Имидазол и его производные

Имидазол образуется при конденсации глиоксаля с аммиаком в присутствии формальдегида:

О НС N

HC NH₃

+ + O = CH₂ HC CH

HC NH₃ –3H₂O N

O H

глиоксаль аммиак формальдегид имидазол

а его производные – при взаимодействии α-дикарбонильных соединений с аммиаком и альдегидами:

R

О С N

RC NH₃

+ + O = CH – R΄ C C

RC NH₃ –3H₂O R N R΄

O H

Имидазол – плохо растворимое в воде кристаллическое соединение, температура плавления 90⁰С. Температура кипения имидазола 236⁰С. Она значительно выше температуры кипения N-метилимидазола (198⁰С). Экспериментально найденная относительная молекулярная масса примерно в 20 раз превышает молекулярную массу, вычисленную для одной молекулы. Эти факты, по-видимому, объясняются тем, что молекулы имидазола образуют межмолекулярные водородные связи.

Имидазолы и алкилимидазолы являются более слабыми основаниями, чем аммиак, но более сильными, чем пиридин и пиразол, вследствие высокой степени симметрии образующегося катиона. Они образуют соли с сильными минеральными и органическими карбоновыми кислотами (например, с салициловой кислотой), которые не гидролизуются водой:

N H⁺ N – H

•• ••

N N

H H

имидазол катион имидазола

Атом водорода при гетероатоме сравнительно легко замещается металлом (серебром, магнием):

N [Ag(NH₃)₂]⁺OH^– N

Ag

N N

H

имидазол имидазол-аргентум

Реакции электрофильного замещения типичны для имидазола и роднят его с ароматическими соединениями. Галогенирование имидазола протекает легко в отсутствие катализатора. Нитрование нитрующей смесью (дымящая азотная кислота не нитрует) приводит к 4(5)-нитроимидазолу, а при сульфировании дымящей снрной кислотой получается 4(5)-имидазолсульфокислота. Жесткие условия связаны с промежуточным образованием в результате протонирования катиона, который трудненн подвергается действию электрофильных реагентов:

O₂N HO₃S

N HNO₃ (H₂SO₄) N H₂SO₄ (SO₃) N

–H₂O –H₂O

N N N

H H H

4(5)-нитроимидазол имидазол 4(5)-имидазолсульфокислота

Природным производным имидазола является белковая α-аминокислота гистидин – β(4-имидазолил)-аланин, которая при ферментативном декарбоксилировании превращается в амин – гистамин, обладающий сильным физиологическим действием (понижает кровяное давление, стимулирует гладкую мускулатуру):

N N

HOOC – HC – H₂C H₂N – CH₂ – CH₂

NH₂ N –CO₂ N

H H

гистидин гистамин

Имидазольное кольцо входит в состав биологически важных веществ – пуриновых оснований и пилокарпиновых алкалоидов. Имидазольное кольцо содержится в парабановой кислоте (уреид щавелевой кислоты), получаемой из хлорангидрида щавелевой кислоты и мочевины:

O Cl O

C H₂N C NH

+ C = O

C H₂N –2HCl C C

O Cl O N O

H

хлорангидрид мочевина парабановая кислота

щавелевой кислоты

Парабановая кислота является структурным элементом мочевой кислоты.

Бензимидазол и его гомологи получают при конденсации о-фенилендиамина с одноосновными карбоновыми кислотами:

_{4 3}

NH₂ O ₅ N ₂

+ CH CH

HO –2H₂O ₆

NH_{2 7} N¹

H

о-фенилендиамин муравьиная кислота бензимидазол

Бензимидазол – кристаллической соединение (темп. пл. 170⁰С), по химическим свойствам близкое к имидазолу. Производное имидазола – хлоргидрат 2-бензилбензимидазола (дибазол), впервые полученный Б.А.Порай-Кошицев, является медицинским препаратом и успешно применяется при лечении гипертонии, нервных заболеваний и т. д

H Cl

N

C – CH₂ – C₆H₅

N

H

хлоргидрат 2-бензилбензимидазола (дибазол)