Пиразол и его производные

Пиразол можно рассматривать как пиррол, в котором метиновая группа (–СН=) замещена атомом азота; отсюда и произошло название.

Пиразол получают конденсацией ацетилена с диазометаном по механизму синхронного циклоприсоединения с участием биполярной структуры диазометана:

Н _{4 3}

НС СН₂ НС СН HC CH

+ ₅

НС N HC N HC N²

N N N¹

H

Производные пиразола получают двумя общими методами:

1) конденсацией гидразина или его производных (например, алкил- или арилгидразинов) с β-дикетонами через гидразон и его последующую циклизацию:

C H₂ – C – CH₃ CH – C – CH₃ NH₂

H₃C – C H₃C – C + NH

O O OH O C₆H₅ –2H₂O

ацетилацетон фенилгидразин

HC C – CH₃

H₃C – C N

N

C₆H₅

3,5-диметил-1-фенилпиразол

2) взаимодействием гидразина с α, β-ацетиленовыми карбонильными соединениями:

С – С – СН₃ H₂N HC CH – CH₃

C₆H₅ – C +

O HNH –H₂O C₆H₅ – C N

N

H

фенилацетилацетилен гидразин 3-метил-5-фенилпиразол

Пиразол – кристаллическое соединение (темп. пл. 70⁰С). В парообразном состоянии пиразол мономерен, а в растворе ассоциирован, по-видимому, в результате образования межмолекулярных водородных связей. Эта связь благоприятствует таутомерным превращениям пиразола, что объясняет невозможность выделения в виде индивидуальных соединений изомерных 3- и 5-замещенных пиразола, например:

СН₃ СН₃

H H

N N N N

N N N N

H H

CH₃ CH₃

3-метилпиразол 5-метилпиразол

Пиразол, подобно пирролу, является слабым основанием и одновременно слабой кислотой.

Пиразол образует соли с металлами, превращаясь в анион, обладающий ароматическими свойствами:

H⁺ KOH

K K

•• N •• N׃ –H₂O N N

N H N N N

H H

катион пиразола пиразол пиразол-калий

Пиразол устойчив в кислой среде, так как присоединение протона к неподеленной паре электронов азота (не содержащего водорода, а именно, в положении 2, потому что эта пара электронов находится вне кольца, в результате чего данный атом азота несет отрицательный заряд) не нарушает π-электронного секстета кольца.

Вследствие электроноакцепторного действия второго атома азота пиразол менее реакционноспособен, чем пиррол к реакциям электрофильного замещения, но также обладает многими свойствами ароматических соединений: он устойчив к различным химическим воздействиям, не изменяется при действии водного раствора перманганата калия, не полимеризуется.

Пиразол легко вступает в реакции электрофильного замещения в четвертое положение. Нитрование и сульфирование идет менее активно, по-видимому, из-за образования пиразолом солей с минеральными кислотами, которые с трудом подвергаются реакциям замещения:

Br

Br₂

N

–HBr N

H

•• N 4-бромпиразол

N HNO₃ O₂N

H –H₂O

пиразол

N

N

H

4-нитропиразол

Н₂SO₄ HO₃S

–H₂O

N

N

H

4-пиразолсульфокислота

Интересен кетон – 5-пиразолон, который существует в таутомерных кетонной и енольной формах:

H₂C CH HC CH

O = C N HO – C N

N N

H H

5-пиразолон- кетонная форма 5-пиразолон- енольная форма

Из производных пиразолона в медицинской практике применяют антипирин, пирамидон, анальгин.

Антипирин или 2,3-диметил-1-фенил-5-пиразолон – бесцветное кристаллическое соединение, представляющее собой биполярный ион (I):

(CH₃)₂N CH₃ H₃C

HC C – CH₃ C C N CH₃

NaO₂SOH₂C C C

O – C N – CH₃ O = C N – CH₃

O = C N-CH₃

N N

C₆H₅ C₆H₅ N

C₆H₅

I II III

Пирамидон или 4-диметиламино-2,3-диметил-1-фенил-5-пиразолон – кристаллическое соединение горьковатого вкуса, является более эффективным лекарственным средством, чем антипирин, и обладает более продолжительным действием (II).

Анальгин или 2,3-диметил-1-фенил-5-пиразолон-4-метиламино-N-метиленсульфит натрия (III), является лучшим лекарственным препаратом среди соединений пиразолонового ряда. По интенсивности и быстроте действия он превосходит антипирин и пирамидон.