| Imidazol | |
|---|---|
 |  |
 |  |
 | |
1H-Imidazol | |
Outros nomes 1,3-diazol | |
| Identificadores | |
| Número CAS | 288-32-4 |
| PubChem | 795 |
| ChemSpider | 773 |
| Número CE | 206-019-2 |
| KEGG | C01589 |
| ChEBI | CHEBI:16069 |
| ChEMBL | CHEMBL540 |
| Número RTECS | NI3325000 |
| Imaxes 3DJmol | Image 1 |
| |
| |
| Propiedades | |
| Fórmula molecular | C3H4N2 |
| Masa molecular | 68,077 g/mol |
| Aspecto | sólido branco ou amarelo claro |
| Densidade | 1,23 g/cm3, sólido |
| Punto de fusión | 89–91 °C; 192–196 °F; 362–364 K |
| Punto de ebulición | 256 °C; 493 °F; 529 K |
| Solubilidade enauga | 633 g/L |
| Acidez (pKa) | 6,95 (para oácido conxugado)[1] |
| λmax | 206 nm |
| Estrutura | |
| Estrutura cristalina | monoclínico |
| anel de 5 membros plano | |
| Momento dipolar | 3,61D |
| Perigosidade | |
| declaración de perigosidade GHS | 302, 314, 360, 360D |
| declaración de precaución GHS | 201, 280, 305+351+338, 310, 330[2] |
| Principais perigos | Corrosivo |
| Punto de inflamabilidade | 146 °C; 295 °F; 419 K |
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa. | |
Oimidazol é uncomposto orgánico coa fñormula C3N2H4. É un sólido branco ou incoloro soluble en auga, que produce unha disolución medianamentealcalina. En química, é uncomposto heterocíclicoaromático, clasificado como undiazol e ten átomos denitróxeno non adxacentes.
Moitos produtos naturais, especialmentealcaloides, conteñen o anel imidazol. Estes imidazois comparten o anel 1,3-C3N2 pero presentan diversossubstituíntes. Este sistema anular está presente en importantes moléculas biolóxicas, como oaminoácidohistidina e ahormona relacionadahistamina. Moitos fármacos conteñen o anel imidazol, como certosantifúnxicos, a serie deantibióticos denitroimidazol e o sedantemidazolam.[3][4][5][6][7]
Cando se fusiona cun anel depirimidina, forma unhapurina, que é o composto heterocíclico que contén nitróxeno máis abondoso na natureza.[8]
O nome "imidazol" (imidazole) foi acuñado en 1887 polo químico alemánArthur Rudolf Hantzsch (1857–1935).[9]
O imidazol é un anel de 5 membros plano. Pode existir en dúas formastautoméricas, porque ohidróxeno pode unirse a calquera dos dous átomos de nitróxeno. O imidazol é un composto altamentepolar, como evidencia o seu momento dipolar eléctrico de 3,67 D.[10] É moi soluble en auga. Clasifícase comocomposto aromático debido á presenza dun anel plano que contén 6electróns π (un par de lectróns do átomo de nitróxeno protonado e un de cada un dos catro átomos restantes do anel).
Velaquí algunhas estruturasresonantes do imidazol:
O imidazol éanfótero. É dicir, pode funcionar como ácido ou coma base. Como ácido, o pKa do imidazol é 14,5, polo que é menos ácido que osácidos carboxílicos,fenois eimidas, pero lixeiramente máis ácido que osalcohois. O protón ácido é o que está unido ao nitróxeno. A desprotonación dá lugar aoanión 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 apiridina. O sitio básico é o nitróxeno co par solitario (e non unido ao hidróxeno). A protonación dá lugar aocatión imidazolio, que é simétrico.
O descubrimento do imidazol fíxoo en 1858 o químico xermano-británicoHeinrich Debus, aínda que xa se descubriran antes na década de 1840 varios derivados do imidazol. Oglioxal, oformaldehido e oamoníaco condénsanse para formar imidazol (glioxalina, como foi denominado orixinalmente).[11] Esta síntese, aínda que produce un rendemento relativamente baixo, aínda se usa para xerar imidazoisC-substituídos.
Nunha modificación demicroondas, os reactivos sonbencilo,benzaldehido eamoníaco enácido acético glacial, formando 2,4,5-trifenilimidazol ("lofina").[12]
O imidazol pode sintetizarse por numerosos métodos ademais de polométodo de Debus. Moitas destas sínteses poden tamén aplicarse a imidazois substituídos variando osgrupos funcionais nos reactivos. Estes métodos categorízanse normalmente polo número de compoñentes reactivos.
O enlace (1,5) ou (3,4) pode formarse pola reacción dunimidato e un α-aminoaldehido ou α-aminoacetal. O exemplo de abaixo aplícase ao imidazol cando R1 = R2 = hidróxeno.
Os enlaces (1,2) e (2,3) poden formarse tratando un 1,2-diaminoalcano, a altas temperaturas, cunalcohol,aldehido, ouácido carboxílico. Cómpre usar un catalizador deshidroxenante, como oplatino enalúmina.
Os enlaces (1,2) e (3,4) poden tamén formarse a partir de α-aminocetonasN-substituídas eformamida 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.
(3%2c4)_formation_imidazole.svg)
Este método ten bos rendementos para os imidazois substituídos. Unha adaptación do método de Debus, denomínasesíntese de imadazol de Debus-Radziszewski. Os materiais de inicio son glioxal substituído, aldehido,amina e amoníaco ou sal de amonio.[13]
Pode sintetizarse imidazol porfotólise de1-viniltetrazol. Esta reacción só dá un rendemento substancial se o 1-viniltetrazol se produce eficientemente a partir duncomposto 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 conformamida,etilenediamina e hidróxeno sobreplatino enalúmina, e debe ter lugar entre 340 e 480 °C. Isto forma un produto de imidazol moi puro.
Areacción de Van Leusen pode tamén empregarse para formar imidazois que empezan a partir deTosMIC (tosilmetil isocianuro) e unhaaldimina. 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).
O imidazol incorpórase a moléculas biolóxicas moi importantes. A máis frecuente é oaminoácidohistidina, que ten unhacadea lateral imidazol. A histidina está presente en moitasproteínas eenzimas e desempeña un importante papel na estrutura e función de enlace dahemoglobina. Os compostos de histidina baseados no imidazol desempeñan unha importante función no tmponamento intracelular.[15] A histidina pode serdescarboxilada ahistamina, que é tamén un composto biolóxico común. A histamina pode causarurticaria cando se produce durante as reacciónsalérxicas. 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) encromatografía de afinidade de metal inmobilizado (IMAC). O imidazol utilízase para eluír as proteínas etiquetadas unidas aiónsníquel adheridos á superficie de esferas na columna decromatografía. Polacolumna 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 moitosfármacos. Os imidazois sintéticos están presentes en moitosfunxicidas e medicamentosantifúnxicos,antiprotozoarios eantihipertensivos. O imidazol forma parte da molécula deteofilina, que se encontra nas follas e grans decafé, que estimula osistema nervioso central. Está presente tamén no medicamento anticancerosomercaptopurina, que combate aleucemia ao interferir coas actividades doADN.
Varios imidazois substituídos, como oclotrimazol, son inhibidores selectivos daóxido nítrico sintase, o que os converte en interesantes dianas de drogas nasinflamacións, enfermidades neurodexenerativas e tumores dosistema nervioso.[16][17] Outras actividades biolóxicas dofarmacóforo imidazol están relacionadas coa regulación á baixa dos fluxos deCa2+K+ intracelulares e a interferencia co inicio da tradución.[18]
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 ocetoconazol, omiconazol e oclotrimazol.
Como comparación, outro grupo de azois é o dos triazois, que inclúe ofluconazol,itraconazol evoriconazol. A diferenza entre os imidazois e os triazois implica o mecanismo de inhibición doenzima citocromo P450. O N3 do composto imidazol únese ao áromo deferro dohemo 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 osinsectos, por exemplo onitrato de sulconazol mostra un forte efecto anti-alimentación sobre a larva do escaravello australiano que dixire aqueratina da especieAnthrenocerus australis, como tamén ten onitrato de econazol sobre acouza da roupaTineola bisselliella.[21]
O imidazol foi amplamente utilizado como inhibidor dacorrosión sobre ceertosmetais de transición, como ocobre. 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 sintetizarzeollitas.
Moitos compostos de importancia industrial e tecnolóxica conteñen derivados do imidazol. Opolibencimidazol (PBI) termoestable contén imidazol fusionado a un anel debenceno e enlazado ao benceno, e actúa como unretardante do lume. O imidazol pode encontrarse tamén en varios compostos usados enfotografía eelectrónica.
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 comolíquidos iónicos e precursores decarbenos estables. Os sales nos que un imidazol desprotonado é un anión son tamén ben coñecidos; estes sales denomínanseimidazolatos (por exemplo, o imidazolato de sodio, NaC3H3N2).
