Глава 24. Гетероциклы с двумя и более гетероатомами

24.1. Азолы

Азолы, содержащие два гетероатома, в зависимости от их взаимного расположения подразделяют на 1,3-азолы и 1,2-азолы. Наиболее значимые из них - имидазол, тиазол и пиразол.

Имидазол - структурный фрагмент белковой аминокислоты гистидина и её метаболита гистамина, витамина В₁₂, ряда лекарственных средств. Вместе с шестичленным гетероциклом пиримидином имидазол образует конденсированную систему пурина (см. пп. 24.3).

Пиразол и его производные в природе не обнаружены, но они используются в производстве лекарственных средств и пестицидов. Кольцо тиазола является частью структуры тиамина (витамина В₁), а насыщенный цикл тиазола - тиазолидин - структурным фрагментом пенициллиновых антибиотиков (см. пп. 19.1.4).

24.1.1. Строение и общая характеристика реакционной способности

Кислотные и основные свойства. Азолы обладают основностью благодаря пиридиновому атому азота. Так, имидазол - более сильное основание (рК_ВН⁺ 7,0), чем пиридин, что объясняется делокализацией заряда в сопряжённой кислоте с участием обоих атомов азота.

Остальные азолы значительно менее основны вследствие сильного электроноакцепторного индуктивного влияния гетероатома в положении 1; особенно это заметно у 1,2-азолов (см. табл. 21.1).

Кислотные свойства присущи только диазолам - имидазолу и пиразолу, благодаря их NH-кислотному центру. Оба гетероцикла заметно превышают по кислотности пиррол (их pK_a равны 14,2). Причина этого заключается в лучшей делокализации отрицательного заряда в сопряжённом основании с участием обоих атомов азота, как показано на примере имидазолат-иона.

Имидазол и пиразол проявляют амфотерный характер. В кристаллическом состоянии и в неполярных растворителях они образуют межмолекулярные ассоциаты. Ассоциаты имидазола содержат до 20 молекул, а пиразол существует в виде димеров и тримеров.

^* Встречаются формулы гистидина и гистамина, где заместитель в ядре показан у атома С-4. О таутомерии диазолов см. пп. 24.1.1.