liberando as proteínas etiquetadas con His.
O imidazol converteuse nunha parte importante de moitos fármacos. Os imidazois sintéticos están presentes en moitos funxicidas e medicamentos antifúnxicos, antiprotozoarios e antihipertensivos. O imidazol forma parte da molécula de teofilina, que se encontra nas follas e grans de café, que estimula o sistema nervioso central. Está presente tamén no medicamento anticanceroso mercaptopurina, que combate a leucemia ao interferir coas actividades do ADN.
Varios imidazois substituídos, como o clotrimazol, son inhibidores selectivos da óxido nítrico sintase, o que os converte en interesantes dianas de drogas nas inflamacións, enfermidades neurodexenerativas e tumores do sistema nervioso.[16][17] Outras actividades biolóxicas do farmacóforo imidazol están relacionadas coa regulación á baixa dos fluxos de Ca2+ K+ intracelulares e a interferencia co inicio da tradución.[18]
Derivados farmacéuticos
Os derivados de imidazol substituídos son un valioso tratamento de moitas infeccións sistémicas fúnxicas.[19] Os imidazois pertencen á clase dos antifúnxicos de azol, entre os que están o cetoconazol, o miconazol e o clotrimazol.
Como comparación, outro grupo de azois é o dos triazois, que inclúe o fluconazol, itraconazol e voriconazol. A diferenza entre os imidazois e os triazois implica o mecanismo de inhibición do enzima citocromo P450. O N3 do composto imidazol únese ao áromo de ferro do hemo do citocromo P450 férrico, mentres que o N4 dos triazois únese ao grupo hemo. Os triazois teñen unha maior especificidade polo citocromo P450 que os imidazois, polo que son máis potentes que os imidazois.[20]
Algúns derivados de imidazois presentan efectos sobre os insectos, por exemplo o nitrato de sulconazol mostra un forte efecto anti-alimentación sobre a larva do escaravello australiano que dixire a queratina da especie Anthrenocerus australis, como tamén ten o nitrato de econazol sobre a couza da roupa Tineola bisselliella.[21]
Remove ads
Aplicacións industriais
O imidazol foi amplamente utilizado como inhibidor da corrosión sobre ceertos metais de transición, como o cobre. É importante impedir a corrosión do cobre, especialmente en sistemas acuosos, onde a condutividade eléctrica do cobre diminúe debido á corrosión. Os imidazois poden tamén utilizarse como axentes para sintetizar zeollitas.
Moitos compostos de importancia industrial e tecnolóxica conteñen derivados do imidazol. O polibencimidazol (PBI) termoestable contén imidazol fusionado a un anel de benceno e enlazado ao benceno, e actúa como un retardante do lume. O imidazol pode encontrarse tamén en varios compostos usados en fotografía e electrónica.
Remove ads
Sales de imidazol
Os sales de imidazol, nos que o anel imidazol está no catión coñécense como sales de imidazolio (por exemplo, nitrato ou cloruro de imidazolio).[22] Estes sales fórmanse a partir da protonación ou substitución no nitróxeno do imidazol. Foron utilizados como líquidos iónicos e precursores de carbenos estables. Os sales nos que un imidazol desprotonado é un anión son tamén ben coñecidos; estes sales denomínanse imidazolatos (por exemplo, o imidazolato de sodio, NaC3H3N2).
Remove ads
Heterociclos relacionados
- Bencimidazol, un análogo cun anel bencénico fusionado.
- Dihidroimidazol ou imidazolina, un análogo no que o dobre enlace 4,5 está saturado.
- Pirrol, un análogo cun só átomo de nitróxeno en posición 1.
- Oxazol, un análogo co átomo de nitróxeno en posición 1 substituído por un oxíxeno.
- Tiazol, un análogo co átomo de nitróxeno en posición 1 substituído por un xofre.
- Pirazol, un análogo con dous átomos de nitróxeno adxacentes.
- Triazois, análogos con tres átomos de nitróxeno.
Remove ads
Notas
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads